DE2445929A1

DE2445929A1 - MONITORING DEVICE

Info

Publication number: DE2445929A1
Application number: DE19742445929
Authority: DE
Inventors: Roy Edward Parkin
Original assignee: GEC Elliott Automation Ltd
Current assignee: Roadside Technology Services Ltd
Priority date: 1973-09-27
Filing date: 1974-09-26
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR2246098B3; ES430474A1; FR2246098A1; IT1020876B

Description

24459232445923

PatentanwältePatent attorneys

Dr.-Ing. Wilhelm Reichet
DipL-Ing. Walfang M±b\ Dr.-Ing. Wilhelm Reichet
DipL-Ing. Whaling M ± b \

6 Frankfuri a. M. 1
Parksiraße 136 Frankfurt a. M. 1
Park street 13

80168016

GEC-ELLIOTT AUTOMATION LIMITED, Borehamwood, Hertfordshire WD6 1RX, GroßbritannienGEC-ELLIOTT AUTOMATION LIMITED, Borehamwood, Hertfordshire WD6 1RX, Great Britain

ÜberwachungseinrichtungMonitoring device

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung, sie bezieht sich insbesondere auf eine Überwachungseinrichtung zur Erzeugung eines Warnsignals oder zur Durchführung eines Steuervorgangs als Antwort auf einen wahrgenommenen unerwünschten Zustand in einer der Überwachungseinrichtung angeschlossenen Anlage. Derartige überwachungseinrichtungen finden Verwendung in vielen großen Anlagen, z.B. in Kernreaktoren.The invention relates to a monitoring device; it relates in particular to a monitoring device for generation a warning signal or to perform a control process in response to a perceived undesirable condition in a the system connected to the monitoring device. Such monitoring devices are used in many large Plants, e.g. in nuclear reactors.

Eine derartige Überwachungseinrichtung soll einen hohen Zuverlässigkeitsgrad besitzen und sicher ansprechen, Eine Überwachungseinrichtung bekannter Art, die diese Erfordernisse erfüllt, enthält eine als "laddic¹¹ bekannte Anordnung.Such a monitoring device should have a high degree of reliability and respond reliably. A monitoring device of a known type which fulfills these requirements contains an arrangement known ^{as a "laddic 11".}

Ein Laddic enthält im wesentlichen einen Ferritkern in Form einer Leiter. Die beiden Endsprossen des Kernes sind mit einer Eingangsbzw, einer Ausgangswicklung versehen, die Zwischehsprossen tragen Kontrollwicklungen, wobei jede Kontrollwicklung mit einem zugehörigen Sensor verbunden ist, der auf das Vorhandensein eines unerwünschten Zustandes in der angeschlossenen Anlage anspricht.A Laddic essentially contains a ferrite core in the form of a Ladder. The two end rungs of the core are provided with an input or an output winding that carry intermediate rungs Control windings, each control winding being connected to an associated sensor, which detects the presence of a undesired state in the connected system responds.

509815/0384509815/0384

Zusätzlich besitzt der Ferritkern eine Rücksetzwicklung.In addition, the ferrite core has a reset winding.

Die Sensoren sind so angeordnet, daß sie die ihnen zugeordneten Kontrollwicklungen nur bei Abwesenheit des unerwünschten Zustandes, auf den der Sensor anspricht, mit Energie beliefern.The sensors are arranged in such a way that they only open the control windings assigned to them in the absence of the undesired condition, to which the sensor responds with energy.

Im Fall, daß alle Kontrollwicklungen gespeist werden, liefert das alternierende Anlegen eines Eingangssignals an die Eingangswicklung und eines Rücksetzsignals an die Rücksetzwindung ein Signal am Ausgang der Ausgangswicklung. Das Ausgangssignal wird beendet, sobald irgend einer der Sensoren einen unerwünschten Zustand wahrnimmt. In the event that all control windings are fed, the alternating application of an input signal to the input winding provides and a reset signal to the reset winding, a signal at the output of the output winding. The output signal is terminated as soon as any of the sensors detects an undesirable condition.

Ein Nachteil derartiger Laddies besteht darin, daß zur Erzielung eines hohen Zuverlässigkeitsgrades das Eingangssignal einen hohen Anteil an Harmonischen besitzen muß. In der Vergangenheit stellten Transistoren mit schlechter Frequenzcharakteristik eine zufriedenstellende Eingangsquelle dar, derartige Transistoren sind jedoch nun schwierig erhältlich. Aus Zuverlässigkeitsgründen stellt dagegen ein Transistor mit guter Frequenzcharakteristik, dem durch zusätzliche externe Schaltelemente eine schlechte Frequenzcharakteristik künstlich zugeordnet wird, keine zufriedenstellende Alternative dar.A disadvantage of such Laddies is that to achieve a high degree of reliability, the input signal must have a high proportion of harmonics. Asked in the past Transistors with poor frequency characteristics provide a satisfactory one Input source, however, such transistors are now difficult to obtain. On the other hand, for reasons of reliability a transistor with good frequency characteristics, which has poor frequency characteristics due to additional external switching elements artificially assigned is not a satisfactory alternative.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überwachungseinrichtung anzugeben, die auf die Verwendung von Laddies verzichtet und die geforderte Zuverlässigkeit besitzt.The object of the invention is to specify a monitoring device, which dispenses with the use of laddies and has the required reliability.

Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungseinrichtung gelöst, in der ein elektrischer Oszillator mit einem Rückkopplungspfad, mit Schaltern in dem Rückkopplungspfad und weitere Einrichtungen vorgesehen sind, die die Schalter als Antwort auf einen durch die Sensoren wahrgenommenen unerwünschten Zustand öffnen und die Schwingungserzeugung des Oszillators beenden, und in der auf die Beendigung des Schwingungssignals des Oszillators ansprechendeThis object is achieved by a monitoring device in which an electrical oscillator with a feedback path has Switches in the feedback path and other devices are provided that the switches in response to a through the Open sensors perceived undesired state and stop the oscillation generation of the oscillator, and in the on the Termination of the oscillation signal of the oscillator responsive

509815/038 4509815/038 4

Ausgangseinrichtungen vorgesehen sind. In einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Oszillator eine bistabile Schaltung, und der Rückkopplungspfad liefert verzögerte negative Rückkopplungssignale zwischen den Ausgang und den Eingang der bistabilen Schaltung.Exit devices are provided. In an advantageous According to the embodiment of the invention, the oscillator contains a bistable circuit, and the feedback path provides delayed negative feedback signals between the output and the input the bistable circuit.

In einer derartigen Anordnung enthalten die Schalter bevorzugt eine Anordnung zur Signalurasetzung, deren Eingang an den Ausgang der bistabilen Schaltung gelegt ist, und deren Ausgang mit dem Eingang der bistabilen Schaltung verbunden ist. Die Einrichtungen zum Öffnen der Schalter enthalten eine Speisequelle für die Anordnung zur Signalumsetzung , die in den Ruhezustand übergeht, wenn die Sensoren einen unerwünschten Zustand wahrnehmen.In such an arrangement, the switches preferably contain an arrangement for signaling whose input is connected to the output of the bistable circuit, and whose output is connected to the Input of the bistable circuit is connected. The means for opening the switches contain a supply source for the arrangement for signal conversion, which goes into the idle state when the sensors perceive an undesired state.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind η Sensoreinheiten vorgesehen, die alle auf denselben unerwünschten Zustand ansprechen, die Speisequelle enthält dann η Speiseeinrichtungen, d.h. für jede Sensoreinheit eine Speiseeinheit, und die Anordnung zur Signalumsetzung enthält mehrere in Kaskade geschaltete Stufen, wobei jede der Stufen durch eine unterschiedliche Auswahl von m Speiseeinheiten gespeist wird. In.einer derartigen.Ausführungsform sind die Speiseeinheiten bevorzugt so ausgebildet, daß sie für jede Stufe, die sie speisen, einen separaten Ausgangsanschluß besitzen.In a preferred embodiment, η sensor units are provided, which all respond to the same undesirable state, the supply source then contains η supply devices, i.e. for each Sensor unit, a feed unit, and the arrangement for signal conversion contains several stages connected in cascade, each of the stages by a different selection of m feed units is fed. In.such an embodiment the feed units are preferably designed so that they have a separate output connection for each stage which they feed.

Beim Einsatz einer derartigen Ausführungsform beendet der Oszillator die Schwingungserzeugung, wenn irgend eines der aus m Sensoreinheiten bestehenden SensorbündeJb einen unerwünschten Zustand wahrnimmt; diese Ausführungsform arbeitet also bezüglich der Ausgangssignale der Sensoreinheiten auf der Basis eines Ma j orit'ät svo turns.When using such an embodiment, the oscillator stops generating the oscillation when any of the above is off m sensor units existing sensor bundles an undesired State perceives; this embodiment thus works with respect to the output signals of the sensor units on the basis of a Ma j ority svo turns.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing. Show it:

509815/0384509815/0384

Fig. 1 ein teilweise schematisches Schaltbild der Überwachungseinrichtung; und1 shows a partially schematic circuit diagram of the monitoring device; and

Fig. 2 ein Schaltbild einer in Fig. 1 als Block dargestellten Teilanordnung der Überwachungseinrichtung.FIG. 2 is a circuit diagram of a partial arrangement of the monitoring device shown as a block in FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Überwachungseinrichtung enthält einen Oszillator mit einer bistabilen Schaltung 1, die zwei NAND-Glieder 2 mit zwei Eingängen und positiver Logik besitzt. Diese NAND-Glieder 2 sind kreuzweise gekoppelt und stellen ein Schaltschloß (latch) mit Setz- und Rücksetzeingängen und komplementären Ausgängen Q und Q dar. Ein drittes NAND-Glied 3 ist als Inverter zwischen den Setzeingang S und den Rücksetzeingang R angeschlossen. Wird im Betrieb an den Eingang S eine sich relativ langsam nach negativen Werten verändernde Spannung angelegt, dann geht der Ausgang Q, nachdem ein bestimmter Spannungspegel überschritten ist, aufgrund der regenerativen Wirkung der Kreuzkopplung auf einen positiven Wert über. In ähnlicher Weise geht Q auf einen negativen Wert über, wenn an den Eingang S eine zu positiven Werten ansteigende Spannung angelegt ist und ein bestimmter Pegel tiberschritten wurde. Der Ausgang Q nimmt also je nachdem, ob an dem Eingang S eine Spannung unterhalb oder oberhalb eines Grenzpe'gels anliegt, einen ersten oder zweiten Zustand anj der andere Ausgang Q ändert sich gleichzeitig mit _y aber gegenphasig zum Ausgang Q.The monitoring device shown in Fig. 1 contains an oscillator with a bistable circuit 1 which has two NAND gates 2 with two inputs and positive logic. These NAND elements 2 are cross-coupled and represent a switch lock (latch) with set and reset inputs and complementary outputs Q and Q. A third NAND element 3 is connected between the set input S and the reset input R as an inverter. If a voltage that changes relatively slowly towards negative values is applied to input S during operation, output Q changes to a positive value after a certain voltage level has been exceeded due to the regenerative effect of the cross-coupling. Similarly, Q changes to a negative value when a voltage rising to positive values is applied to the input S and a certain level has been exceeded. The output Q therefore takes a first or second state at the input S depending on whether a voltage below or above a limit level is applied to the input S, the other output Q changes simultaneously with _y but in phase opposition to the output Q.

