DE2432043B2 - Elektronisches zeitglied zur steuerung der sicherheitszeit fuer ein brennersteuergeraet - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zeitglied zur feuerung der Sicherheitszeit für ein Brennersteuergeät, mit einer Reihenschaltung eines an den Eingang des Mitgliedes geschalteten Widerstandes und eines Konlensators, und mit einem an den Verfcindur.gspur.kt wischen dem Widerstand und dem Kondensator ^geschlossenen Schwellenschalter, sowie mit einem ,um Widerstand parallel liegenden Schalter zur überbrückung des Widerstandes bei der Funktionsprüung des Zeitgliedes mittels kurzer Testimpulse.

Brennersteuergeräte müssen bekanntlich extrem eigensicher sein. Bei einem Brennerstart darf die Freieabe des Brennstoffes nur erfolgen, wenn gewährleistet ist daß das Gerät beim Ausbleiben einer Flamme nnerhaib der durch ein Sicherheitszeitglied vorgegebenen Sicherheitszeit eine Störabschaltung der Anlage tatsächlich auszuführen vermag.

Elektronische Zeitglieder der genannten Art sind an sich bekanm (DT-AS 22 22 258 DT-AS 22 22 260). Zur Funktionsprüfung des Zeitgliedes bei der Inbetnebsetzung und allenfalls auch während des Betriebes der Brenneranlage werden kurze Testimpulse an den Eingang des Zeitgliedes angelegt und gleichzeitig wird mit Hilfe eines zum Widerstand des Verzogerungsghedes parallelen Transistor-Schalters die Verzögerungszeit des Zeitgliedes auf einen verhältnismäßig kleinen Wert verkürzt Bei ordnungsgemäß arbeitendem Zeitelied durchlaufen die eine Störung s.muherenden Testimpulse das Sicherheitszeitglied, woraus geschlossen werden kann, daß der Kondensator kernen Kurzschluß aufweist und der Schwellenschalter ordnungsgemäß arbeitet. Erscheinen dagegen die Testimnulse am Ausgang des Zeitghedes infolge eines I>fek'es nicht so wird der Inbetriebsetzungsvorgang der Brenneranlage unterbrochen bzw. die Brenneranlace außer Betrieb gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeitelied der eingangs genannten Art besser auf Funktionsfehler, insbesondere auf eine Unterbrechung des Widerstandszweiges, prüfen zu können.

Die Erfindung besteht darin, daß ein weiterer Schalter mit dem Kondensator in Reihe geschaltet ist und daß bei der Funktionsprüfung abwechselnd beide Schalter geöffnet oder beide Schalter geschlossen sind, während im Betriebszustand, in dem ein Dauers_lgnal feststellbar ist der dem Widerstand parallel liegende Schalter geöffnet und der mit dem Kondensator in Reihe geschaltete Schalter geschlossen ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Eingang des Zeitgliedes mit dem Eingang eines die beiden Schalter steuernden Binäruntersetzers verbunden. Dieser soll auf die abfallende Flanke jedes am Eingang erscheinenden Testimpulses seme Lage wechseln so daß auch die Schalter beim Verschwinden eines jeden Testimpulses ihre Lage wechseln.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die beiden Schalter außerdem von einem an der Eingang des Zeitgliedes angeschlossenen, zwischer Pulssignal und Dauersignal unterscheidenden Schaltungsglied gesteuert, das zweckmäßigerwe.se als Tiefpaß ausgebildet ist. Die Fehlerwahrscheinhchkei wird dann dadurch vermindert, daß für die Umschaltunj der Verzögerungszeit der gleiche Signalweg benutz wird, den die Testimpulse vom Testimpulsgeber bis zurr Eingang des Zeitgliedes durchlaufen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, einen von den Schaltungsglied gesteuerten Kurzschlußschalter zu kurzzeitigen Entladung des Kondensators bei Dauer signal zu verwenden. Hierbei ist es zweckmäßig, daß de Steuereingar.g des Kurzschlußschalters an den Ausgani eines UND-Tores angeschlossen ist, daß der Ausgani des Schwellenschalters mit einem ersten Eingang, de Auseane des Schaltungsgliedes mit einem zweitei Eingang und ein Ausgang eines Flipflops mit einen dritten Eingang des UND-Tores verbunden ist, und dal der Ausgang des Schwellenschalters mit einem Stellein gang und der Ausgang des Schaltungsgliedes mit einer Rückstelleingang des Flipflops verbunden ist. Hierdurc

