DE2458590A1 - Schaltungsanordnung zur gewaehrleistung des explosionsschutzes bei elektronischen geraeten, vorzugsweise bei messumformern - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Gewährleistung des Explosi onaschut zes bei elektronischen Geräten, vorzugsweise bei Mcßmformern Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Explosionsschutz elektronischer Geräte, vorzugsweise für Meßumformer, die in explosionsgefäiirdeten Betriebsstätten arbeiten.
• Meßumformer sind meßstellenorientierte Prozeßmeßgeräte, die durch ein Gleichstrom-Ausgangssignal gekennzeichnet sind. Sie werden über mindestens zwei Leitungen, die Speiseleitung und die Grundleitung, von eineS ztromversorgungsgerät, das außerhalb der explosionsgefährdeten Betriebsstätte installiert ist, gespeist. Zur Zur Meßwertregistrierung wird in eine weitere Leitung, die Signalleitung, ein Strommeßgerät eingeschaltet. Beim Zweileitermeßumformer sind die Speiseleitung und die Signalleitung vereint, so daß über diese Leitung sowohl der zur Aufrechterhaltung der Funktion des Meßumformers erforderliche Speisestrom als auch der diesem überlagerte Signalstrom fließt. Die in diesen elektronischen Geräten auftretende elektrische Energie darf weder im normalen Betriebszustand (Normalzustand) noch bei möglichen Störungen (Störzustand) über Funkenbildung oder Bauelemente erwärmung zu einer Entzündung der sie umgebenden explosiblen Atmosphäre führen.
• Zur Vermeidung derartiger Explosionen ist es bekannt, die elektronische Schaltung in einem dickwandigen, druckfesten Gehäuse unterzubringen. CExplosionsschutzart "Druckfeste Kapselung") Die wesentlichen Nachteile dieser konstruktiven Schutzmaßnahme bestehen in ihrem großen Gewicht und Volumen und den hohen Herstellungskosten für das Gehäuse.
• Desweiteren ist es bekannt, den Raum zwischen elektronischer Schaltung und dem sie umgebenden Gehäuse mit einem mineralischen Stoff (Quarzsand) auszufüllen. (Explosionsschutzart "Sandkapselung") Nachteilig hierbei sind ebenfalls das große Gewicht und Volumen sowie die hohen Anforderungen an den Isolationswiderstand des Fullstoffes, insbesondere bei hochohmiges Schaltungen, zu denen auch Zweileiter-Meßumforner gehören.
• Bei einer weiteren bekannten Geräteausführung ist dib elektronische Schaltung in einen Feststoff (Harz) eingebettet. (Explosionsschutzart Sonderschutz") Die wesentlichen Nachteile dieser Lösung liegen ebenfalls in den hohen Isolationsanforderungen an das Gießharz und zum anderen in der Service-Unfreundlichkeit.
• Zweck der Errindung ist es, den Explosionsschutz eines elektronischen Gerätes ohne spezielle, konstruktiv-technologiache Mittel, die sich auf wesentliche Geräte-Parameter, wie Preis, Gewicht, Volumen und Service, nachteilig auswirken, zu gewPhrleisten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Explosionsschutz bei elektronischen Geräten, vorzugrweise bei Meßumformern, die in explosionsgefährdeten Betriebästätten arbeiten, durch die Schutzart Eigensicherheit" zu erreichen. Diese Schutzart schreibt vor, daß die in explosionsgefährdeten Betriebsstätten installierten Geräte ausschließlich eigensichare Stromkreise enthalten müssen und nur mit eigensicheren Außenkreisen störspannungssicherer Geräte, die außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs angeordnet sind, verbunden werden dürfen. Die Eigensicherheit eines Stromkreises ist für den Normal- und den Störzustand durch einen derartig geringen Energiepegel gekennzeichnett daß weder über Funken noch über Erwarmung eine Entzündung der isplosiblen Atmosphäre möglich ist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem an sich bekannten Stromversorgungsgerät nach der Gleichrichterschaltung ein Strombegrenzer angeordnet ist, dem ein Spannungsbegrenzer folgt und im Speisestroskreis des an sich bekannten Meßumformers ein weiterer Strombegrenzer angeordnet ist, dem ein weiterer Spannungsbegrenzer folgt.
• Der Strom- und bpannungsbegrenzer im Stromversorgungsgerät bewirkt, daß sowohl die im bignalstromkreis des Meßumformers als auch die im Strom- und Spannungsbegrenzer des Meßumformers auftretenden Snergiepegel die vorgeschriebenen eigensicheren Werte nicht überschreiten, während der Strom- und Spannungsbegrenzer im Meßumformer gewährleistet, daß die im Speisestromkreis des Meßwnformers auftretenden Snergiepegel die vorgeschriebenen eigensicheren Werte nicht überschreiten.
• Diese Energiepegel müssen Bit den eingesetzten Bauelementen abgestimmt sein, so daß diese, wenn sie im Normal- oder Störzastand mit diesen Pegeln belastet werden, keine Explosionsquelle darstellen.
• Die Begrenzer enthalten als wesentlichen Bestandteil ein oder mehrere Bauelemente mit nichtlinearer Widerstandskennlinie, beispielsweise strom- oder spannungsabhängige Widerstände, Dioden oder Uransistoreh. Jeder dieser Begrenzer ist doppelt ausgeführt.
• Benötigt der Meßumformer eine konstante Speisespannung, so wird entweder der Spannungsbegrenzer im btromversorgungsgerät oder der Spannungsbegrenzer im Meßumformer oder werden beide zusammen so ausgelegt, beispielsweise in Form von Diodenbarrieren, daß sie im Normalzustand zugleich die Funktion von Spannungsstabilisatoren erfüllen. Bei höheren Anforderungen an die Konstanz der Speisespannung des Meßumformers, wie es beispielsweise balm Zweileiter-Meßumformer der Fall ist, wird der dann zusätzlich erforderliche Spannungsstabilisator an sich bekannter Art zwischen dem Strombegrenzer und dem Spannungsbegrenzer im Meßumformer angeordnet, wobei dessen Ausgangsspannung unterhalb der Ansprechschwelle des folgenden Spannungsbegrenzers liegt.
• Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Explosionsschutz des Meßumformers ausschließlich mit elektronischen Baueleienten, wie sie in einem elektronischen Gerät ohnehin Anwendung finden, erreicht wird.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem in der zugehörigen Zeichnung dargestelltem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
• @@nach ist ein Meßumformer MU und ein Stromversorgungsgerät SV an sich bekannter Art über eine Speiseleitung 1, eine Signailei tung 2, in der ein Registriergerät R liegt, und eine Grundleitung 3 miteinander verbunden. Im Stromversorgungsgerät 5V folgt einer Gleichrichterschaltung G ein Strombegrenzer B1, dem sich ein Spannungsbegrenzer B2 anschließt. Am Ausgang 6 des Spannungsbegrenzers B2 vereinigen sich die Speiseleitung 1 und die Signalleitung 2.
• Der Meßumformer YU besteht aus einer gesteuerten Stromquelle e, deren Signal strom über einen Signalstromkreis 5 zur Signalleitung 2 gelangt. Die Speiseleitung 1 führt über einen Strombegrenzer B3 und einen Spannungsbegrenzer B4, zwischen denen ein Spannungsstabilisator 5 liegen kann, zum Speis@stromkreis 4 der gesteuerten Stromquelle Q. Beim Zweileitereßumformer entfällt die Speiseleitung 1, dafür ist der eingang 7 des Strombegrenzers B3 mit der Signal leitung 2 verbunden.

