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Beschreibungseinleitung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine überwachungsvorrichtung zur Überwachung
einer Abweichung von einem vorbestimmten Betriebszustand eines aus einer Vielzahl
von Objekten, wobei jedem der Objekte ein Störungsanzeigesystem zugeordnet ist,
das jeweils mittels eines zweidrahtigen Kabels, das allen Systemen gemein ist, mit
einer Hauptüberwachungsvorrichtung verbunden ist.
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Es ist bekannt, bei Störungsanzeigevorrichtungen Sender zu verwenden,
die die Frequenz eines an eine Hauptüberwachungsvorrichtung gesendeten Signals verändern,
wenn der Zustand eines überwachten Objektes von einem vorbestimmten Zustand abweicht.
Obwohl dieses bekannte System den Vorteil besitzt, daß nur zwei elektrische Drähte
zwischen der Hauptüberwachungsvorrichtung und allen überwachten Objekten benötigt
werden, sind die jedem Objekt zugeordneten Vorrichtungen dennoch kompliziert und
teuer, da jedes überwachte Objekt eine bestimmte Oberwelle oder Freauenz an die
Hauptvorrichtung senden können muß, damit man mit dieser Hauptvorrichtung schnell
feststellen kann, welches der überwachten Objekte seinen Zustand verändert hat.
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Unter "überwachtem Objekt wird beispielsweise ein Wohnhaus, das auf
Einbruch überwacht werden soll, ein Flüssigkeit enthaltender Behälter, bei dem der
Flüssigkeitszustand überwacht werden muß, etc. verstanden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine berwachungsvorrichtung
der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die besonders einfach aufgebaut
ist und zuverlässig arbeitet, und bei der jedes Störungsanzeigesystem eine Standardvorrichtung
ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe soll eine gattungsgemäße Norrichtung derart
ausgebildet sein, daß jedes Störungsanzeigesystem einen Stromkreis umfaßt, der von
der Hauptüberwachungsvorrichtung im vorbestinmten Zustand des zugeordneten Objekts
mit einem im wesentlichen konstanten Strom gespeist wird, daß Steuereinrichtungen
vorgesehen sind, die die Stromzufuhr an alle folgenden Störungsanzeigesysteme unterbrechen,
wenn der Zustand eines überwachten Systems von dem vorbestimmten Zustand abweicht
und daß die Hauptüberwachungsvorrichtung mittel umfaßt, die die stromgröße, mit
der das kabel gespeist wird, anzeigt.
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Gemäß der Erfindung wird also eine Veränderung des Zustands eines
der zu überwachenden Objekte in der Hauptüberwachungsvorrichtung
mittels
einer Stromänderung angezeigt, wobei die Stromänderung sofort angibt, welches Objekt
untersucht werden muß.
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Da die Hauptüberwachungsvorrichtung jedes der Störungsanzeigesysteme
mit einem konstanten oder im wesentlichen konstanten Strom versorgt, wird, wenn
die Stromzufuhr an die Störungsanzeigesysteme, die einem System folgen, in dem eine
Zustandsveränderung aufgetreten ist, unterbrochen ist, sofort eine entsprechende
Verringerung der Stromzufuhr durch die Hauptüberwachungsvorrichtung auftreten, wodurch
das Objekt, dessen Zustand sich verändert hat, schnell bestimmt werden kann.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden im Rahmen
der Erläuterung von Beispielen beschrieben.
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I igurenbeschreibung Im folgenden wird eine Anzahl von Beispielen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen
zeigt Fig. 1 die vereinfachte Ansicht eines Systems gemäß der Erfindung; Fig. 2
einen Konstanthalter, den jedes der in Fig. 1 dargestellten Störungsanzeigesysteme
besitzt; Fig. 3 ein Beispiel eines Störungsanzeigesystems in der in Fig. 1 gezeigten
Anordnung; Fig. 4 eine vereinfachte Ansicht eines polaritätsunabhängigen Konstantstromgenerators;
Fig. 5 ein Störungsanzeigesystem von derselben Art wie in Fig. 3, jedoch mit einer
anderen Art von Emitter und Fig. 6 einen weiteren störungsanzeigenden Stromkreis.
