DE2440162A1 - Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren ueberwachen von periodischen impulsen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren Überwachen von periodischen Impulsen.
• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren Überwachen von periodischen Impulsen, wobei jeder einzelne periodisch auftretende Impuls einen B-triebsvorgang zugeordnet ist.
• Die periodischen Impulse können beispielsweise in Rechner -systeiaen zum einsteuern der Rechner verwendet werden, um die Verarbeitung von bestimmten Programmen in diesen Rechnern sukzessive einzuleiten. So können taktgesteuerte Recnnersysteme zun Überwachen und Steuern von Einrichtungen eingesetzt werden, deren betrieb von sich ä ändernden Werten, wie Temperaturen, Konzentrationen und dergleichen, gesteuert werden nüssen, wobei von aen Rechnern die sich ändernden Werte periodisch abgefragt und zur Verarbeitung übernommen werden.
• Bei der speziellen Verwendung solcher taktgesteuerter Rechnersysteme für die Transportsteuerung, z.B. bei der Linienzugbeeinflussung (@Z3), oder dgl., bei der die periodischen Anforderung zur Programmverarbeitung durch !ie Taktsteuerung erfolgt, kann durch das Ausfallen von nur einem Taktimpuls bereits ein den Verkehr gefährdender betriebszustand auftreten.
• Zweck der Erfindung ist es, betriebsgefährenden Zustände rechtzeitig zu erkennen.
• Die Aufgabe der Überwachungsanordnung nach der Erfindung besteht darin, bei periodisch auftretend Impulsen signaltechnischer sicher das Ausbleiben bereits eines Impulses festzustellen und eine davon anhängige Fehlermeldung auszulösen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,daß die periodischen Impulse gleichzeitig mit der Eingabe in die Einrichtung(en) einer als Frequenzteiler ausgebildeten Flipflop zugeführt werden, dem zwei gleich ausgebildete Rechteckoszillatoren nachgeschaltet sind, deren eingängen die am Ausgang des Flipflops auftretende Rechteckspannung direkt bzw. über einen Inverter zugeführt wird und deren Eigenfrequenzen durch die Beziehungen T1 TA T1 T2 TB T2 > > und > > 2 2 4 2 2 4 zwischen den Perioden der Rechteckspannungen und den Perioden der Rechteckoszillatoren bestimmt sind, daß die an den Eingängen und den Ausgängen der Rechteckiszillatoren anliegenden Rechteckspannungen einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, in der die Periodendauer und/oder die Flanken der jeweils am Eingang und Ausgang eines Rechteckoszillators anliegenden Rechteckspannungen verglichen werden, und daß bei Ungleichheit der betreffenden Periodendauer und/oder Anzatil der Flanken eine Fehlermeldung ausgelöst wird.
• In aer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, Rechteckoszillatoren zu verwenden, die aus einem Wand-Gatter mit einem nachgeschalteten Inverter bestehen, wobei der zweite Eingang des Wand-Gatters einerseits über einen Widerstand mit dem Ausgang dieses Gatters und andexerseits über einen (ondensator mit dem Ausgang des Inverters verbunden ist.
• Eine Weiterbildung der Anordnung zur Auswertung der Überwachungsspannungen wird in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß dem ingang und dem Ausgang jedes Rechteckoszillators jeweils ein Zähler zugeordnet ist, daß von den einem Rechteckoszillator zugeordneten Zählern jeweils Qer Ausgang des einen Zä.nlers mit dem einen Eingang und der Ausgang des anderen Zählers mit dem anderen Eingang eines Subtrahierers verbunden ist, daß weiterhin der Ausgang des Subtrahierers auf den einen Eingang eines Komparators geschaltet ist, an dessen anderen Eingang ein vorbestimmtes Gleichspannungspotential mit einer überlagerten Wechselspannung angelegt ist, und daß die am Komparatorausgang anliegende Spannung einer Meldeeinrichtung zugeführt wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
• In den Figuren sind nur die Teile dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung unbedingt erforderlich sinde Es zeigen: Fig.1 Schaltungsanordnung zum Erzeugen von aus den periodischen Impulsen abgeleiteten Überwachungsimpulsen, Fig.2a und 2b Folgen von Überwachungsimpulsen; Fig.3 Ausführungsbeispiel zur Verarbeitung der Überwachungsimpulse und Fig.4 Ausführungsbeispiel der Rechteckoszillatoren A und B Fig.1.
