DE2350652C2 - Grenzwertmelder für nvm-Systeme - Google Patents

Description

Zustand der Anlage eingetreten sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

gründe, einen Grenzwertmelder zu schaffen, der leicht

45 auf eine ordnungsgemäße Funktion überwacht werden kann, insbesondere sollen auch Änderungen der Refe-

Die Erfindung betrifft einen Grenzwertmelder für renzspannungen angezeigt werden.
nvm-Systeme mit m Eingängen, denen voneinander Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch unabhängig ermittelte Meßsignale derselben zu über- gelöst, daß an die Ausgänge von je zwei Differenzwachenden Größe zugeführt sind, und mit Differenz- 50 Verstärkereinheiten je eine Vergleichsschaltung angeverstärkereinheiten zum Vergleich je eines Meßsignals schlossen ist, die ein Meldesignal abgibt, wenn ihre mit einer Referenzspannung. Eingar.gsdifferenzspannung einen vorgegebenen Wert

nvm-Systeme sind Systeme, in denen dieselbe Meß- übersteigt.

größe in m verschiedenen Kanälen übertragen, gege- Es wird also zunächst in jedem Kanal des nvm-

benenfalls auf Über- oder L nterschreiten von Grenz- 55 Systems die Differenz zwischen dem Meßsignal und

werten überwacht und eine Meldung ausgelöst wird, der Referenzspannung gebildet und je zwei solcher

wenn in mindestens η Kanälen eine Grenzwertüber- Differenzspannungen miteinander verglichen. Ändert

bzw. -unterschreitung gemeldet wird. Meistens werden sich eine Referenzspannung oder ein Meßsignal, so

2v3-Systeme eingesetzt. geben diejenigen Vergleichsschaltungen ein Melde-

Jeder Kanal enthält demnach einen Grenzwert- 60 signal ab, denen ein Differenzsignal zugeführt wird,

meider, dessen Ausgangssignal im allgemeinen zwei das aus dem veränderten Signal gebildet wurde. Sind

Zustände einnehmen kann, einen ersten, wenn das die Differenzverstärkereinheiten so aufgebaut, daß im

zugeführte Signal im vorgeschriebenen Bereich liegt, Falle eines Bauelementefehlers, eines Kurzschlusses

und einen zweiten, eine Störung der überwachten oder eines Drahtbruches ihr Ausgangssignal den eine

Anlage kennzeichnenden Zustand, wenn der einge- 65 Störung der Anlage anzeigenden Zustand einnimmt,

stellte Grenzwert über- bzw. unterschritten ist. so werden auch fehlerhafte Differenzverstärkereinhei-

Die beiden Signalzustände können statische Signale ten erkannt. Die Grenzwertmelder und die ihr vorge-

sein. Zweckmäßig ist es aber, den einen der beiden schalteten Baueinheiten sind damit überwacht.

Schwankungen der Massepotentiale der Differenz- positiven Wert. Bei Unterschreiten des Grenzwertes

Verstärkereinheiten bleiben für die Überwachung ohne wechselt das Ausgangssignal auf einen niedrigeren

Einfluß, wenn in jeder Vergleichsschaltunj die Diffe- Wert. Die Referenzspannung wird wieder mittels eines

renz der Massepotentiale der mit der Vergleichsschal- Potentiometers P3 eingestellt, von einem Referenz-

tung verbundenen Differenzverstarkereinheiten ge- 5 spannungsverstärker RV3 erzeugt und über einen

bildet und von der aus den Ausgangsspannungen der Widerstand R3S, der den Widerständen R14 und R24

Differenzverstarkereinheiten gebildeten Differenzspan- in den Einheiten DKl und DK2 entspricht, auf den

nung subtrahiert wird. Es wird also eine doppelte Verstärker K3 gegeben. Die Einheiten DKl bzw. DK2

Differenz gebildet. und DK3 unterscheiden sich daher nur geringfügig, so

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungs- io daß für beide Anwendungsfälle dieselben Einheiten

beispiel dargestellt ist, werden im folgenden die Er- verwendet werden können, die durch Umlöten modi-

findung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher fiziert sind.

