DE2525171B2

DE2525171B2 - Schaltungsanordnung zur auswertung des stoerungsmeldesignals einer gleichstromueberwachten notruflinie

Info

Publication number: DE2525171B2
Application number: DE19752525171
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg lng.(grad.) 2000 Hamburg Winkler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-06
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2525171A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung des Störungsmeldesignals einer gleichstromüberwachten Notruflinie von Meldeanlagen, bei welcher der Widerstand der Meldeleitung bzw. der Endwiderstand der Notruflinie in einem Zweig einer Brückenschaltung für eine Auswerteeinheit liegt, wobei je nach Vergrößerung oder Verringerung dieses Widerstandes und der hierdurch bedingten Brückenverstimmung bipolare Änderungen der auszuwertenden Brückmeßgröße auftreten, die nach Umsetzung Jn unipolare Ausgangssignale zur Erzeugung eines Störungsanzeigesignals verwertet werden.

Notruflinien in Meldeanlagen werden im allgemeinen gegen auf den Leitungen auftretende Störungen, die ihre Ursache z. B. in einem Kurzschluß oder einer Unterbrechung haben, überwacht. Dies geschieht bei gleichstromüberwachten Linien etwa dadurch, daß man den eigentlichen Melder als Widerstand und Zweig einer Wheatstone-Brücke ausbildet, wobei die zuführende Leitung somit als Element innerhalb der Brücke zu verstehen ist. Elektrische Veränderungen auf der Notruflinie verändern somit das Brückengleichgewicht bzw. die Meßgröße an der Brückendiagonalen.

Eine Störung soll dann durch die Auswerteeinheit gemeldet werden, wenn der Leitungswiderstand Rl = (R + Rm), wobei Rm den Endwiderstand des eigentlichen Melders darstellt und der Widerstand der Übertragungsleitung, durch R beschrieben — von der Auswerteeinheit her gesehen — über einen bestimmten Betrag hinaus vergrößert oder verringert wird.

Die zulässige Variationsbreite ARl de» gesamten LeitungFwiderstandes muß einen gewissen Mindestbetrag besitzen, wenn man förder- daß etwa temperaturbedingte Veränderungen von R keinen Alarm herbeiführen dürfen. Damit sind Verstimmungen der Brücke in einem bestimmten Bereich zulässig. Die obere zulässige Grenze von ARl wird durch die Forderung gesetzt, daß

das Schließen (oder öffnen) des Kontaktes im Melder sicher zu einer Auslösung eines Alarms führen soll, auch dann, wenn durch Veränderungen des reinen Leitungswiderstandes R in entgegengesetztem Sinne eine Verstimmung der Brücke vorliegt.

Die zwei Arten einer Veränderung des Leitungswiderstandes in steigender oder abfallender Richtung erzeugen sinngemäß Veränderungen der Spannung an der Brückendiagonalen mit entgegengesetzter Polarität. Das Problem der Auswertung dieser Änderungen

besteht nun darin, die bipolare Änderung in eine unipolare Zustandsänderung umzusetzen.

Zu diesem Zwecke sind Einrichtungen bekanntgeworden, die zur Auswertung der Meßgrößenänderung in der Brückendiagonalen Relais benutzen oder die einen Grätzgleichrichter verwenden. Diese Schaltungstechniken genügen jedoch den Anforderungen für die vorerwähnte Verstimmung wegen der geringen Empfindlichkeit nicht in jedem Falle. Man hat deshalb schon an dieser Stelle invers arbeitende Schmitt-Trigger verwendet. Damit wird es aber erforderlich, mindestens drei aktive und evtl. höher integrierte Bauelemente-zu verwenden, um zur Vereinfachung der Auswertung des Störungsmeldesignals ein unipolares Signal zu erhalten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltungsanordnung, die es auf schaltungstechnisch einfache und billige Weise gestattet, das bipolare Signal mit einem einzelnen aktiven Element in ein unipolares Signal umzusetzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs

b5 erwähnte Schaltungsanordnung nach der Erfindung so ausgebildet, daß dem invertierenden und dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers je eine Diode zugeordnet ist, und daß die zu unterschiedli-

chen Briickenzweigen gehörenden Dioden in solcher Polarität mit dem Verstärker verbunden sind, daß in Abhängigkeit von der Richtung einer Brückenverstimmung im Störungsfall die eine oder andere Diode leitend wird und zum zugehörigen Verstärkereingang durchgeschaltet ist, um diesem ein von der Brückenmeßgröße abhängendes Signal zuzuführen und den Verstärker unabhängig von der Meßgrößenpolarität das unipolare Ausgangssignal abgeben zu lassen.

Dabei kann insbesondere so vorgegangen werden, daß die beiden Eingänge des Verstärkers mit den beiden Dioden als Reihenschaltung und in gleicher Flußrichtung liegend beschaltet werden, wobei die Kathode der einen Diode mit dem invertierenden Verstärkereingang und die Anode der -anderen Diode mit dem nicht invertierenden Verstärkereingang verbunden ist, und daß beide Dioden in Reihe mit je einem hochohmigen Widerstand weitere Zweige bilden, die an einen niederohmigen Spannungsteiler als Brückenzweig angeschlossen sind und von denen in Abhängigkeit von der Richtung der Brückenverstimmung jeweils einer vom Steuerstrom durchflossen wird.