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Die in Fig.1 gezeigte Überwachungsanordnung besteht aus einer Ijauptüberwachungsvorrichtung
1 und einer Vielzahl von Störungsanzeigesystemen 2,3....n, die mit ihr verbunden
sind. Die Störungsanzeigesysteme können beispielsweise einen Einbruch oder ein Feuer
anzeigen, oder die Höhe, bis zu
der ein Gefäß gefüllt wurde und
können, beispielsweise in verschiedenen Gebäuden an verschiedenen Orten angebracht
werden. Die Störungsanzeigesysteme sind mit der Hauptüberwachungsvorrichtung 1,
die in einem Gebäude angebracht sein kann, das von denjenigen, in denen die Anzeigesysteme
angebracht sind, getrennt ist, mittels eines Doppelkabels mit den Drähten 4 und
5 verbunden, das mit allen Störungsanzeigesystemen verbunden ist. Die Endpunkte
der beiden Drähte 4,5 sind mit einem Endstromkreis verbunden, der aus einem Strortkonstanthalter
6 besteht. Jedes der Störungsanzeigesysteme besitzt einen dieser Stromkonstanthalter
6, von dem ein Beispiel im folgenden beschrieben wird.
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Die Hauntüberwachunasvorrichtuna 1 umfaßt eine Stromversorgungsvorrichtung
7, die beispielsweise mittels der Anschlüsse 8,9 mit einem Wechselstromnetz verbunden
ist und eine Gleichrichtervorrichtung besitzt, die an ihrem Ausgang eine Gleichstromsnannung
abgibt, die mit + bzw. -gekennzeichnet ist. Um die Größe des Gleichstromes von der
Vorrichtung 7 anzuzeigen, ist zwischen dem negativen Ausgang der Vorrichtung und
dem negativen Draht 4 ein Nebenschlußwiderstand 10 vorgesehen, dem ein digitales
Voltmeter 11 parallel geschaltet ist. Nie im folgenden beschrieben wird, verbraucht
jedes Störungsanzeigesystem 2-n und der Endstromkreis einen konstanten, oder im
wesentlichen konstanten
Strom. Der Nebenschlußwiderstand 10 ist
so bestimmt, daß das digitale Voltmeter die Auflösung J im letzten Buchstaben erhalt,
wobei J der Strom ist, der von den diesbezüglichen Störungsanzeigesystemen und von
dem Endstromkreis verbraucht wird. r4enn von allen Störungsanzeigesystemen und den
Endstromkreisen Strom verbraucht wird, zeigt das Digitalvoltmeter 11 einen ;7erst
an, der n.J entspricht, während, wenn beispielsweise nur die Störungsanzeigestromkreise
2 und 3 in Fig. 1 Strom verbrauchen, das Digitalvoltmeter 11 einen Wert anzeigt,
der 2.J entspricht. Daher arbeitet die Anordnung, wie im folgenden beschrieben wird,
so, daß, wenn eine Störung oder Abweichung von einem vorbestimmten Zustand an einem
überwachten Objekt auftritt, die beispielsweise von dem Stromkreis 2 angezeigt wird,
alle folgenden Störungsanzeigestromkreise, und zwar von der Hauptüberwachungsvorrichtung
bis zum Schleifenendstromkreis gerechnet, abgeschaltet werden. Das bedeutet, aaß
Strom nur von dem Stromkreis 2 verbraucht wird, und daher zeigt das Digitalvoltmeter
einen Wert an, der 1.J entspricht, was wiederum anzeigt, daß eine Abweichung von
dem vorbestimmten Zustand bei dem ersten Störungsanzeigesystem der Serie, d.h. dem
Störungsanzeigesystem 2, aufgetreten ist.
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Die dargestellte Hauptüberwachungsvorrichtung 1 ist auch mit einem
Vergleicher 12 (Operationsverstär;er) versehen, der eine Speisespannung über eine
Leitung 14 und 15 erhält und dessen Eingang mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung
7 über eine Leitung 16 und mit einem Spannungsteiler verbunden ist. Der Spannungsteiler
besteht aus einem Festwiderstand 17 und einem variablen Widerstand 18 und ist zwischen
die Speisedrähte 4 und 5 geschaltet. Wenn der von der Stromspeisevorrichtung 7 zugeführte
Strom n.J entspricht, ist das Signal am Ausgang 19 des Vergleichers 12 t-T.ull.