• In der Schaltungsanordnung nach Fig.1 werden die periodischen Impulse T mit der Taktfrequenz f1, die beispielsweise in ein Rechnersystem Gr eingegeben werden, dem Eingang eines als Frequenzteiler ausgebildeten Flipflop FF zugeführt, durch die am Ausgang des Flipflop eine Rechteckspannung U1 mit der Frequenz f2, die der halben Taktfrequenz f1 entspricht, auftritt.
• Die Rechteckspannung U1 wird nun einerseits direkt und andererseits ex einen Inverter J1 gleichzeitig in je einen Rechteckoszillator A und B eingegeben.
• Die Rechteckoszillatoren A und B können in vorteilhafter Weise nach Fig.4 aufgebaut sein und aus einem Nand-Gatter N1, einem Inverter J2, einen Widerstand Rl und einem Kondensator C1 bestehen.
• über di Eingänge E1 bzw. E2 werden die Rechteckoszillatoren A bzw B durch die Rechteckspannung Ul bzw. deren invertierte Spannung U2, Fig.l und 4, gesteuert Die igenfrequenz der Rechteckoszillatoren ist hierbei so festgelegt, daß inre Periodendauer TA bzw. T3, Fig.2aSzu der Periouendauer Tl bzw T2 - bestimmt durch die Frequenz f2 -der steuernden Rechteckspannungen U1 bzw. U2 durch die folgenden Abhängigkeiten bestimmt sind > > und > > , 2 2 4 2 2 4 wobei T1=T2 und TA=TB ist.
• Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei der Ansteuerung der Recateckoszillatoren A und B durch die Rechteckspannungen U1 una U2 an den Ausgängen Al und A2, Fig.l bzw. 4, der Oszilla,oren A und B die Überwachungsimpulse der Spannungen UA und UB nach den Fig.2a una 2b erzeugt werden.
• Zur Erläuterung der Arbeitsweise werden die zwei möglichen Potentialzustände der Spannungen Ul, U2, UA und UB mit 0 und 1 bezeichnet.
• Abhängig von den in der oberen Zeile der Fig.2a dargestellten zu überwachenden periodischen Impulsen T-werden die Rechteckspannungen Ul und U2 erzeugt und den entsprechenden Rechteckoszillatoren A und B zugeführt.
• Solange die Spannung U1 den Potentialzustand O hat, wird die Spannung UA am Ausgang des Oszillators A auch auf O gehalten.
• Nimmt die Spannung U1 den Potentialzustand 1 ein, dann wird die Spannung UA sofort auf den Zustand 1 gesteuert, da der Kondensator C3, Fig.4, über das Widerstand R13 bereits aufgeladen ist.
• Da die Periodendauer des Oszillator A kleiner als die Periodendauer der Spannung U1 ist, wird die Spannung UA TA bereits nach auf den Zustand O geschaltet. Bevor die 2 Spannung UA den Zustand 1 wieder einnehmen kann, befindet sich die Spannung U1 im Zustand 0 und nalt damit auch die Spannung UA im 2 stand 0 solange fest, bis cls Spannung U1 den Zustand 1 wieder einnimmt usw.
• Dem Rechteckoszillator A wird somit Periodendauer T1 der Spannung Ul aufgezwungen.
• Dies hat zur Folge, daß nur die Flanken mit den Potentialsprüngen von O nach 1 der Spannung U1 und UA zur selben Zeit auftreten. In der illit UA gekennzeichneten Zeile der Fig. 2a ist dies durch Pfeile ancedeutet.
• )a der Rechteckoszillator 3 durch die invertierte Spannung U1 mit der Spannung U2 angesteuert wird, wobei sonst die Anordnung dem Oszillator A entspricnt, ist die Wirkungsweise auch dieselbe. Die Spannungen U2 una UB haben damit ebenfalls zur selben Zeit die Flanken mit den Potentialsprüngen von O nach 1, die wiederum in Fig.2a durch Pfeile in der mit UB bezeichneten Zeile angedeutet sind.
