DE2621068B2

DE2621068B2 - Vorrichtung zum Überwachen d er Differenz von wenigstens drei Eingangsgrößen

Info

Publication number: DE2621068B2
Application number: DE19762621068
Authority: DE
Inventors: Dietrich Ing.(Grad.) 2000 Hamburg Borchers
Original assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Current assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1976-05-12
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2621068A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Differenz von wenigstens drei Eingangsgrößen mit an Grenzwert-Signalgeber angeschlossenen Differenzbildern, insbesondere zur Überwachung von Druckdifferenzen.

Es ist häufig die Aufgabe gestellt, die Differenzen mehrerer Eingangsgrößen zu überwachen und ein bestimmtes Alarmsignal abzugeben, wenn eine Differenz einen vorgegebenen Wert überschreitet Als Anwendungsbeispiel sei auf drei durch Membranen voneinander getrennte Druckkammern hingewiesen. Zjm Schutz der Membranen ist der maximal auftretende Differenzdruck zu überwachen. Wenn dieser einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, soll eine Notausschaltung der Anlage erfolgen.

Bei diesem ,vnWendungsbeispiel werden die drei Einzeldrücke von drei Manomr.'ern gemessen und in drei Spannungen umgewandelt, die den erwähnten Eingangsgrößen entsprechen.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat die Anmelderin bereits intern versucht, mit drei Differenzverstärkern zu arbeiten, die die drei Einzeldifferenzen U\-L'i, Ur Uj und Uy U\ bilden. Dabei bedeuten U\, Uj und Ui die drei Eingangsgrößen (Spannungen), (ede der Einzeldifferenzen kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Die Einzeldifferenzen wurden bei dem erwähnten Versuch daher durch jeweils einen Grenzsignalgeber nach ihrem positiven und ihrem negativen Grenzwert überwacht. Bei dem gewählten Beispie! mit insgesamt drei Eingangsgrößen sind somit drei Differenzverstärker und sechs Grenzsignalgcber notwendig, deren Kontaktausgänge parallel liegen. Dies ist schaltungstechnisch sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Differenz von wenigstens drei Eingangsgrößen vorzuschlagen, die sich durch wenig Bauteile auszeichnet und daher preisgünstiger ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Eingangsgrößen einem Maximalwert-Detektor und einem Minimalwert-Detektor eingegeben werden, deren Ausgänge voneinander subtrahiert und einem einzigen Grenzwert-Signalgeber zugeführt werden.

Der Maximalwert-Detektor gibt an seinem Ausgang somit diejenige Eingangsgröße (F.ingangsspannung) üb, die den höchsten Wert hai. Ganz entsprechend gibt der Minimalwert-Dctektor, dessen Eingänge ebenfalls an die drei Eingangsgrößen angelegt sind, an seinem Ausgang die Eingangsgröße (Eingangsspannung) ab, deren Wert am niedrigsten isl Die Differenz der Ausgangsspannungen des Maximalwert-Detektors und Minimalwert-Detektors wird durch einen subtrahierenden Verstärker gebildet und auf ein Nullniveau (Nullpotential) bezogen.

Diese Ausgangsspannungsdifferenz ist gleich dem Absolutwert der maximal am Eingang der Vorrichtung auftretenden Differenz der Eingangsgrößen, weil eine Polaritätsumkehr am Eingang des subtrahierenden Verstärkers nicht möglich ist Der Ausgang des

ίο Maximalwert-Detektors ist offensichtlich immer größer als der des Minimalwert-Detektors.

Der so gewonnene Absolutwert der maximalen Differenz der Eingangsgrößen (maximale Spannungsdifferenz) wird einem einzigen Grenzsignalgeber zugeführt

Sind drei Eingangsgrößen zu überwachen, so ergibt sich, daß der Geräteaufwand für die eingangs erwähnte, bereits vorgeschlagene Lösung 2,5 mal größer ist als der Geräteaufwand für die Lösung nach der Erfindung.

Außerdem ist der Wert der Maximaldifferenz bei der Erfindung ständig verfügbar, was bei der vorgeschlagenen Lösung nicht der Fall ist Fernerhin braucht nur ein Grenzwert eingestellt zu werden, was wesentlich bedienungsfreundlicher ist als bei der vorgeschlagenen Lösung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfiindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Eingangsgrößen Spannungen sind, und

F i g. 2 ein detailliertes Schaltbild zum Blockschaltbild der Fig. 1.

In Fig. I sind drei Eingangsgrößen, nämlich Eingangsspannungen £1, E2 und £3 vorgesehen, deren Differenz zu überwachen ist. Hierzu werden die Eingangsspannungen zum einen auf drei Eingänge eines Maximalwert-Detektors 1 und zum anderen auf drei Eingänge eines Minimalwert-Detektors 2 gegeben. Der Maximalwert-Detektor 1 gibt an seinem Ausgang die Eingangsspannung ab, die den höchsten Wert hat. Der Minimalwert-Detektor 2 gibt an seinem Ausgang die Eingangsspannung ab, deren Wert am niedrigsten ist.