Der Oszillator wird durch einen Rückkopplungspfad zwischen dem Ausgang Q und dem Eingang S vervollständigt, der Rückkopplungspfad enthält eine Verzögerungsleitung 4 und Schalteinrichtungen, die aus einer vierstufigen Anordnung zur Signalumsetzung mit vier Transistoren T1 bis T4 bestehen. Die durch die Verzögerungsleitung 4 erzeugte Verzögerung ist größer als die Durchlaufzeit zwischen Eingang S und Ausgang Q. Unter der Annahme, daß alle Schalteinrichtungen in geschlossenem Zustand sind, liefert dieThe oscillator is completed by a feedback path between the output Q and the input S, the feedback path contains a delay line 4 and switching devices, which consist of a four-stage arrangement for signal conversion with four transistors T1 to T4. The one through the delay line 4 generated delay is greater than the transit time between input S and output Q. Assuming that all Switching devices are in the closed state, the

509815/0384509815/0384

Verzögerungsleitung den Zustand des Ausgangs Q in einer Zeit t an den Eingang S zurück, der Eingang S wird dadurch in den gleichen Zustand wie der Ausgang Q gebracht. Da dieser Zustand " des Eingangs S den entgegengesetzten Zustand des Ausgangs Q verlangt, schaltet der Ausgang Q in diesen entgegengesetzten Zustand, eine Zeit t später wird der Eingang S dann in denselben Zustand gebracht usw. Der Oszillator startet von selbst und erzeugt rechteckförmige Signale der Frequenz 1/2t.Delay line returns the state of the output Q to the input S in a time t, the input S is thereby in the same state as output Q brought. Since this state "of the input S the opposite state of the output Q requested, the output Q switches to this opposite state, a time t later the input S then switches to the same Condition brought etc. The oscillator starts by itself and generates square-wave signals with a frequency of 1 / 2t.

Die vier Transistoren T1, T2. Tj5 und T4 sind zwischen dem Ausgang Q der Torschaltung und der Verzögerungsleitung im Rückkopplungspfad vom Kollektor zur Basis in Kaskade geschaltet, die Basis des Transistors T1 ist mit dem Ausgang Q verbunden und der Kollektor des Transistors T4 ist mit der Verzögerungsleitung verbunden. Alle Transistoren besitzen eine Gruppe von drei Kollektorwiderständen R1 bis R3, R4 bis R6, R7 bis R9 oder R10 bis R12, wobei jeder Widerstand zwischen den Kollektor des zugehörigen Transistors und einer positiven Versorgungsspannungseinheit 20, 21, 22,oder 23 angeschlossen ist, wie noch erläutert wird. Die Emitter der Transistoren liegen gemeinsam an einer auf OV liegenden Leitung.The four transistors T1, T2. Tj5 and T4 are between the exit Q of the gate circuit and the delay line in the feedback path from the collector to the base connected in cascade, the base of transistor T1 is connected to output Q and the collector of transistor T4 is connected to the delay line. All Transistors have a group of three collector resistors R1 to R3, R4 to R6, R7 to R9 or R10 to R12, each Resistance between the collector of the associated transistor and a positive supply voltage unit 20, 21, 22, or 23 is connected, as will be explained. The emitters of the transistors are jointly connected to a line at OV.

Die Art und "Weise, in der die Transistoren T1 bis T4 als Schalteinrichtungen arbeiten, soll nun erläutert werden. "Wenn alle Speiseeinheiten 20 bis 23 in Betrieb sind, während der Ausgang Q zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand hin und her geht, schalten sich die Transistoren T1 bis T4 zwischen ihren leitenden und nicht-leitenden Zuständen hin und her, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Transistoren eine Phasenumkehr stattfindet und die gesamte Phasenverschiebung zwischen dem Eingang des Transistors T1 und dem Ausgang des Transistors T4 0 ist. Die Schaltung wirkt so, als ob die Transistoren durch einen geschlossenen Schalter ersetzt wären. Sobald jedoch irgendeiner der Transistoren schadhaft ist oder seine Kollektorspannung verliert (z.B. durch eine schadhafte Speisequelle 20 bis 23), dann hört der Ausgang des Transistors T4 auf, sich entsprechend dem EingangThe way in which the transistors T1 to T4 act as switching devices work will now be explained. "If all feed units 20 to 23 are in operation, during the exit Q goes back and forth between the first and the second state, the transistors T1 to T4 switch between their conducting states and non-conductive states back and forth, with a phase reversal taking place between two successive transistors and the total phase shift between the input of transistor T1 and the output of transistor T4 is zero. the Circuit acts as if the transistors are closed by one Switches would be replaced. However, as soon as any of the transistors is defective or loses its collector voltage (e.g. by a defective supply source 20 to 23), then the output of the transistor T4 ceases to correspond to the input