beschrieben und erläutert Die Ausgangsspannungen der Verstärker Kl, K2 Mit Ml, Ml und M3 sind Meßspannungsquellen und K3 gelangen über Widerstände Ä'll, R'll, R'll, bezeichnet, die, wie mit gestrichelten Linien angedeutet, ₁₅ R'21 und Ä'31, R'31 auf Vergleichsschaltungen KGl₁ einseitig an Masse liegen können und an die mit strich- KG 2 und KG 3. Der Anschluß dieser Vergleichsschalpunktierten Linien umrandete Differenzverstärker- tungen an die Massepotentiale der Einheiten DKl, einheiten DKl, DK2 und DK3 angeschlossen sind. Die DVl und DK3 über Widerstände R! 13, R!14, R'13, Ausgangsspannung der Meßspannungsquelle AfI ge- R' 24 und R'33, R'34 soll zunächst außer Betracht langt über Widerstände All und Ä12 auf einen Ver- 20 bleiben. In der Vergleichsschaltung KGl wird daher stärker Kl, der über einen Widerstand Ä13 gegen- die Differenzspannung UrV₁-Um₁ mit der Spangekoppelt ist. Die Widerstände Λ11 und Ä12 haben nungsdifferenz Urv₂— Um₂ verglichen. IZm₁ und Um_s gleiche Werte, damit Gleichtaktsignale unterdrückt bedeuten dabei die Meßspannungen, VrV₁ und Urv₂ werden. Ein Referenzspannungsverstärker RVl liefert die Referenzspannungen. Die Meßspannungen und die über einen Widerstand R14 auf den Eingang » + « des 25 Referenzspannungen sind bei ungestörtem Betrieb Verstärkers Kl eine mittels eines Potentiometers Pl jeweils untereinander gleich, so daß die Differenz der einstellbare Referenzspannung. Ist diese Spannung Differenzspannur.gen Null ist. Weichen dagegen die größer als die dem Eingang » —« zugeführte Meß- Meßspannungen oder die Referenzspannungen vonspannung, so gibt der Verstärker Kl positives Signal einander ab, z. B. infolge Drahtbruchs oder Kurzab. Überschreitet die Meßspannung die Referenz- 30 Schlusses, so übersteigt die Differenz der Differenzspannung, so wechselt das Signal auf eine niedrigere spannungen einen im Vergleicher KGl eingestellten Spannung. Es kann somit das Überschreiten eines Grenzwert, und der Vergleicher KGl gibt ein Melde-Grenzwertes festgestellt werden. signal ab. Entsprechende Vergleiche werden in den Ist die Meßspannung kleiner als Null und soll das Vergleichsschaltungen KG2 und KG3 vorgenommen. Überschreiten eines negativen Grenzwertes festgestellt 35 Hat sich z. B. die Referenzspannung Urvi geändert, werden, so ist die Meßspannungsquelle umzupolen. so wird nicht nur die Vergleichsschaltung KGl ein Die am Verstärker Kl auftretende Ausgangsspan- Signal abgeben, sondern auch die Vergleichsschaltung nung ist proportional zur Differenz zwischen der KG3, der ebenfalls das Ausgangssignal der Einheit Referenz- und der Meßspannung. Sie kann einer DKl zugeführt ist. Aus den beiden von den Vergleichs-Schwellwertstufe zugeführt werden, die zwei statische 40 schaltungen KGl und KG3 abgegebenen Melde-Ausgangssignale abgibt, je nachdem, ob die Ausgangs- Signalen kann dann auf einen Fehler in der Einheit sp nung des Verstärkers Kl größer oder kleiner als DKl oder einer ihr vorgeschalteten Baueinheit ge-Nu.. ist. Es kann aber auch eine Schall η richtung schlossen werden.