Der Spannungsteiler wird in Verbindung mit der vorgegebenen Schwellspannung der beiden Dioden zur Bildung eines Steuerbereiches ausgelegt, in dem eine Änderung des Verstärkerausgangssignals unterdrückt wird für den Fall, daß in Grenzen zulässige Änderungen der Brückenmeßgröße keinen Störungsfall bedeuten.

Diese Schaltungsanordnung stellt mit dem Operationsverstärker als einzigem aktivem Element im Prinzip einen Schmitt-Trigger dar, dessen Ausgangsspannung nur zwei verschiedene Werte annehmen wiyd, und zwar je nachdem, ob die ihm zugeführte Spannung bestimmte Spannungswerte über- oder unterschritten hat.

Wie schon vorher gesagt wurde, können sich die zulässigen Grenzwerte des Melders oder Leitungswiderstandes ohne Störungsmeldung ζ. B. in einem Bereich von ±30% bewegen. Wenn dieser Bereich in der einen und anderen Richtung überschritten werden kann, sind bipolare Zustandsänderungen an der Brückendiagonalen zu erwarten, die somit auch bipolare Signale zur Folge haben. Trotz dieser Umstände und Funktionsweise ergeben sich in gewünschter Weise mit der erfindungsgemäßen Schaltung immer nur zwei stabile Schaltzustände am Ausgang des Operationsverstärkers, wobei der eine Schaltzustand als Störungs- und Alarmzustand zu definieren ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung schematisch dargestellt.

Der Operationsverstärker Wl ist an seinen beiden Eingängen mit zwei in gleicher Flußrichtung und in Reihe liegenden Dioden DX und D 2 beschaltet, indem die Kathode der Diode D1 mit dem invertierenden Eingang und die Anode der zweiten Diode D 2 mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers Wl verbunden ist.

Beide Dioden liegen in Reihe mit je einem Widerstand /?6 bzw. R 7 an einem Spannungsteiler, der aus der Reihenschaltung der Widerstände R 3, R 4 und Μ) R 5 besteht und einen Zweig der Brückenschaltung bildet. Je nach Richtung der Brückenverstimmung wird nur einer der Zweige R 6, D2 und RT, DX von einem Steuerstrom durchflossen werden.

Im übrigen ist der an Betriebsspannung Ub liegende b> Spannungsteiler so dimensioniert, daß bei abgeglichener Notruflinie und damit bei nicht gegebenem Störungsfall der Strom h in der vom Meßpunkt Λ" zur Verbindung zwischen den Dioden Dl und D 2 führenden Leitung den Wert 0 haben soll.

Der Widerstand R X stellt den eingangs mit R_L bezeichneten Leitungswiderstand als eigentlichen Melder und weiteren Zweig der Brücke dar, während der Widerstand R 2 eine Verbindung zwischen der positiven Anschlußklemme und dem Meßpunkt A"bildet.

Der Ausgangsspannung U_a am Verstärker Wl können zur Definition der beiden möglichen stabilen Schaltzustände die Wert L und 0 ais sogenannte Logikfiegel zugeordnet werden, wobei der Spannungswert U₃ = L bei abgeglichener Notruflinie auftritt und beispielsweise zum Halten eines Alarmrelais in einem Alarmlkreis ausgenutzt wird. Wenn im Störungsfall und bei nicht abgeglichener Brücke der Verstärker Wl den Schaltzustand 0 einnimmt, würde das Relais abfallen und auf hier nicht zu erläuternde und an sich bekannte Weise eine Alarmgabe einleiten.

Falls sich der Linienwiderstand R X aufgrund einer Leitungsstörung verändert, wird sich auch die Spannung am Brückenmeßpunkt X ändern, dessen gedachte Verbindung mit der Mitte des Widerstandes R 4 die Brückendiagonale darstellt. Durch sinnvolle Auslegung der Widerstandskette R 3, R 4 und R 5 unter Berücksichtigung der vorgegebenen Schwellspannungen der Dioden Dl und D 2 läßt sich auf relativ einfache Art erreichen, daß für den Fall eines Über- oder Unterschreitens der Spannung am Punkt X um einen vorgegebenen Grenzbereich AUx der Verstärker Wl einen seiner möglichen Schaltzustände mit U₀ = 0 einnimmt und eine Alarmgahe verursacht.

Wenn demnach die Spannung bei X wenigstens um AUx\ größer bzw. positiver wird, so wird die Diode D X leitend und liegt den invertierenden Eingang von Wl auf ein höheres Potential, so daß der Zustand U₃ = 0 eingenommen wird.

