DE2505661C2

DE2505661C2 - Vorrichtung zum Überprüfen der einwandfreien Funktion eines elektromagnetischen Stellgliedes mit Spule

Info

Publication number: DE2505661C2
Application number: DE2505661A
Authority: DE
Inventors: Antonio Vimercate Mailand/Milano Banfi
Original assignee: SIE FORNEY SpA PERO MAILAND/MILANO IT
Current assignee: SIE FORNEY SpA PERO MAILAND/MILANO IT
Priority date: 1974-02-20
Filing date: 1975-02-11
Publication date: 1984-08-02
Also published as: ES434817A1; DE2505661A1; BE825682A; NL7501109A; GB1493515A; FR2261536B1; CH585411A5; NL185590C; US3976933A; CA1020628A; IT1008258B; NL185590B; FR2261536A1

Description

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Die vorliegende Erfindung bet>^:fft eine Vorrichtung zum Überprüfen der einwandfreien Funktion eines elektromagnetischen Stellgliedes rr ·. Spule sowohl im ausgebauten Zustand als auch eingebaut während des Betriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In vielen technischen Anlagen werden Steuerungen mittels der Wirkungen von elektromagnetischen Antrieben, wie z. B. Relais, Schützen, Elektroventilen, Solenoiden u. dgl. ausgeführt. Bei den im Betrieb befindlichen Anlagen ist es sehr nützlich, wenn die Betriebssicherheit der Steuerorgane kontrolliert werden kann, damit im Falle von Störungen z. B. die Unterbrechung oder der Kurzschluß der Wicklung eines Elektromagneten, oder der diesbezüglichen Steuerstromkreise die Behebung der Störung durch Reparatur oder Auswechseln schadhafter Teile rechtzeitig durchgeführt werden kann, ohne abzuwarten, bis die Störung infolge einer nicht erfolgten Steuerung offenbar wird, was zu erhebli- 5C chen Schäden der Anlagen führen kann.

Wie in der US-PS 32 17 243 beschrieben, kann eine Kontrolle der Betriebssicherheit durch Widerstandsmessung der kurzzeitig geschlossenen Kontakte der elektromagnetischen Relais erfolgen, wobei das Überprüfen der einwandfreier. Funktion solcher Antriebe während des normalen Betriebes der Anlagen nur durch unechte Prüfbefehle durchgeführt werden kann, wobei aber mit jedem Prüfbefehl eine Abnutzung des Antriebes erfolgt. bo

Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, mittels welcher die einwandfreie Funktion eines elektromagnetischen Stellgliedes mit Spule überprüft werden kann, ohne eine tatsächliche Steuerung zu veranlassen, wobei die Überprüfung auch μ bei in Betrieb befindlichen Anlagen durchgeführt werden soll, ohne die Sicherheit einer tatsächlich während der Liberprüfung notwendig werdenden Steuerung zu

beeinträchtigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung der genannten Art, die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale vorgesehen.

Besonders vorteilhaft können gemäß der Erfindung elektromagnetisch gesteuerte Bauteile überprüft werden, die entweder normalerweise entregt sind (Fall A), oder normalerweise erregt sind (Fall B).

Die einzige Figur ist die schematische Darstellung der Schaltungsordnung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.

In der schematischen Zeichnung ist die Spule E des elektromagnetischen Stellgliedes eines zu überprüfenden Bauteils an eines ihrer Klemmen mit dem Steuerstromkreis 11 (R 1, R2, Qi) und an dem Rückschlußstromkreis 12 (D 1, D2, QI, R3) und an ihrer anderen Klemme an die Stromversorgungsleitung 15 angeschlossen. Eine Stromquelle B liefert ein Potential Vb über die Leitung 15 und die Rückleitung 16. Ein tatsächliches Eingreifen des elektromagnetisch gesteuerten Bauteils erfordert, daß entweder ein Strom durch die Spule E in Richtung des Pfeiles I_c fließt (Fall A), oder daß ein durch die Spule E in Richtung des Pfeiles /<· fließender Strom unterbrochen wird (Fall B).

In der vorliegenden Schaltungsausführung liegt die Spule E in elektrischer Reihenverbindung mit dem Stromkreis ti (Ri, R 2, Q1), welcher einen Transistorschalter Q1 enthält, dessen Kollektor der Ausgang des Steuerstromkreises 11 ist und dessen Emitter mit der Rückleitung 16 elektrisch verbunden ist. Die Widerstände R 1, R 2 bilden eiaen Spannungsteiler, um den an der Basis des Transistorschalters Q1 angelegten Spannungspegel zu bilden. Der Ausgang des Steuerstromkreises 11, d. h. der Kollektor des Transistorenschalters Q1, ist an eine Klemme der Spule fangeschlossen.