ivird Mängeln begegnet, die dann entstehen, wenn ein Störsignal am Eingang innerhalb eines Zeitabschnittes eintritt, in dem der Kondensator auf Kurzschluß geprüft wird, d. h. in dem die Schalter geschlossen sind, da dann die durch das Schaltungsglied gesteuerte Umschaltung auf unverkürzte Verzögerungszeit wirkungslos bliebe. Anhand der Figurenbeschreibung wird dies noch weiter erläutert.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Zeitglied,

F i g. 2 ein Detail der F i g. 1,

F i g. 3 und 4 zwei Varianten und

Fig. 5 ein Impulsdiagramm.

Gemäß F i g. 1 ist der Eingang 1 des Zeitg'iedes über einen Widerstand 2 an den Eingang 3 eines Schwellenschalters 4 angeschlossen, der beispielsweise ein elektronisches Logikgatter sein kann und dessen Ausgang den Ausgang 5 des Zeitgliedes bildet. Dem Widerstand 2 ist ein Schalter 6 parallel geschaltet. Ein Schalter 7 und ein Kondensator 8 bilden eine Reihenschaltung, die an den Eingang 3 des Schwellenschalters 4 und an Nullpotential angeschlossen ist. Die Schalter 6, 7, die z. B. elektronische Transmissionsgatter sein können, besitzen einen Steuereingang 9 bzw. 10. Bei geöffnetem Schalter 6 und geschlossenem Schalter 7 bilden der Widerstand 2 und der Kondensator 8 ein Verzögerungsglied.

Der Eingang 1 ist mit dem Eingang eines die Schalter 6,7 steuernden Binäruntersetzers 11 verbunden, desssen Ausgang an einen Eingang eines UN D-Tores 12 und an einen Eingang eines ODER-Tores 13 angeschlossen ist. Eine Steuerklemme 14 des Zeitgliedes ist an einen invertierenden Eingang des UND-Tores 12 und an einen Eingang des ODER-Tores 13 angeschlossen. Das UND-Tor 12 ist mit dem Steuereingang 9 des Schalters 6 und das ODER-Tor 13 mit dem Steuereingang 10 des Schalters 7 verbunden.

Das Zeitglied mit verkürzbarer Verzögerungszeit wird in bekannter Weise in einem Brennersteuergerät eingesetzt. Detaillierte Kenntnisse über den Aufbau und die Arbeitsweise eines solchen bekannten Brennersteuergerätes sind für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Erwähnenswert ist hier nur folgendes:

Die dem Zeitglied vorgeschalteten Schaltungsteile des Brennersteuergerätes geben an den Eingang 1 ein Störsignal (Dauersignal) ab, solange beim Inbetriebsetzungsvorgang der Brenneranlage das Vorhandensein einer ordnungsgemäß brennenden Flamme nicht festgestellt wird oder wenn während des Betriebes ein Verlöschen der Flamme angezeigt wird. In diesem Fall soll das Zeitglied nach Ablauf der Sicherheitszeit an seinem Ausgang 5 ein Störsignal abgeben, das z. B. ein an diesen Ausgang angeschlossenes Störrelais auslöst und dadurch eine Störabschaltung der Anlage bewirkt. An den Eingang 1 werden ferner kurze Testimpulse gegeben, die eine Störung simulieren. Eine Störungssimulation kann zu Beginn eines Inbetriebsetzungsvorgangs oder auch periodisch während des Betriebes erfolgen. Während jeder Störungssimulation wird an die Steuerklemme 14 ein solches Signal gelegt, daß die Verzögerungszeit des Zeilgliedes auf einen verhältnismäßig kleinen Wert reduziert wird und die Testimpulse das Zeitglied praktisch ungehindert durchlaufen. Die Dauer der Testimpulse ist derart kurz gewählt, daß diese keine Störauslösung bewirken können. Erscheinen die TpstimDulse am Ausgang 5 nicht, so wird auf einen Fehler im Zeitglied oder in einem anderen Teil des Brennersteuergerätes geschlossen und die Brenneranla ge außer Betrieb gesetzt.