angesteuert werden, die Taktimpulse zuir Ausgang Bei der beschriebenen Ausführung der Differenzdes Grenzwertmeiders durchschaltet, wenn die Meß- 45 Verstärkereinheiten ist eine ausreichende Ansprechspannung kleiner als die Referenzspannung ist, und sicherheit der Vergleichsschaltungen KGl, KG2 und diese sperrt, wenn die Meßspannung größer ist. KG3 bei jedem möglichen Drahtbruch oder Kurzin einem nvm-System wird je Kanal eine der Diffe- Schluß gewährleistet, wenn die Ansprechschwelle der renzverstärkereinheit DVl entsprechende Vergleichs- Vergleicher höchstens ein Viertel der Referenzspaneinrichtung eingesetzt. In dem als Ausführungsbeispiel 50 nungen ist, vorausgesetzt, daß der Verstärkungsgrad gewählten 2v3-System sind daher weitere Einheiten der Verstärker Kl, K2, K3 über die Gegenkopplung DK2 und DK3 vorgesehen. Die Einheit DK2 ent- so eingestellt ist, daß die Ausgangsspannung gleich spricht in allen Einzelheiten der Einheit DKl. An sich der halben Differenz zwischen Meß- und Referenzsollte auch die Einheit DK3 wie die Einhut DKl auf- spannung ist.

gebaut sein. Es wurde jedoch, um in derselben Zeich- 55 Außer den Ausgangssignalen der Verstärker Kl, K2 nung auch eine Einheit darstellen zu können, die nicht und K3 sind den Vergleichsschaltungen VGl, VGl bei Überschreiten eines Grenzwertes, sondern bei und KG3 die Massepotentiale der Einheiten DVl, seinem Unterschreiten ein Signal abgibt, eine anders- DK2 und DK3 zugeführt, und zwar derart, daß in artige Einheit eingezeichnet, von deren wiederum in jeder Vergleichsschaltung die Differenz der Masseeinem vollständigen 2v3-System in jedem Kanal eine 60 potentiale gebildet und von der aus den Ausgangsvorhanden sein müßte. Die Meßspannung gelangt spannungen der Differenzverstarkereinheiten gebilüber Widerstände Ä31 und Λ32 auf den Verstärker K3. deten Differenzspannungen subtrahiert wird. Dies ist Die Meßspannungsquelle ist aber so gepolt, daß der dadurch erreicht, daß ζ. B. dem einen Eingang »+«der negative Pol der Meßspannungsquelle am Eingang»—« Vergleichsschaltung KGl die Summe des Ausgangsdes Verstärkers liegt. Am gleichen Eingang liegt die 65 signals der Einheit DKl und das Massepotential der positive Referenzspannung. Solange die Meßspannung Einheit DK2 und dem anderen Eingang »—« das Ausdem Betrage nach größer als die Referenzspannung ist, gangssignal der Einheit DK2 und das Massepotential hat die Ausgangsspannung des Verstärkers K3 einen der Einheit DKl zugeführt sind. Allgemein gilt, daß

jeweils dem einen Eingang der Vergleichsschaltungen VGl, VGl, VG3 die Summe des Ausgangssignals der ersten mit ihr verbundenen Differenzverstärkereinheit D Vl bzw. DKl bzw. D Vl und des Massepotentials der zweiten mit ihr verbundenen Differenzverstärkereinheit DVl bzw. DV3 bzw. DV3 und dem jeweils anderen Eingang die Summe des Ausgangssignals der zweiten Differenzverstärkereinheit D Vl bzw. DV3 bzw. DV3 und des Massepotentlials der ersten Differenzverstärkereinheit DVl bzw. DVl bzw. DKl zugeführt ist. Es werden also für die Vergleichsschaltungen mit nur einem Differenzeingang virtuell zwei Differenzeingänge geschaffen, so daß Störungen durch unterschiedliche Erdpotentiale UGl, UGl, UGVl, UGVl, UGV3 der DirTcrenzverstärkereinheiten und der Vergleichsschaltungen vermieden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2

Signalzustände durch eine Impulsreihe darzustellen.