509815/0384509815/0384

des Transistors T1 zu verändern, d.h. die Transistoren arbeiten dann wie ein offener Schalter, der Oszillator beendet die Schwingungserzeugung und die binäre Schaltung verbleibt in dem Zustand, in dem sie vor Unterbrechung des Rückkopplungspfades war. Außerdem verursacht der Ausfall eines Transistors eine falsche Phase des Rückkopplungssignals, so daß die Schwingungserzeugung aufgrund der Überbrückung des ausgefallenen Transistors nicht fortgesetzt wird. Der Ausfall zweier Transistoren unterbricht den Rückkopplungspfad so schwerwiegend, daß dadurch die Schwingungserzeugung verhindert wird, obwohl die richtige Rückkopplungsphase vorhanden ist. Sofern eine ungerade Anzahl von Transistoren erforderlich ist, kann der Ausgang Q das Oszillators zur Ansteuerung des ersten Transistors T1 verwendet werden, um die richtige Phasenbeziehung zur Schwingungserzeugung herzustellen. of transistor T1, i.e. the transistors then work like an open switch, the oscillator ends the Oscillation generation and the binary circuit remains in the state in which it was before the interruption of the feedback path was. In addition, the failure of a transistor causes a wrong phase of the feedback signal, so that the oscillation is generated is not continued due to the bridging of the failed transistor. The failure of two transistors interrupts the feedback path so severe that it prevents the generation of oscillation even though the feedback phase is correct is available. If an odd number of transistors is required, the output Q can be the oscillator can be used to control the first transistor T1 in order to establish the correct phase relationship for generating the oscillation.

Die Speiseeinheiten 20 bis 23 sind mit entsprechenden Sensoreinheiten 32, 33» 34 und 35 verbunden, die einen bekannten Aufbau besitzen. Alle Sensoreinheiten sind zur Überwachung ein und desselben Parameters in der angeschlossenen Anlage vorgesehen, sofern es sich bei dieser Anlage z.B. um einen Kernreaktor handelt, können die vier Sensoreinheiten zur Überwachung der Temperatur, des Druckes oder des Neutronenflusses an irgend einer Stelle des Reaktors eingesetzt sein.The feed units 20 to 23 are equipped with corresponding sensor units 32, 33 »34 and 35 connected, which are a known structure own. All sensor units are intended to monitor one and the same parameter in the connected system, if this system is, for example, a nuclear reactor, the four sensor units for monitoring the temperature, the pressure or the neutron flux must be used at any point in the reactor.

Die Überwachungseinrichtung ist so ausgebildet, daß der Oszillator die Schwingungserzeugung abbricht, wenn drei der vier Sensoreinheiten feststellen, daß der überwachte Parameter einen Wert besitzt, der auf einen Fehler in der Anlage schließen läßt. Aus diesem Grund erzeugt jede Sensoreinheit unter "fehlerfrei" Bedingungen auf einer Meldeleitung A, B, C oder D ein positives Potential bezüglich einer Meldeleitung ¥, X, Y oder Z mit Null-Potential; das Potential auf den Leitungen A, B, C oder D fällt bei "Fehler"-Bedingungen auf den Wert 0. Wie noch näher erläutert,The monitoring device is designed so that the oscillator the generation of oscillation stops when three of the four sensor units determine that the monitored parameter has a value that suggests an error in the system. For this reason, each sensor unit generates under "error-free" conditions on a message line A, B, C or D a positive potential with respect to a message line ¥, X, Y or Z with zero potential; the potential on lines A, B, C or D falls to the value 0 in the event of "error" conditions. As explained in more detail below,

509815/0384509815/0384

liefern die Speiseeinheiten 20 bis 23 als Folge einer wahrgenommenen "fehlerfrei"-Bedingung der zugeordneten Sensoreinheit drei separate aber identische Ausgangssignale in Form positiver Spannungen Vcc, wobei diese Ausgangssignale der Speiseeinheit als Folge einer durch den zugeordneten Sensor wahrgenommenen Fehlerbedingung alle auf den Wert 0 übergehen. Die Ausgänge der Speiseeinheiten 20 bis 23 sind über Widerstände R1 bis R12 an die Kollektoren der Transistoren T1 bis T4 angeschlossen, (Vgl. Fig. 1, so daß jeder Transistor aus einer verschiedenen Zusammenstellung von drei Speiseeinheiten gespeist wird. Wenn daher eine beliebige Kombination von drei der vier Sensoreinheiten eine Fehlerbedingung wahrnimmt, verliert einer der Transistoren T1 bis T4 seine Kollektorspannung, und der Oszillator beendet die Schwingungserzeugung.deliver the feed units 20 to 23 as a result of a perceived "error-free" condition of the assigned sensor unit three separate but identical output signals in the form of positive voltages Vcc, these output signals from the supply unit as a result of an error condition sensed by the assigned sensor, they all change to the value 0. The outputs of the Feed units 20 to 23 are connected via resistors R1 to R12 the collectors of the transistors T1 to T4 are connected, (cf. Fig. 1, so that each transistor is of a different composition is fed by three feed units. Therefore, if any combination of three of the four sensor units is a Detects error condition, one of the transistors T1 to T4 loses its collector voltage, and the oscillator ends the Vibration generation.