<f> Beide Ausgangssignale werden zwei Eingängen eines Differenzbildners 3 zugeführt und auf das Null-Voltpotential bezogen. Die entstehende Differenz ist gleich dem Absolutwert der maximal am Eingang der Schaltung auftretenden Spannungsdifferenz. Am Aus-

w gang des Differenzbildners 3 befindet sich ein Verstärker. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers ist in Stufen veränderbar, damit die Differenzspannung an den Arbeitsbereich des nachgeschalteten, einzigen Grenzsignalgcbers 5 angepaßt werden kann.

v> Fi g. 2 zeigt einen Stromlaufplan der Blockschaltung nach Fig. I. Dort sind drei Operationsverstärker Vl, V2 und V3 als Spannungsfolger geschaltet und, über Dioden Dl₁ DT. und D3 entkoppelt, an ihren Ausgängen parallel geschaltet Am gemeinsamen Punkt

«i der Dioden Di, D2 und D3 stellt sich die höchste der drei F.ingangsspannungen Et, El, F3 ein, denn nur diese kann die Diodenstrecke überwinden, um dann auf die invertierenden F.ingänge der Verstärker Vl, V2, V3 zurückgekoppell zu werden.

h^r> An den beiden Eingängen des mit der höchsten Spannung ausgesteuerten Verstärkers ist die Spannungsdifferenz gleich Null. Am gemeinsamen Punkt der Dioden D\ bis /53 herrscht also die wahre, maximale

Eingangsspannung. Ein Fehler, der durch die Durchlaßspannung der Dioden hervorgerufen wird, ist nicht denkbar, da dieser durch den Verstärker voll kompensiert wird.

Die beiden niedrigeren Eingangsspannungen übersteuern die betreffenden Verstärker, so daß deren Ausgänge bis an die negative Grenze gefahren werden, was eine sichere Spannung der Entkoppler-Dioden bedeutet

Ein am Ausgang der Dioden D1 bis D 3 vorgesehener Widerstand Ä1 sorgt für das erforderliche Spannungsgleichgewicht, welches für das Durchfahren des gesamten Bereichs von beispielsweise —10 Volt bis + 10VoIt nötig ist Am Widerstand Ri liegt eine negative Spannung von beispielsweise —15 Volt an.

Ein parallel zu R1 geschalteter Verstärker V4 ist als Spannungsfolger geschaltet Er sorgt dafür, daß die Maximalspannung niederomig für die Weiterverarbeitung zur Verfugung steht

Der Minimalwert-Detektor 2 ist entsprechend mit Verstärkern VS bis VS ausgerüstet, die entsprechend mit Dioden D 4 bis D 6 und einem Widerstand R 2 als Minimalwert-Detektor geschaltet sind. Diese Schaltung unterscheidet sich vom Maximalwert-Detektor 1 lediglich dadurch, daß die Dioden umgekehrt gepolt sind und daß der Widerstand R 2 im Gegensatz zum Widerstand Al zu einer positiven Spannung von beispielsweise +15 Volt führt

Ein Verstärker V9 ist mit Widerständen V? 3 bis RQ und Trenn-Widerständen 77? 1 bis TR 3 als subtrahierender Verstärker geschaltet, der dem Symbol 3 der Fig. 1 entspricht

Der Verstärker 4 nach Fig. 1 entspricht dem Verstärker KIO in Fig.2 mit zugehörigen Bauteilen. Der Veretärkungsgrad des Ausgangsverstärkers V10 ist dadurch veränderbar, daß jeweils nur einer von mehreren Gegenkoppelungswiderständen Λ8 bis All

ίο in Verbindung mit einem Widerstand Rl durch Steckung gewählt werden kann.

Der Ausgang A des Verstärkers 4 ist wie beim Blockschaltbild nach Fig. 1 mit einem Grenzsignalgeber verbunden.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde die Erfindung anhand der Überwachung von drei Spannungen E1, £2, £3 erläutert, die aus drei Drücken gewonnen wurden. Statt dessen können aber auch andere Eingangsgrößen in der beschriebenen Weise überwacht werden. Das Blockschaltbild nach F i g. 1 kann beispielsweise fluide Bauteile mit denselben Funktionen wie die im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Bauteile aufweisen. Die Umwandlung der zu überwachenden Größen in Spannungen wird jedoch in den meisten

Anwendungsfällen bevorzugt

Auch können mehr als drei Eingangsgrößen in der beschriebenen Art und Weise überwacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Überwachen der Differenz von wenigstens drei Eingangsgrößen mit an Grenzwert-Signalgeber angeschlossenen Differenzbildnern, insbesondere zur Überwachung von Druckdifferenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgrößen (Et, E2, E3) einem Maximalwert-Detektor (1) und einem Minimalwert-Detektor (2) eingegeben werden, deren Ausgänge voneinander subtrahiert und einem einzigen Grenzwert-Signalgeber (5) zugeführt werden.