Wenn der von der Vorrichtung 7 zugeführte Strom unter dem inert n.J um einen Wert
liegt, der zumindest einer Stromeinheit J entspricht, liefert der Vergleicher 12
eine Ausgangsspannung an eine akustische oder optische Warnvorrichtung 20. Dadurch
erübrigt sich eine dauernde überwachung des Digitalvoltmeters.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Stromonstanthalters 6, von dem sich
einer in jedem der Störungsanzeigesysteme und in dem Endstromkreis befindet. Der
Stromkonstanthalter ist zwischen die Stromspeisedrähte 4 und 5 geschaltet und ist
rait einem variablen Widerstand 21 versehen, durch den der größte Teil des konstanten
oder im wesentlichen konstanten Stroms J geht, wobei der Strom für jedes Störungsanzeigesystem
und
den Endstromkreis charakteristisch ist. Damit der Strom J konstant gehalten werden
kann muß die Spannung über dem Widerstand 21 konstant sein. Die Spannungssteuerung
erfolgt mittels einer Z-Diode 22, die mit Strom über einen Feldeffekttransistor
23 versorgt wird, der so angeschlossen ist, daß er als Stromkonstanthalter arbeitet.
Ein weiterer Feldeffekttransistor 24, der ebenfalls als Stromkonstanthalter wirkt,
ist so angeordnet, daß er einen Operationsverstärker 25 mit Arbeitsstrom und Arbeitsspannung
speist, die mittels einer Z-Diode 26 stabilisiert wird. Der Strom durch die Z-Diode
22 und durch den Operationsverstärker 25 ist viel kleiner als der Strom durch den
Widerstand 21, und dadurch hat die :Rbhingigkeit der Feldeffekttransistoren 23 und
24 von Temperatur und Spannung keinen spürbaren Effekt auf den Gesamtstrom. Der
nicht umgepolte Eingang 27 des Verstärkers 25 ist mit der Z-Diode 22 verbunden,
die beispielsweise eine Arbeitsspannung von 5,8 Volt besitzt.
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Der umgepolte Eingang 28 ist mit dem Widerstand 21 verbunden.
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Da, wie bekannt ist, der Verstärker 25 versucht, die beiden Eingänge
27,28 unter gleicher Spannung zu halten, wird der Verstärker über einen Transistor
29 den Strom durch den XJiderstand 21 steuern. Da die Spannung über der Z-Diode
22 konstant gehalten wird, wird die Spannung über dem Widerstand 21 ebenfalls konstant
sein, ebenso wie der Strom durch
den Widerstand 21. Wenn, wie in
Fig. 2 gezeigt, der Widerstand 21 variable ist, kann das System leicht so eingestellt
werden, daß es den erwünschten Konstanten Strom liefert.
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Fig. 3 zeigt einen vollständigen Störungsanzeigestromkreis, der einen
Stromkonstanthalter 6 der beschriebenen Art besitzt.
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Um zu verhindern, daß die Stromkreise beschädigt werden, falls die
Speiseleitunaen falsch verbunden werden, ist zwischen der Speiseleitung 5 und dem
Stromkonstanthalter eine Diode 30 vorgesehen.
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Der Störungsanzeigestromkreis, der anzeigen soll, wenn sich der Zustand
eines Objektes von dem vorbestimmten Zustand verändert, ist zwischen den Stromkonstanthalter
6 und die negative Speiseleitung 4 geschaltet.
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Im folgenden wird angenommen, daß das zu überwachende Objekt ein Gebäude
oder ein Rauln ist, der dauernd beleuchtet sein muß und daß eine Verdunkelung des
Raumes oder Gebäudes eine Veränderung von dem vorbestiwm.ten Zustand darstellen
würde.