Das Zeitglied nach der F i g. 1 arbeitet wie folgt: Der Binäruntersetzer 11 ist solcher Art, daß er auf die abfallende Flanke jedes am Eingang 1 erscheinenden Testimpulses seinen Schaltzustand wechselt. Wenn an der Steuerklemme 14 ein Signal logisch 0 liegt, so sind in dem einen Schaltzustand des Binäruntersetzers 11 beide Schalter 6,7 geöffnet und in dem anderen Schaltzustand beide Schalter geschlossen. Die Schalter 6, 7 wechseln also beim Verschwinden eines jeden Testimpulses ihre Stellung.

Wenn am Eingang 1 ein Testimpuls erscheint, die Schalter 6, 7 geöffnet und der Kondensator 8 somit abgeschaltet ist, durchläuft dieser Testimpuls das Zeitglied praktisch verzögerungsfrei. Der Kondensator 8 bleibt hierbei in ungeladenem Zustand. Erreicht der Testimpuls tatsächlich den Ausgang 5, so kann daraus geschlossen werden, daß der Widerstand 2 keinen Unterbruch aufweist und der Schwellenschalter 4 ordnungsgemäß arbeitet.

Beim nächstfolgenden Testimpuls sind die Schalter 6, 7 geschlossen, der Widerstand 2 ist also überbrückt und der Kondensator 8 zugeschaltet. Der Kondensator 8 wird durch den Testimpuls verhältnismäßig rasch aufgeladen und der Testimpuls erscheint praktisch verzögerungsfrei am Ausgang 5, was wiederum auf das ordnungsgemäße Arbeiten des Schwellenschalters 4 und außerdem darauf hindeutet, daß der Kondensator 8 keinen Kurzschluß aufweist.

Es wird also alternierend der Widerstand 2 auf Unterbruch und der Kondensator 8 auf Kurzschluß geprüft. Bei Vorliegen eines dieser beiden Fehler erscheint am Ausgang 5 nur noch jeder zweite Testimpuls. Ein Kurzschluß des Widerstandes 2 oder ein Unterbruch des Kondensators 8 wird zwar durch den Test nicht erkannt, doch kann ein solcher Fehler im Zeitglied zu keinem gefährlichen Betriebszustand der vom Brennersteuergerät gesteuerten Brenneranlage führen, da er sich in einer Verkürzung der Sicherheitszeit äußert.

Wenn an die Steuerklemme 14 ein Steuersignal logisch L gelegt wird, so wird unabhängig von der Lage des Binäruntersetzers 11 der Schalter 6 geöffnet und der Schalter 7 geschlossen. Durch entsprechende Ansteuerung des Zeitgliedes an der Steuerklemme 14 ist dafür gesorgt, daß dieser Betriebszustand beim Erscheinen eines Dauersignals am Eingang 1 auftritt. Die Spannung am Eingang 3 des Schwellenschalters 4 steigt dann entsprechend der durch den Widerstand 2 und den Kondensator 8 gegebenen Zeitkonstanten nach einer Exponentialfunktion an, bis nach Ablauf der Sicherheitszeit der Schwellenwert des Schwellenschalters 4 erreicht wird, dieser anspricht und am Ausgang 5 ein Störsignal abgegeben wird.