Der Oszillator beendet auf diese Weise die Schwingungserzeugung auf der Basis eines Majoritätsvotums bezüglich der Ausgangssignale der Sensoreinheiten.The oscillator thus terminates oscillation generation on the basis of a majority vote on the output signals of the sensor units.

Es ist offensichtlich, daß ein Betrieb auf der Basis irgendeines m-aus-n-Votums durch Verwendung einer geeigneten Anzahl von Transistoren mit m Kollektorwiderständen erreicht werden kann, die mit einer jeweils unterschiedlichen Auswahl aus η Speiseeinheiten verbunden sind, wobei je eine Speiseeinheit für je einen der η Sensoreinheiten vorgesehen ist, und wobei der geeignete der bistabilen Ausgänge Q oder Q an den ersten Transistor angeschlossen werden muß.Obviously, any m-out-of-n vote operation can be performed by using an appropriate number of Transistors with m collector resistances can be achieved, each with a different selection of η feed units are connected, with one feed unit being provided for each of the η sensor units, and with the appropriate one of the bistable outputs Q or Q are connected to the first transistor must become.

Der Grund für die Bereitstellung der Speiseeinheiten 20 bis mit je drei separaten Ausgängen liegt darin, daß bei einer direkten Verbindung der Meldeleitungen A, B, C und D mit den Kollektorwiderständen der Transistoren T1 bis T4 eine Rückführung des Stromes einer arbeitenden Meldeleitung in eine Meldeleitung möglich wäre, die in einen offenen Zustand überging. Wurden z.B.The reason for providing the feed units 20 to with three separate outputs each is that in the case of a direct one Connection of the message lines A, B, C and D with the collector resistors of the transistors T1 to T4 a return of the current of a working message line in a message line would be possible, which went into an open state. Have e.g.

B098 1 B/038B098 1 B / 038

die Meldeleitungen direkt angeschloseen sein und sich die Leitung B in offenem Zustand befinden, so würde Strom aus der Leitung A über die Widerstände R1 und R2, R7 und R9, aus der Leitung C über die Widerstände R2 und R3, R10 und R11 und aus der Leitung D über die Widerstände R8 und R9, R10 und R12 den Eindruck erwecken, als ob die Leitung B sich noch in aktivem Zustand befände.the message lines must be connected directly and the line B are in the open state, current would flow from line A through resistors R1 and R2, R7 and R9, from line C through the resistors R2 and R3, R10 and R11 and from the line D via the resistors R8 and R9, R10 and R12 give the impression, as if line B was still in the active state.

Die Schaltung für die Speiseeinheiten 20 bis 23 ist für alle Speiseeinheiten dieselbe und ist in Fig. 2 dargestellt. Um eine Isolation zwischen den Ausgängen der Speiseeinheiten und der züge» ordneten Sensoreinheit zu gewährleisten, ist eine optische Kopplung verwendet.The circuit for the feed units 20 to 23 is the same for all feed units and is shown in FIG. To a Isolation between the outlets of the feed units and the trains » An optical coupling is used to ensure the ordered sensor unit.

Jede Speiseeinheit enthält einen Oszillator 30, der von der positiven und der O-Volt-Meldeleitung der zugeordneten Sensoreinheit gespeist wird und Pulse erzeugt, die einer lichtemittierenden Diode 31 zugeführt werden. Die durch die Diode erzeugten Lichtimpulse werden von einer Fototransistöreinheit PT1 empfangen, der als Folge des gepulsten Lichtes in den gesättigten Zustand übergeht. Die Übertragung der Lichtimpulse zwischen der lichtemittierenden Diode und der Fototransistoreinheit PT1 kann z.B. dadurch bewirkt werden, daß die einander zugeordneten lichtemittierenden Dioden und Fototransistoren in durchsichtiges Isoliermaterial eingegossen sind, wobei Diode und Transistor derart getrennt voneinander sind, daß sie sich nicht gegenseitig kurzschließen können. Alternativ kann die Lichtübertragung durch optische Fiebermaterialien erfolgen»Each feed unit contains an oscillator 30, from the positive and fed to the 0-volt signal line of the associated sensor unit and pulses are generated which are fed to a light emitting diode 31. The light pulses generated by the diode are received by a photo transistor unit PT1, which as The result of the pulsed light goes into the saturated state. The transmission of the light pulses between the light emitting Diode and the phototransistor unit PT1 can be effected, for example, that the associated light-emitting diodes and phototransistors are encapsulated in transparent insulating material, the diode and transistor being separated from one another in this way are that they cannot short-circuit each other. Alternatively, light transmission can be through fiber optic materials take place"

Ein weiterer Vorteil der optischen Kopplung gegenüber der elektrischen Kopplung besteht in einer Verringerung der Interferenz. Die einzige Interferenzquelle stellt Licht aus der -Umgebung dar. Dieses Licht besitzt wahrscheinlich eine relativ geringe Intensität, im Falle des Vergießens der Diode und des Transistors kann das Vergußmaterial ferner mit einer AußenschichtAnother advantage of optical coupling over electrical coupling is a reduction in interference. The only source of interference is light from the environment. This light probably has a relative low intensity, in the case of potting the diode and the transistor, the potting material can also have an outer layer

09815/038409815/0384

überzogen werden, die das Eintreten des Umgebungslichts verhindert. Im Falle der optischen Fiebern wird das Eintreten des Lichtes vermieden, da die äußere Oberfläche der Fiebern lichtundurchlässig sind. be coated, which prevents the entry of ambient light. In the case of optical fevers, the entry of light is avoided because the outer surface of the fever is opaque.