Claims (5)

Patentan8nrüche

1. Schaltungsanordnung zum Explosionsschutz elektronischer Geräte, vorzugsweise für Meßumformer, die von einem separaten Stromversorgungsgerät gespeist werden, wobei der Meßumformer innerhalb und das Stromversorgungsgerät außerhalb der explosionsgefährdeten Betriebstätte installiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromversorgungsgerät (SV);nach der Gleichrichterschaltung (G) ein Strombegrenzer (B1) angeordnet ist, dem ein Spannungsbegrenzer (B2) folgt und daß im Speisestromkreis (4) des Meßumformers (gU) ein weiterer Strombegrenzer (B3) angeordnet ist, dem ein weiterer Spannungsbegrenzer (b4) folgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder der Begrenzer (B1; B2; B3; B4) als wesentlichen Bestandteil ein oder mehrere Bauelemente mit nichtlinearer Widerstandskennlinie enthäl@t.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser Begrenzer (B1; B2; B3; B4) doppelt ausgeführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Spaenungsbegrenzer (B2) im Stromversorgungsgerät (B4) im Meßumformer (gUj oder beide zusammen im Normalzustand als Spannungsstabilisatoren dienen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strombegrenzer (B3) und dem Spannungsbegrenzer (arc) im Meßumformer (MU) ein Spannungsstabilisator (S) angeordnet ist.