In der Regel werden die Testimpulse nicht erst am klingang 1 des Zeitgliedes in den vom Flammenwächter zum Zeitglied führenden Signalweg eingekoppelt. Die Testimpulse können z. B. durch periodisches kurzzeitiges Abdunkeln des Flammenfühlers erzeugt werden. Dadurch können der Flammenwächter einschließlich Flammenfühler und die funktionell zwischen dem Flammenwächter und dem Zeitgiied angeordneten Schaltkreise mit in den Test einbezogen werden. Durch eine gesonderte Wirkverbindung zwischen dem Testimpulsgeber und der Steuerklemme 14 können zur Umschaltung der Verzögerungszeit die Schalter 6, 7

über einen Signalweg gesteuert werden, der von jenem Signalweg, den die Testimpulse durchlaufen, unabhängig ist. Die Fehlerwahrscheinlichkeit kann jedoch vermindert werden, wenn für die Umschaltung der Verzögerungszeit der gleiche Signalweg benützt wird, den die Testimpulse vom Testimpulsgeber bis zum Eingang 1 des Zeitgliedes durchlaufen. Hierbei werden die Schalter 6, 7 von einem zwischen Pulssignal und Dauersignal unterscheidenden Schaltungsglied 15 gesteuert, das an den Eingang 1 des Zeitgliedes angeschlossen ist und bei Dauersignal am Eingang 1 ein Signal logisch L an die Steuerklemme 14 abgibt, so daß die geöffnete Stellung des Schalters 6 und die geschlossene Stellung des Schalters 7 erzwungen wird. Ein solches Schaltungsglied 15 ist in der F i g. 1 durch einen gestrichelt gezeichneten Tiefpaß angedeutet.

In der F i g. 2 ist ein Beispiel für ein solches als Tiefpaß ausgebildetes Schaltungsglied 15 dargestellt. Es besteht aus einem ÄC-Glied, dessen Ä-Zweig durch einen Widerstand 16 und einen in Reihe mit einer Diode 17 zum Widerstand 16 parallelen Widerstand 18 und dessen C-Zweig durch einen Kondensator 19 gebildet ist.

Der Widerstandswert des Widerstandes 16 ist größer als derjenige des Widerstandes 18. Die Aufladezeitkonstante des ÄC-Gliedes ist größer gewählt als die Dauer der Testimpulse. Der Kondensator 19 wird somit durch jeden Testimpuls über den Widerstand 16 auf einen nur geringen Spannungswert aufgeladen, der kleiner ist als der Schwellenwert der Tore 12, 13, und anschließend über die Parallelschaltung der Widerstände 16 und 18 rasch wieder entladen. Erscheint dagegen am Eingang des /?C-Gliedes ein Dauersignal, so wird der Kondensator 19 auf den Amplitudenwert dieses Signals aufgeladen und die geöffnete Stellung des Schalters 6 sowie die geschlossene Stellung des Schalters 7 erzwungen und somit die unverkürzte Verzögerungszeit eingeschaltet.

Wie bereits erwähnt, erscheint bei einer Unterbrechung des Widerstandes 2 (Fig. 1) oder bei einem Kurzschluß des Kondensators 8 nur noch jeder zweite Testimpuls am Ausgang 5 des Zeitgliedes. Wenn es sich bei den Testimpulsen um eine periodische Pulsspannung handelt, so kann das Signal am Ausgang 5 auf ein Pulsfrequenz-Überwachungsglied gegeben werden, das ein Störsignal abgibt, wenn die Pulsfrequenz des Signals am Ausgang 5 außerhalb gegebener Grenzen liegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, während der Störungssimulation das Signal am Eingang 1 mit jenem am Ausgang 5 zu vergleichen. Ein Beispiel hierzu ist in der Fig.3 dargestellt, in der gleiche Bezugszahlen wie in der F i g. 1 auf gleiche Teile hinweisen.