Bei Betrieb der Speiseeinheit wird aus einer negativen Leitung 36 mit dem Potential -Vcc bezüglich der O-Volt-Leitung 37 ein negativer Strom über die Fototransistoreinheit PT1 und eine Diode P2 entnommen, wodurch die Eingangsplatten der Kapazitäten CI, C2 und C3 in die Nähe des Potentials -Vcc gebracht werden. Die Dioden D3, D4 und D5 sind alle in Durchlaßrichtung vorgespannt und ermöglichen es dem Strom, die Kapazitäten G1, C2 und C3 aufzuladen. Am Ende eines Lichtimpulses unterbricht die Fototransistoreinheit PT1, und es fließt darm ein Basisstrom für einen Emitterfolgertransistor T5 durch einen Widerstand R15 und eine Diode D1. Die Spannungen der Eingangsplatten der Kapazitäten C1, C2 und C3 steigen dann auf etwa den Wert 0. Die Spannung der Ausgangsplatten dieser Kapazitäten steigt ebenso an und strebt gegen irgendeine positive Spannung und spannt dabei die Dioden D6 bis D8 positiv vor, wodurch die Ausgangskapazitäten C4, C5 und C6 positiv geladen werden. Unter der Annahme, daß nur kleine Ströme fließen, sind die Kapazitäten C4, C5 und C6 nach einigen Lichtimpulsen etwa in dem Maße positiv gegen 0 aufgeladen, wie -Vcc negativ gegen 0 ist. Auf diese Weise werden die als Kollektorspannungen für die Transistoren T1 bis T4 erforderlichen positiven Spannungen von einem negativen Potential -Vcc abgeleitet. Jeder Kurzschluß oder jede Unterbrechung irgend eines Bauelementes bewirkt eine Erniedrigung der Ausgangsspannungen, eine Verringerung bis etwa auf den Wert 0 oder sogar negative Ausgangsspannungen.When the supply unit is in operation, a negative line 36 with the potential -Vcc with respect to the 0-volt line 37 becomes a negative current is drawn through the phototransistor unit PT1 and a diode P2, which causes the input plates of the capacitances CI, C2 and C3 are brought close to the potential -Vcc. Diodes D3, D4 and D5 are all forward biased and allow the current to charge capacitances G1, C2 and C3. At the end of a light pulse, the phototransistor unit interrupts PT1, and there then flows a base current for an emitter follower transistor T5 through a resistor R15 and a Diode D1. The voltages of the input plates of the capacitances C1, C2 and C3 then rise to approximately the value 0. The voltage of the output plates of these capacitances also rises and strives against any positive voltage and thereby biases the diodes D6 to D8 positive, whereby the output capacitances C4, C5 and C6 are positively charged. Assuming that only small currents flow, the capacitances C4, C5 and C6 are after some Light pulses are charged positively towards 0 to the extent that -Vcc is negative towards 0. In this way they are called collector voltages for the transistors T1 to T4 required positive voltages derived from a negative potential -Vcc. Everyone Short circuit or any interruption of any component causes a lowering of the output voltages, a decrease up to about the value 0 or even negative output voltages.

Die Überwachungseinrichtung enthält außerdem Ausgangseinrichtungen, die auf die Beendigung des Schwingungssignals des Oszillators ansprechen.The monitoring device also contains output devices, which respond to the termination of the oscillation signal of the oscillator.

509815/0384509815/0384

Es wird nun wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Ausgangseinrichtungen enthalten Frequenzteilereinrichtungen in Form einer Dinaren Teilerkette 40, die vom Ausgang Q der bistabilen Schaltung 1 gespeist wird, wobei das Ausgängssignal der Teilerkette zur Steuerung einer Versorgungsquelle in Form eines Inverters 41 verwendet wird, dessen Ausgang gleichgerichtet und zur Speisung eines elektromagnetischen Schalters 50 eingesetzt wird.Reference is now made again to FIG. 1. The exit facilities contain frequency divider devices in the form of a dinar divider chain 40 from the output Q of the bistable circuit 1 is fed, the output signal of the divider chain for controlling a supply source in the form of an inverter 41 is used, the output of which is rectified and used to feed an electromagnetic switch 50.

Um die Verzögerungsleitung 4 im Oszillator auf ein vernünftiges Maß zu beschränken, wird die durch diese Verzögerungsleitung hervorgerufene Verzögerung in der Größenordnung von 10 Mikrosekunden gewählt, die Oszillatorfrequenz beträgt dann 5 MHz. Die binäre Teilerkette 40 erzeugt an ihren Ausgängen T und T komplementäre Rechtecksignale mit einer Frequenz von einigen kHz mit einem Tastverhältnis von etwa 1. Der Inverter besteht aus einem paar von Transistoren T6 und T7, deren Basisanschlüsse mit den Ausgängen der binären Teilerkette 40 verbunden sind, und deren Emitter und Kollektoranschlüsse mit der O-Volt-Leitung und der Primärwicklung 42 eines Transformators entsprechend verbunden sind. Eine Mittelanzapfung der Primärwicklung 42 ist mit einer positiven Leitung 38 verbunden. Der Ausgang der Sekundärwicklung 43 des Transformators wird über Dioden D9 und D10 gleichgerichtet, die gleichgerichtete Spannung wird dem Schalter 50 zugeführt.In order to limit the delay line 4 in the oscillator to a reasonable level, the delay line induced delay in the order of magnitude of 10 microseconds is selected, the oscillator frequency is then 5 MHz. the binary divider chain 40 generates complementary square-wave signals with a frequency of a few kHz at its outputs T and T with a duty cycle of about 1. The inverter consists of a pair of transistors T6 and T7 whose base terminals with the outputs of the binary divider chain 40 are connected, and their emitter and collector connections to the 0-volt line and the primary winding 42 of a transformer are respectively connected. A center tap of the primary winding 42 is with a positive lead 38 connected. The output of the secondary winding 43 of the transformer is through diodes D9 and D10 rectified, the rectified voltage is fed to the switch 50.