Wenn dagegen die Spannung bei X um einen bestimmten Betrag Δ Uxi kleiner bzw. negativer wird, so wird die Diode D 2 leitend und legt den nicht invertierenden Eingang von W2 auf ein niedrigeres Potential, so daß ebenfalls wieder der Zustand U₃ - 0 eingenommen wird. Somit gelangt der Operationsverstärker Wl unter Ausschluß eines bestimmten Spannungsänderungsbereiches

AU_x = AUx₁ +AUx₂,

in dem noch keine Störungsmeldung zu erfolgen braucht, und unabhängig von der Richtung der Brückenverstimmung in einem tatsächlichen Alarmfall stets in den gleichen Zustand U₃ = 0, der hier zur Alarmgabe ausgewertet wird.

Der Operationsverstärker weist einen Rückkopplungszweig mit den Widerständen R 8 und R 9 sowie der Diode D3 auf, der im Sinne einer Mitkopplung den bei Brückenverstimmung auftretenden Verstärkerschaltzustand U₃ = 0 fixiert und speichert, wobei dieser Speicherzustand durch äußere Beschallung rückstellbar sein soll.

Normalerweise würde der Schaltzustand bei U_a = L, der also keine Alarmgabe bedeutet, sofort wieder eingenommen, wenn man die Anode von D 4 für die äußere Rückstellschaltung auf positive Betriebsspannung Ub legt und wenn die Spannungsveränderung aufgrund von A Ux\ oder A Uχι beseitigt wird.

Wenn man dagegen die Anode von D 4 auf die Spannung 0 legt, so bleibt der Verstärker nach einer eine Alarmgabe bedingenden Veränderung der Spannung an Xüber die Mitkopplung durch Λ9 und DZ im

Schaltzustand U_a = O, auch wenn die vorher erwähnte Veränderung an seinen Eingängen wieder beseitigt würde. Der Alarmzustand wird demnach aus Sicherheitsgründen auch dann noch gegeben sein, wenn die eigentliche Alarmursache, die ihren Grund in einem kurzzeitigen unerlaubten Eingriff in die Linie haben könnte, bereits wieder entfallen ist. Der Zustand U_a — L wird erst dann wieder eingenommen, wenn die Anode von D4 auf Ubgelegt wird.

Durch die in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel aufgezeigten Polaritäten von Spannungen und Schaltelementen sind notwendigerweise bestimmte schaltungstechnisch bedingte Funktionsabläufe gegeben. Es ist verständlich, daß bei sinnentsprechender Umkehrung von insbesondere spannungsrichtungsabhängig arbeitenden Schaltelementen gleiche Funktionsabläufe bei entsprechend zu ändernden Polaritäten von Spannungen und Stromflüssen zu erreichen sind. Insoweit ist die Erfindung also nicht nur an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Auswertung des Störungsmeldesignals einer gleichstromüberwachten Notruflinie von Meldeanlagen, bei welcher der Widerstand der Meldeleitung bzw. der Endwiderstand der Notruflinie in einem Zweig einer Brückenschaltung für eine Auswerteeinheit liegt, wobei je nach Vergrößerung oder Verringerung des Widerstandes und der hierdurch bedingten Brückenverstimmung bipolare Änderungen der auszuwertenden Brückenmeßgröße auftreten, die nach Umsetzung in unipolare Ausgangssignale zur Erzeugung eines Störungsanzeigesignals verwertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem invertierenden und dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (Wi) je eine Diode (Di, D2) zugeordnet ist und daß die zu unterschiedlichen Brückenzweigen gehörenden Dioden in solcher Polarität mit dem Verstärker verbunden sind, daß in Abhängigkeit von der Richtung einer Brückenverstimmung im Störungsfall die eine oder andere Diode leitend wird und zum zugehörigen Verstärkereingang durchgeschaltet ist, um diesem ein von der Brückenmeßgröße abhängiges Signal zuzuführen und den Verstärker unabhängig von der Meßgrößenpolarität das unipolare Ausgangssignal abgeben zu lassen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Operationsverstärkers (Wi) mit den beiden Dioden (Di, D2) als Reihenschaltung und in gleicher Flußrichtung liegend beschaltet sind, indem die Kathode der einen Diode (Di) mit dem invertierenden Verstärkereingang und die Anode der anderen Diode (D 2) mit dem nicht invertierenden Verstärkereingang verbunden ist, und daß beide Dioden in Reihe mit je einem hochohmigen Widerstand (R 6, R 7) weitere Zweige bilden, die an einen niederohmigen Spannungsteiler (R 3, R 4, R 5) als Brückenzweig angeschlossen sind und von denen in Abhängigkeit von der Richtung der Brückenverstimmung jeweils einer vom Steuerstrom durchflossen wird.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R3, RA, RS) unter Berücksichtigung der vorgegebenen Schwellspannung der Dioden (Di, D 2) zur Bildung eines Steuerbereiches ausgelegt ist, in dem eine Änderung des Verstärkerausgangssignals wegen eines nicht vorliegenden Störungsfalles zu unterdrücken ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker einen Rückkopplungszweig (RS, R9, D3) aufweist, der im Sinne einer Mitkopplung den bei Brückenverstimmung auftretenden Verstärkerschaltzustand fixiert und speichert, und daß dieser Speicherzustand durch äußere Beschallung übir eine Rückstellspannung löschbar ist.