• In der Fig.2b ist das Verhalten der Anordnung beim Ausbleiben eines Impulses in der Folge der periodischen Impulse T dargestellt.
• In der oberen eile der Figur ist aies durch das Fehlen des Impulses T zum Zeitpunkt 1 angedeutet. Das Flipflop FF, Fig.1 wird somit zum Zeitpunkt 1 nicht umgesteuert. Die Spannung U1 am Ausgang des Flipflop bleibt im zustand O, Fig.2b, und die invertierte Spannung U2 behält den Zustand 1.
• Der Zustand O der Spannung U1 am Eingang des RechteckosziLlators n bewirkt, daß die Spannung UA am Ausgang des Oszillators A aucn auf dem Zustand 0 gehalten wird. Am Eingang Qes Rechteckoszillators B liegt die Spannung U2 mit cm Zustand 1 an, wodurch der Oszillator i3 mit seinex Eigenfrequenz schwingen kann Hierdurch wechselt die am Ausgang aes Oszillators auftretende Spannung UB zum Zeitpunkt 0 von dem Zustand 0 nach Uem Zustand 1. Dieser Wechsel ist in der Fig.20 durch einen Pfeil markiert.
• bereits das Fehlen eines Impulses T verursacht an den Ausgängen der Rechteckoszillatoren A und B eine ungleiche Anzahl von Überwachungsumpulsen, wodurch auch die Periodendauer zwischen den Spannungen U1 und UA bzw. U2 und UB nicht übereinstimmt, und die Anzahl der Flanken mit den Potentialsprüngen von O nach 1 der Spannungen Ul und UA bzw. U2 und UB ungleich ist.
• Sowohl die unterschiedliche Periodendauer als auch aie ungleiche Anzahl der Flanken kann nun zum Ermitteln des Aus-Blei@ens schon von einem Impulse T und zur Abgabe einer betreffenden Fehlermeldung verwendet werden.
• Dieses kann mit an sicn bekannten Anordnungen erfolgen. Eine vorteilhafte Anordnung zum Auswerten der Spannungen U1 und UA bzw. U2 und UB zeigt Fig.3.
• Die Anordnung bestent aus den Zählern Z1 bis Z4, dem Subtrainerer S , dem Komparator K, den Widerständen Rl bis R12, den Kondensatoren C1 und C2, dem Übertrager L, einem Gleichrichter G, beispielsweise einem Relais Rel und der Spannungsquelle mit der Spannung U4 und der Frequenz f4.
• Die zu vergleichenden Spannungen U1 und UA bzw. U2 und UB sind jeweils an die Takteingänge der Zähler Z1 und Z3 bzw.
• Z2 und L 4 angelegt.
• Entsprechen die Spannungen Ul, UA, U2 und UB der in der Fig. 2a dargestellten Form, so sind die Schaltuzustände der Zähler Z1 und Z3 bzw. Z2 und Z4 gleich, wodurch an dem Ausgang des Subtrahierers S und damit auch am Eingang + des Komparators K das Potential OV anliegt.
• Da dem Eingang - des Komparators K über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R11 und R12, ebenfalls Potential OV zugeführt wird, kann der Komparator mit der Frequenz f4, die mit hinreichend kleiner Amplitude der Spannung U4 an den Eingang - anliegt, schwingen. Durch die am Ausgang des Komparators anliegende Spannung mit der Frequenz f4 wird das Relais Rel in die Arbeitsstellung gebracht und verbleibt in dieser Stellung.