Patentansprüche: Eine derartige dynanjische Darstellungsart hat gegenüber der statischen den Vorteil, daß sie eine größere

.1. Grenzwertmelder für nvm-Systeme mit m Ein- Sicherheit gegen Fehler bietet, da der durch Impulsgängen, denen voneinander unabhängig ermittelte 5 reihen dargestellte Signalzustand im Gegdisatz zu Meßsignale derselben zu überwachenden Größe statischen Signalzuständen nicht durch Ausfall von zugeführt sind, und mit Differenzverstärkereinhei- Bauelementen vorgetäuscht werden kann,
ten zum Vergleich je eines Meßsignals mit einer Grenzwertmelder enthalten in der Regel Einrich-Referenzspannung, dadurch gekenn- tungen, z. B. wie in der deutschen Offenlegungsschrift zeichnet, daß an die Ausgänge von je zwei io 2 159 284 Differenzverstärker, in denen das Meßsignal Differenzverstärkereinheiten {DVl, DVl bzw. mit einer dem Grenzwert entsprechenden Referenz-OKI, DV2 bzw. DVl, DVZ) je eine Vergleichs- spannung verglichen wird. Durch Verändern der schaltung (KGl, VGl, VGZ) angeschlossen ist, die Referenzspannung kann der Grenzwert eingestellt ein Meldesignal abgibt, wenn ihre Eingangsdiffe- werden. Auch in Grenzwertmeldern, die dynamische renzspannung einen vorgegebenen Wert übersteigt. 15 Signale ausgeben, werden Meßsignale und Referenz-

2. Grenzwertmelder nach Anspruch 1, dadurch spannungen miteinander verglichen,
gekennzeichnet, daß in jeder Vergleichsschaltung Da Grenzwertmelder häufig in Überwachungsein- (VGt, VGl, VG3) die Differenz der Massepoten- richtungen von Anlagen wichtige Funktionen ausüben, tiale der mit der Vergleichsschaltung verbundenen die für den sicheren Betrieb der Anlagen entscheidend Differenzverstärkereinheiten (DKl, DVl, DK3) 20 sind, sollen sie so aufgebaut sein, daß bei Auftreten gebildet und von der aus den Ausgangsspannungen eines Fehlers in einem Grenzwertmelder, wie Drahtder Differenzverstärkereinheiten (DKl, DK2, DK3) bruch oder Kurzschluß, das Ausgangssignal nicht den gebildeten Differenzspannung subtrahiert wird. Signalzustand einnehmen kann, der einen ungestörten

3. Grenzwertmelder nach Anspruch 2, dadurch Betriebszustand der überwachten Anlage vortäuscht, gekennzeichnet, daß dem jeweils einen Eingang ( I) 25 sondern den Signalzustand, der eine Störungsmeldung der Vergleichsschaltungen (KGl, KG2, KG3) auslösen kann. Tritt dieser Fall ein, so muß zunächst jeweils die Summe des Ausgangssignals der ersten überprüft werden, ob eine Störung in der Anlage oder mit ihr verbundenen Differenzverstärkereinheit in der Überwachungseinrichtung vorliegt. Im letzteren (DKl, DK2, DKl) und des Massepotentials der Falle muß dann zusätzlich der Fehlerort festgestellt zweiten mit ihr verbundenen Differenzverstärker- 30 werden. Bei umfangreichen Überwach ungseinricheinheit (D K2, DK3, DK3) und dem jeweils anderen tungen mit einer Vielzahl von Grenzwertmeldern und Eingang (-) die Summe des Ausgangssignals der logischen Verknüpfungen von deren Ausgangssignalen zweiten Differenzverstärkereinheit (DK2, DK3, kann eine solche Prüfung aufwendig sein. Auch Z>K3) und des Massepotentials der ersten Diffe- können bei bekannten Grenzwertmeldern Änderungen renzverstärkereinheit (DK2, DK2, DKl) züge- 35 der Referenzspannung nicht festgestellt werden. Gerade führt ist. die Überwachung der Referenzspannungen ist beson-

4. Grenzwertmelder nach einem der Ansprüche 1 ders wichtig, da z. B. bei deren Erhöhung der Grenzbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz- wertmelder erst dann ein Meldesignal abgibt, wenn Verstärkereinheiten (DKl, DK2, DK3) gegen- die Meßspannung den erhöhten Grenzwert übergekoppelte Operationsverstärker (Kl, K2, K3) 40 schreitet. Es kann aber schon bei Überschreiten des enthalten. ursprünglich eingestellten Grenzwertes ein gefährlicher