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Der t4essstromkreis besteht aus einem Spannungsteiler mit einem Potentiometer
und einem lichtempfindlichen Körper 32, dessen Widerstand durch eine Ver.nderung
der Lichtstärke
verändert wird. Der Spannungsteiler 31, 32 ist
mit einem Smithschen Auslöser 33 verbunden, der einen Spannungspegelfühler bildet,
der über einen Transistor 34 einen Stromübernahmeschalter steuert, der aus den Transistoren
35 und 36 besteht. Wenn der Transistor 34 leitend ist, fließt Strom durch die Relaiswicklung
37 und hält einen Schließkontakt 38 geschlossen. Der Kontakt 38 ist in die Leitung
5 geschaltet und unterbricht daher den Strom zu den Stromkreisen, die sich hinter
dem Kontakt befinden, d.h. Stromkreise rechts von dem Kontakt in Fig. 3. Siehe auch
Fig. 1 in der der Kontakt 38 gezeigt wird. Die Widerstände 39 und 41 in dem ìIeßstromkreis
sind identisch und viel größer als die Widerstände der Wicklung 37. Der Zweck der
Viderstände 39' und 41' ist der, die Transistoren 35 bzw. 36 mit einer geeigneten
Arbeitsspannung zu speisen. Der Stromkreis umfaßt auch einen Spannungsstabilisator
42, der die Spannung an dem Spannungspegelfühler 33 stabilisiert. In seiner einfachsten
Form kann der Stabilisator 42 aus einer Z-Diode bestehen. Das Potentiometer 31 wird
zur Einstellung des Schwellenwertes des Spannungspegelfühlers verwendet, d.h. des
Wertes, auf den der Spannungspegelfühler in Abhängigkeit von der Vernnderung im
Widerstand des lichempfindlichen Elementes 32 eingestellt wird. Wenn das Element
32 nicht mehr beleuchtet wird, wird die Xelaiswicklung
37 nicht
mehr mit Strom gespeist, wodurch der Relaiskontakt 38 geöffnet wird und alle folgenden
Störungsanzeigevorrichtungen und der Endstromkreis abgeschaltet werden.
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In der HauptüberwachungsvorricntuncJ wird eine Stromabnahme angezeigt,
die der Zahl der abgeschalteten Stromkreise entspricht, und demzufolge wird unmittelbar,
nachdem eine Störung aufgetreten ist, angezeigt, wo die Störung auftrat.
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Da, wie in dem dargestellten Fall, der Kontakt 38 in dem letzten Störungsanzeigesystem
der Kette angebracht ist, wird nur der Endstromkreis abgeschaltet, der aus einem
Stromkonstanthalter 6 besteht, und der den Speiseleitungen 4 und 5 von der Vorrichtung
7 zugeführte Gesamtstrom wird um eine Einheit J fallen, d.n. um den Strom, der normalerweise
von dem Endstromkreis verbraucht wird. Daher besteht die Funktion des Endstromkreises
nur darin, die erforderliche Stromabnahme anzuzeigen, wenn das letzte Störungsanzeigesystem
arbeitet, um anzuzeigen, daß in diesem letzten Stromanzeigesystem eine Störung auEgetreten
ist.
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Fig. 4 zeigt, arie der Stromkonstanthalter 6 mit einer Diodenbrücke
43-46 verbunden werden kann, um eine wahlweise Verbindung der Speiseleitung zu ermoglichen.
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Fig. 5 zeigt einen Störungsanzeigestronlkreis zur über wachung der
Fltissigkeitsllöhe in einem £eh.llter 47. tiierzu
sind zwei Elektroden
48, 49 vorgesehen, deren untere Enden normalerweise über der Oberfläche 50 der Flüssigkeit
liegen.
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Wenn die Oberfläche 50 sich über die Enden der Elektroden hebt, wie
in Fig. 5 dargestellt, öffnet sich der Kontakt 38' (siehe Fig. 1) und schaltet alle
folgenden Stromkreise ab.