• Tritt in der zu überwachenden periodischen Impulsfolge ein Fenler auf, beispielsWeise nach Fig.2b zum Zeitpunkt o durch den Ausfall eines Impulses T, so werden im Bereich um diesen Zeitpunkt die Periodendauer der zu vergleichenden Spannungen U1 und UA oder U2 und UB verschieden groß und damit auch die Anzahl der von dem Zustand 0 nach 1 wechselnden Flanken ungleicn. Hierdurcn werden auch die entsprechenden Zähler ZI und Z3 bzw. Z2 und Z4, Fig.3 mindestens um eine Stufe verschieden eingestellt. hierdurch liegt dann am Ausgang des Subtrahierers S und damit am Eingang + des Komparators K eine derartige Spannung an, daß die Steuerwirkung der am anderen Eingang des Komparators anliegenden Spannung b4 mit der frequenz f4 unterdrückt wird.
• Am Ausgang des Komparators K tritt jetzt anstelle der Wechselspannung eine Gleichspannung auf, so daß das Relais Rel stromlos wird und in die Ruhelage wechselt.
• Abhängig von dieser Ruhelage des Relais Rel wird dann die geforderte Fehlermeldung ausgelöst.
• 3 Schutzansprüche 3 Blatt Zeichnungen mit 4 Figuren

Claims (3)

1. Patentansprdcne 1. Schaltungsanordnung zum signaltechnisch sicheren Überwachen von periodischen Impulsen, wobei jeder einzelne periodisch auftretende Impuls einem Betriebs vorgang zugeordnet ist und die Impulse hierbei in mindestens eine binrichtung eingegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Impulse (T, Fig.1) gleicnzeitig mit der Eingabe in die Einrichtung (en) (Gr) einem als Frequenzteiler ausgebildeten Flipflop (FF) zugeführt werden, dem zwei gleich ausgebildete Rechteckoszillatoren (A und B) nachgeschaltet sind, deren Eingängen (E1 bzw. E2) die am Ausgang des Flipflop auftretende Rechteckspannung (Ul) ciirekt bzw. Über einen Inverter (JI) zugeführt wird und deren Eigenfrequnzen durch die Beziehungen T1 TA T1 T2 TB T2 > > und > > 2 2 4 2 2 4 zwischen den Perioden (T1 und T2, Fig.2a) der Rechteckspannungen (U1 und U2) und den Perioden (TA und TB) der Rechteckoszillatoren (A und B) bestimmt sind, daß die an den Eingängen (El und E2, Fig.l) und den Ausgängen (A1 und A2) der Rechteckoszillatoren (A und B) anliegenden Rechteckspannungen (U1, U2, UA und UB) einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, in der die Periodendauer und/oder die Flanken der jeweils m Eingang und Ausgang eines Rechteckoszillators anliegenden Rechteckspannungen (Ul und UA bzw.

   U2 und UB) verglichen werden, und daß bei Ungleichheit der betreffendesl Periodendauer und/oder der Anzahl der Flanken eine Fehlermeldung ausgelöst wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recateckoszillatoren (A und B) aus einem Nand-Gatter (N1, Fig. 4) mit einen nachgeschalteten Inverter (J2) bestehen, wobei der zweite Eingang des Nand-Gatters einerseits über einen Widerstand (R13) mit dem Ausgang dieses Gatters und andererseits über einen Kondensator (C3) mit dem Ausgang des Inverters (J2) verbunden ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang (E1 bzw. E2, Fig.l) und dem Ausgang (A1 bzw. A2) jedes Rechteckoszillators (A bzw. B) jeweils ein Zähler (Z1 bzw. Z2, 3, Z 4, Fig.3) zugeordnet ist, daß von aen einem Rechteckoszillator (A bzw. B) zugeordneten Zählern (Z1 und Z3 bzw. Z2 und 4) jeweils der Ausgang des einen Zählers (Z1 bzw. Z2) mit dem einen Eingang (-) und der Ausgang des anderen Zählers (23 bzw. Z4) mit dem anderen Eingang (+) eines Subtrahierers (S) verbunden ist, daß weiterhin der Ausgang des Subtranierers auf den einen Eingang (+) eines Komparators (K) geschaltet ist, an dessen anderen Eingang (-) ein vorbestimmtes Gleichspannungspotential mit einer überlagerten Wechselspannung (U4) angelegt ist, und daß die am Komparatorsausgang anliegende Spannung einer Meldeeinrichtung zugeführt wird.

   L e e r s e i t e