Gemäß F i g. 3 sind der Eingang 1 des Zeitgliedes und der Ausgang des Schwellenschalters 4 an ein Antivalenztor 20 angeschlossen, dessen Ausgang über ein Verzögerungsglied 21 an einen Stelleingang 22 eines aus zwei NOR-Toren aufgebauten Flipflops 23 geschaltet ist. Ein Rückstelleingang 24 des Flipflops ist mit dem Ausgang des Tiefpaß-Schaltungsgliedes 15 und ein Ausgang 25 mit einem Eingang eines ODER-Tores 26 verbunden, das zwischen den Ausgang des Schwellenschalters 4 und den Ausgang 5 des Zeitgliedes geschaltet ist. Im ordnungsgemäßen Betrieb befindet sich das Flipflop 23 in einer solchen Lage, daß sein Ausgang den logischen Zustand 0 einnimmt. Wenn durch einen Defekt ein an den Eingang 1 angelegter Testimpuls am Ausgang des Schwellenschalters 4 nicht erscheint, spricht das Antivalenztor 20 an, nach Ablauf einer durch das Verzögerungsglied 21 gegebenen Verzögerungszeit wird das Flipflop 23 in die Störstellung gekippt und an den Ausgang 5 ein Störsignal abgegeben.

Bei Dauersignal am Eingang 1 gibt der Tiefpaß 15 an den Rückstelleingang 24 des Flipflops 23 ein Signal logisch L ab, wodurch verhindert wird, daß infolge der jetzt vorhandenen Antivalenz am Ausgang 25 des Flipflops 23 ein Störsignal abgegeben wird.

Das Verzögerungsglied 21 bewirkt, daß das Flipflop

ίο 23 während der Zeit, die ein Testimpuls zum Durchlaufen des Zeitgliedes benötigt, nicht in die Störstellung gekippt werden kann.

Wenn bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen am Eingang 1 ein Störsignai innerhalb eines Zeitabschnittes eintrifft, in welchem der Kondensator 8 auf Kurzschluß geprüft wird, d. h. der Schalter 6 und der Schalter 7 geschlossen sind, so bleibt die durch das Tiefpaß-Schaltungsglied 15 gesteuerte Umschaltung auf unverkürzte Verzögerungszeit wirkungslos, weil der Kondensator 8 in diesem Fall bereits geladen ist. Dieser Mangel kann durch einen vom Schaltungsglied 15 gesteuerten Kurzschlußschalter behoben werden, der den Kondensator 8 bei Dauersignal kurzzeitig entlädt. Die F i g. 4 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel.

Gemäß F i g. 4 ist der Ausgang des Schwellenschalters 4 mit einem ersten Eingang, der Ausgang des Tiefpaß-Schaltungsgliedes 15 mit einem zweiten Eingang und ein Ausgang 27 eines Flipflops 28 mit einem dritten Eingang eines UND-Tores 29 verbunden. Der Ausgang dieses UND-Tores 29 ist an einen Steuereingang 30 eines Kurzschlußschalters 31 angeschlossen, der zwischen den Eingang 3 des Schwellenschalters 4 und Masse geschaltet ist. Der Ausgang des Schwellenschalters 4 führt zu einem Stelleingang 32 und der Ausgang des Tiefpasses 15 zu einem Rückstelleingang

33 des Flipflops 28.

Das Flipflop 28 besteht aus zwei gegenseitig gekoppelten NOR-Toren 34, 35, einem dem NOR-Tor

34 vorgeschalteten UND-Tor 36 und einem dem NOR-Tor 35 vorgeschalteten Inverter 37. Der Stelleingang 32 des Flipflops führt zu einem invertierenden Eingang des UND-Tores 36 und der Rückstelleingang 33 zu einem Eingang des UND-Tores 36 sowie zum Inverter 37.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des beschriebenen Kurzschlußschalters 31 und der zugehörigen Steuerschaltung anhand der F i g. 5 wird angenommen, daß im Zeitpunkt i₍ der Schalter 6 und der Schalter 7 geschlossen sind und daß der Flipflop 28 die Ruhelage

so einnimmt, wobei sein Ausgangssignal Un logisch L ist. Wenn im Zeitpunkt h am Eingang 1 ein Störsignal gemäß dem Eingangssignal U\ eintrifft, wird der Kondensator 8 mit kleiner Zeitkonstante geladen und das Siörsignal praktisch verzögerungsfrei auf den

Ausgang 5 gemäß dem Ausgangssignal LZ₅ übertragen. Zur Zeit t₃ stellt der Tiefpaß 15 Dauersignal fest, das Signal LJ^ an der Steuerklemme 14 wird logisch L, das UND-Tor 29 schaltet durch und der Kurzschlußschalter 31 wird geschlossen. Dadurch wird der Kondensator 8