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Die Stromkreiselemente, die unter Bezug auf r'ig. 3 beschrieben wurden,
haben dieselben Bezugsziffern und werden hier nicht beschrieben. Der wichtigste
Unterschied zwischen dem in Fig. 3 dargestellten Stromkreis und dem in Fig. 5 dargestellten
Stromkreis liegt darin, daß ein Oszillator 51 vorgesehen ist. Das Ausgangssignal
von dem Oszillator 51 wird über einen Kondensator 52 der Elektrode 49 zugeführt.
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Der Kondensator 52 filtert die Gleichstromkomponente der Ausgangswechselstromspannung
aus, die beispielsweise aus einer Rechteckwelle oder einer Sinuswelle bestehen kann,
und verhindert dadurch Polarisation. Die Wechselstromspannung wird durch einen Gleichrichter
53 gleichgerichtet und lädt den Kondensator 54.
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Wenn sich zwischen den Ele!;trodenspitzen keine Flüssigkeit befindet,
ist die Vorrichtung in dem vorbestimmten Zustand, und die Kontakte 33' sind daher
geschlossen. Damit der Nontakt 38' in dem dargestellten Stromkreis in dem bestimmten
Zustand
geschlossen ist, ist es nötig, daß der Höhenfühler 33 aktiviert wird und der Transistor
34 leitend ist. Wenn der Transistor 34 leitend ist, wird der Transistor 35 gesperrt,
und der Transistor 36 ist leitend, wobei Strom durch die Relaiswicklung 37 geht
und der Kontakt 38' geschlossen bleibt. Wenn die Höhe der Flüssigkeit in dem Behälter
47 zunimmt und die Spitzen der Elektroden 48, 49 von der elektrisch leitenden Flüssigkeit
in dem Behälter bedeckt werden, wird ein Spannungsteiler gebildet, der aus dem inneren
widerstand des Oszillators 51 und dem Widerstand zwischen den Elektrodenspitzen
besteht, wobei die Spannung an der Diode 53 und dem Kondensator 54 fällt. Der Kondensator
54 wird über einen Widerstand 55 entladen; wenn die Eingangsspannung an dem Höhenfühler
33 auf einen bestimmten Wert gefallen ist, verändert der Höhenfühler 33 seinen Zustand.
Der Transistor 34 ist gespert, der Transistor 35 leitend und der Transistor 36 wird
gesperrt, die Relaiswicklung 37 wird entmagnetisiert und der Kontakt 3S' geöffnet,
um Alarm zu geben.
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Ein weiteres Beispiel eines Störungsanzeigesystems wird in Fig. 6
gezeigt. In diesem Beispiel umfaßt das Fühlelement einen Kontakt 56, der so angeordnet
ist, daß er sich im Fall
eines Feuers in einem überwachten GebRude
oder Raum schließt. Im normalen Zustand des Systems der Fig. 6 wird der Konstantstromgenerator
6 mit Strom durch die Delaiswicklung 37 aufgrund des Stroms von dem Transistor 57
versorgt. Der Widerstand 58 ist wesentlich höher als der Widerstand der Relaiswicklung
37. enn der Kontakt 56 geschlossen ist, wird durch den Widerstand 58 und über den
Kontakt 56 Strom gehen, anstatt zu der Basis des Transistors 57, worauf der Transistor
gesperrt ist und der Strom durch die Relaiswicklung 37 unterbrochen ist und der
Kontakt 38' geöffnet ist. Wenn der Kontakt 38' geöffnet ist, werden alle folgenden
Stromkreise abgeschaltet, und es wird auf dem Digitalvoltmeter 11 eine Störung angezeigt
und von der Alarmvorrichtung 20 Alarm gegeben.
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Obwohl eine Vielzahl verschiedener Stromkreise und verschiedener Elemente
zur Feststellung des normalen Zustands eines Objektes gezeigt wurden, ist es für
den Fachmann offensichtlich, daß die Erfindung viele Abänderungen umfaßt.
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Obwohl die Relaiswicklung als Ruhestromwicklung beschrieben wurde,
die einen beigefügten Kontakt beim normalen Zustand eines Fehleranzeigesystems geschlossen
halten soll, ist es auch möglich, zuerst die Wicklung zu magnetisieren, wenn eine
Störung oder Abweichung von dem normalen Zustand festgestellt wird.
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L e e r s e i t e