Der Eingang des Rückschlußstromkreises 12 (Di, D2, Q2, R3) ist an die Verbindung zwischen dem Kollektor des Transistorschalters Q1 und der Spule £ elektrisch angeschlossen. Der Rückschlu3stromkreis 12 enthält einen Transistorschalter Q2, dessen Emitter an seinen Eingang und dessen Kollektor über den Widerstand R3 an die Rückleitung 16 angeschlossen ist. Die Basis und der Kollektor des Transistorschalters Q 2 sind jeweils über Schutzdioden D1, D 2 an die Versorgungsleitung 15 angeschlossen. Eine Ausgangsimpulssignalklemme / ist an die gemeinsame Verbindung zwischen dem Kollektor des Transistorschalters Q2, der Anode der Kollektorschutzdiode D 2 und den Widerstand R 3 elektrisch angeschlossen. Eine Ausgangsimpulssignalklemme K ist an die Rückleitung 16 elektrisch angeschlossen.

Ein Schalter X ist mit einem ersten Prüfschalter Y parallel und mit einem zweiten Prüfschalter Z in Reihe geschaltet.

Im Fall A, d. h. normalerweise entregtes Bauteil, ist der Schalter X und der erste Prüfschalter Y geöffnet und der zweite Prüfschalter Z immer geschlossen. Ein tatsächliches Eingreifen, d. h. eine vollständige Betätigung eines normalerweise nicht erregten elektromagnetisch betätigten Bauteils wird durch Schließung des Schalters X herbeigeführt, wodurch die Stromkreis-Zweigleitung zwischen der Leitung 15 und dem Eingang des Steuerstromkreises 11 geschlossen und die Spule E erregt wird, die das Anziehen des beweglichen Organs des Bauteils verursacht. Die gewünschte Überprüfung wird dadurch erreicht, daß ein paralleles Prüfungseingangssignal über den Zweig mit dem normalerweise geöffneten Schalter X dadurch aufgebaut wird, daß der

erste Prüfschalter Y kurzzeitig geschlossen wird, wodurch e:n Eingangssignal der Zeitdauer T, erzeugt wird, welche jedenfalls kürzer als die tatsächliche Ansprechzeit 7>der Spule Fist Das Prüfsignal sättigt den Steuerstromkreis ti, wodurch ein Strom für eine Zeitdauer durch die Spule fliegt die genügt, das Bauteil zu überprüfen, die aber nicht ausreicht, die tatsächliche Bewegung des beweglichen Organs des Bauteils auszulösen.

Wenn der erste Prüfschalter Yoffen ist, ist der Transistor Q1 nicht leitend und kein Strom fließt durch die Spule E Durch kurzzeitigem Schließen des ersten Prüfschalters Y wird die Versorgungsleitung über die Widerstände R 1, R 2 geschlossen, wobei die Werte dieser Widerstände so gewählt sind, daß die Basis-Emitterverbindung des Transistorschalters Qi nach vorne gespannt wird, wenn das Prüfsignal an ihm angelegt wird. Der Transistorschalter Q1 sättigt sich und bildet einen niedrigeren Widerstandsweg für den Stromfluß durch die Spule E in Richtung des Pfeiles Ic. Während der Transistorschalter Qi leitend ist, vergrößert sich der durch die Spule £ fließende Strom /-von Null auf seinen Höchstwert h, der durch die Zeit T₁ und durch die Parameter des Stromkreises bestimmt wird und die Spule E speichert, eine Energie W = V₂ Ie⁷L.

Nach Ablauf der Zeit T₁ sind die Kontakte des ersten Prüfschalters Voffen und das Prüfsignal verschwindet an der Basis des Transistors Q1, wodurch diese in den offenen Zustand zurückkehrt und dabei den Stromfluß von einem Ausgang zur Rückleitung 16 verhindert Sobald der Transistorschalter Q1 offen ist, muß die ge- jo speicherte Energie W von der Spule £ allmählich abgeführt werden. Das plötzliche Aufhören des Stromflusses im Steuerstromkreis 11 bildet eine selbstinduziertc Spannung durch die Induktivität der Spule E Diese selbstinduzierte Spannung erscheint auch zwischen dem Emitter des Transistors Q 2 und der Kathode der Schutzdiode D1, um die Basis-Emitterverbindung nach vorne vorzuspannen, wodurch der Transistor Q 2 leitend wird. Die gespeicherte Energie W wird als Stromnuß durch cen gesättigten Transistor Q 2 und dem Prüfwiderstand R 3 zur Rückleitung 16 abgeführt. Dieser Stromfluß durch den Prüfwiderstand R 3 verringert sich zunehmend von seinem Anfangswert //?auf seinen Nullwert und bildet einen Spannungsimpuls im Prüfwiderstand R 3, der an den Prüfklemmen /, K verfügbar ist. Die Ausgangsleistung dieses separat verfügbaren Impulssignales zeigt an, daß in der Spule E magnetischer Fluß vorhanden war und daß eine elektromagnetische Anziehungskraft in dem Bauteil gebildet worden ist. Nachdem die selbstinduxierte Spannung an der Spule E auf Nu!l zurückgegangen ist, geht der Transistor Q2\n die Offenrtellung zurück und der Ausgangsimpuls gehl auf Nullspannung zurück.