Der Schalter 50 bleibt also nur solange mit Spannung versorgt, wie der Oszillator Schwingungen erzeugt, seine Versorgung wird unterbrochen,· wenn eine beliebige Dreierkombination der vier Sensoreinheiten einen Fehler wahrnimmt.The switch 50 is therefore only supplied with voltage as long as the oscillator generates oscillations and is supplied with it interrupted if any combination of three of the four sensor units detects an error.

Die Unterbrechung der Versorgung des Schalters 50 hat die Erzeugung eines Warnsignals oder die Durchführung eines Steuervorgangs zur Folge, der der jeweiligen Anlage in geeigneter Weise angepaßt ist, an die die Überwachungseinrichtung angeschlossen ist,The interruption of the supply to the switch 50 has the generation of a warning signal or the implementation of a control process that is appropriate for the respective system is adapted to which the monitoring device is connected,

509815/0384509815/0384

Für den Fall, daß z.B. ein Kernreaktor überwacht wird, kann die Unterbrechung des Schalters 50 bewirken, daß Kontrollstäbe in den Reaktor fallen und Alarm ausgelöst wird.In the event that a nuclear reactor is monitored, for example, can the interruption of switch 50 will cause control rods to fall into the reactor and set off an alarm.

Da der Oszillator und die Ausgangseinrichtungen allen Sensoreinheiten 32 bis 35 gleichermaßen zur Verfügung stehen, sollte ihre Spannungsversorgung, d.h. die O-Volt-Leitung für die Transistoren T1 bis T4, die O-Volt- und negative Leitungen für die Spannungsquellen 32 bis 35 und die Spannungsversorgung für den bistabilen Schaltkreis, die Teilerkette 40 und den Inverter 51 entweder unabhängig von allen Sensoreinheiten sein oder gleichermaßen von allen Sensoreinheiten abhängen. Damit sie unabhängig sind, ist eine weitere geeignete, verfügbare Spannungsversorgung erforderlich. As the oscillator and the output devices all sensor units 32 to 35 are equally available if their power supply, i.e. the 0-volt line for the Transistors T1 through T4, the 0 volt and negative lines for the voltage sources 32 to 35 and the voltage supply for the bistable circuit, the divider chain 40 and the inverter 51 either be independent of all sensor units or equally depend on all sensor units. So that they are independent another suitable, available power supply is required.

Wenn eine derartige Spannungsversorgung nicht verfügbar ist, werden der Oszillator und die Ausgangseinrichtungen von vier Versorgungseinheiten in der Form von DC-DGKonvertern 44, 45, und 47 geeignet gespeist, die jeweils mit den vier Sensoreinheiten 32 bis 35 verbunden sind.When such a power supply is not available, the oscillator and output devices of four Supply units in the form of DC-DG converters 44, 45, and 47 which are connected to the four sensor units 32 to 35, respectively.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind alle Konverter 44 bis 47 aus einer negativen Ausgangsleitung E, F, G oder H und einer O-Volt-Leitung W, X, Y oder Z der zugehörigen Sensoreinheit gespeist. Jeder der Konverter erzeugt die für den Oszillator und die Ausgangseinrichtungen erforderliche positive, negative und 0-Volt-Ausgangsspannung auf den Leitungen 38, 36 und 37, wobei sich entsprechende Ausgänge der Konverter parallel geschaltet sind. Jeder Konverter enthält einen Inverter entsprechend dem Inverter 41, die Ausgangssignale der Inverter werden zur Erzeugung der erforderlichen DC-Ausgangssignale gleichgerichtet. Die Betriebsspannungen für die Basisanschlüsse der Invertertransistoren werden von den Wicklungen von Invertertransformatoren abgenommen, wobei diese Transformatoren so ausgebildet sind, daßAs shown in Fig. 1, all converters 44 to 47 are made up of a negative output line E, F, G or H and a 0-volt line W, X, Y or Z of the associated sensor unit. Each of the converters generates the for the oscillator and the Output devices required positive, negative, and 0 volt output voltages on lines 38, 36 and 37, where corresponding outputs of the converters are connected in parallel. Each converter contains an inverter according to that Inverter 41, the output signals of the inverters are used to generate rectified of the required DC output signals. The operating voltages for the base connections of the inverter transistors are removed from the windings of inverter transformers, these transformers being designed so that

509815/0384509815/0384

Windungskurzschlüsse mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht auftreten. There is a high probability that winding short-circuits will not occur.