M) rasch entladen. Zur Zeit U ist der Entladevorgang beendet, daß Signal t/₅ geht auf logisch 0, das UND-Tor 29, dessen Ausgangssignal Uk ist, wird dadurch wieder gesperrt und der Kurzschlußschalter 31 geöffnet Gleichzeitig wird das Flipflop 28 durch den Signalsprung an seinem Stelleingang 32 gekippt· Seir Ausgangssignal U₂₇ geht auf logisch 0, wodurcr verhindert wird, daß sich der Entladevorgang nacr Ablauf der Sicherheitszeit wiederholen kann. Wenn da;

Störsignal am Eingang 1 vor Ablauf der Sicherheitszeit zum Zeitpunkt is wieder verschwindet und das Signal Uu auf logisch 0 geht, wird das Flipflop 28 durch den Spannungssprung an seinem Rückstelleingang 33 wieder in seine Ruhelage gekippt. Dauert hingegen das Störsignal am Eingang 1 — wie in der F i g. 5 gestrichelt angedeutet: — weiter an, so wird ab Zeitpunkt U, am Ausgang 5 des Zeitgliedes ein Störsignal abgegeben.

Der Zeitabschnitt von u bis u> entspricht der Sicherheitszeit. Der Zeitabschnitt von f2 bis U ist durch entsprechende Dimensionierung des Tiefpaß-Schaltungsgliedes 15 und der Entladezeit des Kondensators 8 derart kurz gewählt, daß das Signal L/5 während dieser Zeitdauer keine Störauslösung bewirken kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Zeitglied zur Steigung der Sicherheitszeit für ein Brennersteuergerät, mit einer Reihenschaltung eines an den Eingang des Zeitgliedes geschalteten Widerstandes und eines Kondensators, und mit einem an den Verhindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Kondensator angeschlossenen Schwellenschalter, sowie mit einem zum Widerstand parallel liegenden Schalter zur Überbrückung des Widerstandes bei der Funktionsprüfung des Zeitgliedes mittels kurzer Testimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schalter (7) mit dem Kondensator (8) in Reihe '5 geschaltet ist und daß bei der Funktionsprüfung abwechselnd beide Schalter (6; 7) geöffnet oder beide Schalter (6; 7) geschlossen sind, während im Betriebszustand, in dem ein Dauersignal feststellbar ist, der dem Widerstand (2) parallel liegende Schalter (6) geöffnet und der mit dem Kondensator (8) in Reihe geschaltete Schalter (7) geschlossen ist.

2. Elektronisches Zeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (1) des Zeitgliedes mit dem Eingang eines die beiden Schalter (6; 7) steuernden Binäruntersetzers (11) verbunden ist.

3. Elektronisches Zeitglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beider. Schalter (6;

7) außerdem von einem an den Eingang (1) des 3u Zeitgliedes angeschlossenen, zwischen Pulssignal und Dauersignal unterscheidenden Schaltungsglied (15) gesteuert sind.

4. Elektronisches Zeitgüed nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsglied (15) Elektronisches Zeitglied ist.

5. Elektronisches Zeitgüed nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Schaltungsglied (15) gesteuerter Kurzschlußschalter (31) zur kurzzeitigen Entladung des Kondensators (8) bei Dauersignal vorgesehen ist.

6. Elektronisches Zeitglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (30) des Kurzschlußschalters (31) an den Ausgang eines UND-Tores (29) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Schwellenschalters (4) mit einem ersten Eingang, der Ausgang des Schaltungsgliedes (15) mit einem zweiten Eingang und ein Ausgang eines Flipflops (28) mit einem dritten Eingang des UND-Tores (29) verbunden ist, und daß der Ausgang des Schwellen- so schalters (4) mit einem Stelleingang (32) und der Ausgang des Schaltungsgliedes (15) mit einem Rückstelleingang (33) des Flipflops (28) verbunden