Im Fall B, d. h. normalerweise elektromagnetisch erregtes Bauteil, ist der Schalter X und der zweite Prüf- v> schalter Z geschlossen und der erste Prüfschalter Y immer offen. Durch öffnen des Schalters X erfolgt ein tatsächliches Betätigungssignal und dadurch ein tatsächliches Eingreifen des normalerweise elektromagnetisch erregten Bauteils, d. h. Entregung der Spule E und eo Abfällen des beweglichen Organs des Bauteils. Die gewünschte Überprüfung erfolgt durch ein kurzzeitiges öffnen des zweiten Prüfschalters Z und Bildung eines Eingangssignales mit Zeitdauer T₁, welches stets kürzer ist als die tatsächliche Ansprechzeit T_r der Spule E. Das b5 Prüfsignal nimmt die Eingangsleistung vom Steuerstromkreis 11 weg, woi'irch der Transistorschalter Q 1 geöffnet wird und der Stromfluß durch die Spule £ aufhört. Durch das plötzliche Aufhören des Stroms in der Spule E bildet sich eine selbstinduzierte Spannung in der Spule E und in der elektrisch parallelen Emitter-Babisverbindung des Transistorschalters QZ Der Transistor Q 2 sättigt sich und die gespeicherte Energie W wird als Stromfluß durch den gesättigten Transistor Q 2 und den Widerstand R 3 an die Rückleitung 16 abgeführt

Dieser Stromfluß verursacht einen Spannungsimpuls im Widerstand A3 und an den angeschlossenen Prüfklemmen /, K. Sobald die Kontakte des zweiten Prüfschalters Z wieder geschlossen sind, nach einer Zehdauer T₁, ist der Steuerstromkreis 11 wieder gesättigt und der normale Erregerstrom fließt von der Versorgungsleitung 15 über die Spule fund den Steuerstromkreis 11 zur Rückleitung 16 und der Rückschlußstromkreis 12 geht in den Offenzustand zurück. Durch das Aufhören des Stromflusses durch den Rückschlußstromkreis 12, fällt die Spannung im Widerstand R 3 und zwischen den Prüfklemmen /, K auf Null.

Ein talsächlicher KontroIleingriP kann während des Prüfungsvorganges gemacht werde« Im Fall A (normalerweise nicht erregtes System) wird bei Schließung des tatsächlichen Eingriffsignalschalters X ein Kurzschlußweg durch den ersten Prüfschalter Ygebildet Wenn die Kontakte des ersten Prüfschalters Y nach Durchführung Ger Prüfung öffnen, hält der parallel verbundene Kurzschluß des Schalters X den Steuerstromkreis 11 und die Spule fin leitendem Zustand, wobei die mechanischen Organe des Bauteils solange magnetisch bewegt werden, wie der parallele Kurzschluß vorhanden ist

Im Falle B (normalerweise erregtes System) bewirkt der tatsächliche Eingriffsignalschalter X einen offenen Stromkreis in elektrischer Reihenverbindung mit dem zweiten Prüfschalter Z Wenn die Kontakte des zweiten Prüfschalters Z nach Durchführung einer Prüfung wieder schließen, ist der reihengeschaltete Schalter X offen und zwingt dadurch den Steuerstromkreis 11 im offenen Zustand zu bleiben, so daß kein Strom durch die Spule E fließt und die mechanischen Organe des Bauteils kehren solange in ihre nichterregte Stellung zurück, wie der Schalter ^offengehalten ist.

Die Schutzdioden D 1, D 2 dienen nur dazu, die Transistoren gegenüber Überstrom und Überspannung zu schützen. Wenn ein solcher Schutz nicht notwendig ist, kann die Basisschutzdiode D! durch einen Leiter und die Kollektorschutzdiode D 2 durch einen offenen Stromkreis ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Überprüfen der einwandfreien Funktion eines elektromagnetischen Stellgliedes mit Spule sowohl im ausgebauten Zustand als auch ein* gebaut während des Betriebes, mit einer Stromquelle (B), einem Schalter (X) zur Auslösung eines wirksamen Eingreifens in das Stellglied und einem Steuerstromkreis (11) mit einem elektronischen Schalter (Qi) und zwei Widerständen (R 1. R 2) für die Erregung der Spule (E) des elektromagnetischen Stellgliedes durch die Stromquelle (B), gekennzeichnet durch

einen ersten und zweiten Prüfschalter (Y, Z), die ein Eingreifen des Steuerstromkreises (11) wie bei einem wirksamen Eingreifen, jedoch nur für eine gegenüber der wirksamen Ansprechzeit (Ti) der Spule f£? geringeren Zeitdauer (T₁) bewirken,
und durch einen an den Steuerstromkreis (11) angeschlosseneE Rückschlußstromkreis (12) mit einem Prüfwiderstand (R 3) und einem zweiten elektronischen Schalter (Q2), der im Zeitpunkt der Entregung der Spule (E) den durch Selbstinduktion erzeugten Strom fließen läßt und ein Impulssignal an den Prüfklemmen (J, K) abgibt, dessen Impulsform als Kriterium für das Vorlieget einer einwandfreien oder fehlerhaften Funktion verwendet wird.