Durch diese Anordnung führen Fehler irgend einer Sensoreinheit oder Fehler in irgend einem Teil irgend eines Konverters 44 bis 47j mit Ausnahme von kurzgeschlossenen Gleichrichtern, nicht zum Zusammenbruch der Versorgungsspannung des Oszillators und der Ausgangseinrichtungen.With this arrangement, errors result in any sensor unit or errors in any part of any converter 44-14 47j with the exception of short-circuited rectifiers, not for Breakdown of the supply voltage of the oscillator and the output devices.

Der Einsatz dieser Konverter 44 bis 47 macht eine gemeinsame O-Volt-Leitung der Sensoreinheiten überflüssig und verringert auf diese Weise das Risiko von Erdschleifen.The use of these converters 44 to 47 makes a common 0-volt line for the sensor units superfluous and reduces it this way the risk of ground loops.

Außerdem stellt diese Anordnung eine Isolation der Speiseeinrichtungen für den Oszillator und die Ausgangseinrichtungen dar, die einen nützlichen Schutz gegenüber möglichen Kurzschlüssen liefert.In addition, this arrangement provides insulation for the feed devices for the oscillator and the output devices, which provide useful protection against possible short circuits supplies.

5 0 9 8 1 5 / 0 3 85 0 9 8 1 5/0 3 8

Claims

(ΐ.) Monitoring device for generating a warning signal or to carry out a control process in response to one sensed by sensors undesired condition in a system connected to the monitoring device,

characterized in that an oscillator (1, 4) with a feedback path, with switches (T1 to T4) in the feedback path, and devices (20 to 23) are provided which the Switches (T1 to T4) in response to an undesired state detected by the sensors (W, X, Y, Z) open and stop the oscillation generation of the oscillator, and that on the termination of the oscillation signal of the Oscillator responsive output devices (40, 41, 50) are provided.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that

that the oscillator (1, 4) contains a bistable circuit (1), and that the feedback path is a delayed one negative feedback between the output and the input of the bistable circuit (1) produces.

3. Monitoring device according to claim 2, characterized.

that the switches (T1 to T4) contain an arrangement for signal conversion, the input of which is connected to the output of the bistable circuit (1) connected and the output of which is connected to the input of the bistable circuit, and

50981 5/0384

that the devices (20 to 23) for opening the switch (T1 to T4) contain feed devices (20 to 23) for the arrangement for signal conversion that are out of order go when the sensors sense an undesirable condition.

Monitoring device according to Claim 3, characterized in that the sensors contain η sensor units (W, X, Y, Z), all of which respond to the same undesirable state that the feed devices (20 to 23) η feed units (20 to 23), one for each one sensor unit, that the arrangement for signal conversion several in cascade switched stages (T1, T2, T3, T4) comprise, and that each of the stages for power supply with a different one Selection of m feed units is connected.

Monitoring device according to Claim 4, characterized in that each of the feed units has a separate output for each stage (T1, T2, T3, T4) connected to the feed unit has.

Monitoring device according to claims 4 or 5,

characterized,

that each of the stages (T1, T2, T3, T4) a phase change generated by essentially 180 °.

Monitoring device according to claims 4, 5 or 6,

characterized,

that each of the stages (T1 to T4) contains a transistor.

50981B / 0384

8. Monitoring device according to one of claims 3 "to 7, characterized in that the feed devices are optically connected to the sensors are coupled and go into the switched-off state when the sensor devices have an undesired Perceive state.

9. Monitoring device according to claims 4 and 8, characterized,

that each of the feed units (20 to 23) has an oscillator (30) fed by the associated sensor and one light emitting device (31) included by the oscillator (30) and a light sensitive device (PT1) is fed, wherein the light-sensitive device (PT1) on that of the light-emitting Device (31) generated light responds.

10. Monitoring device according to claim 9 »thereby marked,

that the feed units (20 to 23) contain several capacitors (C4, C5, C6) at which the output voltages the feed units are removable, and that the light-sensitive device (PT1) in a circuit arrangement to generate the charging currents for the capacities (C4, E5, C6) is installed.

11. Monitoring device according to claim 10 # characterized,

that the charging device contains several capacitors (C1, C2, C3) that the light-sensitive device (PT1) built into a current path for supplying the charging current for the capacitors (C1, C2, C3) from a line (36) is whose potential has a first polarity with respect to a fixed reference value, and that the capacitances

50981 5/0 384

24A5929

(C4, C5, C6) are connected to the capacitors (C1, C2, C3) and from the capacitors (C1, C2, C3) be charged to a potential which is opposite to the line potential with respect to the fixed value Has polarity.

12. Monitoring device according to one of claims 4 to 11, characterized in that that each sensor (32 to 35) is connected to a supply source (44 to 47), that each supply source (44 to 47) from the connected sensor unit is fed that the remaining part of the monitoring device from outputs of the supply facilities (44 to 47) is fed, and that the outputs of the supply devices (44 to 47) are isolated with respect to their inputs and are connected in parallel with each other.

13 · Monitoring device according to claim 12, characterized in that that each of the supply devices (44 to 47) contains a DC-AC inverter.

14. Monitoring device according to one or more of the preceding claims,

characterized in that the output devices (40, 41, 50) have a DC-AC inverter (41) included, from the output signal of the oscillator is controlled, and an electromagnetic switch (50) included, which is controlled by the output of the Inverter (41) is fed.

09815/0384

15. Monitoring device according to claim 14,

characterized,

that the output signal of the oscillator has a Frequency divider (40) is supplied to inverter & 41).

ReRb / Pi.

50981 5/0384