DE2806294A1 - DEVICE FOR CHECKING THE ELECTRICAL CONDITION OF AN ELECTROMECHANICAL SWITCHING CONTACT - Google Patents
DEVICE FOR CHECKING THE ELECTRICAL CONDITION OF AN ELECTROMECHANICAL SWITCHING CONTACTInfo
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CROUZET societe anonyme 128 avenue de la Republique, 75011 Paris, FrankreichCROUZET societe anonyme 128 avenue de la Republique, 75011 Paris, France
Einrichtung zur Kontrolle des elektrischen Leitungszustandes eines elektromechanischen SchaltkontaktsDevice for checking the electrical conduction status of an electromechanical switching contact
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kontrolle des elektrischen Leitungszustandes eines elektromechanischen Schaltkontakts bzw. Kontaktgebers, der die Einspeisung eines Solenoidempfängers bzw. einer elektromagnetischen Last mit Gleichstrom oder Netzfrequenz-Wechselstrom steuert, mit einem die Einrichtung und den den Schaltkontakt enthaltenden Laststromkreis galvanisch trennenden Transformator, wobei die Kontrolle sowohl im stromdurchflossenen als auch im stromlosen Zustand des Laststromkreises wirksam ist.The invention relates to a device for checking the electrical conduction state of an electromechanical Switching contact or contactor that feeds a solenoid receiver or an electromagnetic load Direct current or mains frequency alternating current controls, with a load circuit containing the device and the switching contact galvanically isolating transformer, with the control both in the current-carrying as well as in the currentless State of the load circuit is effective.
Einrichtungen dieser Art sind von großer Bedeutung in industriellen AnwendungsSLlen, bei denen eine Information über den gemeinsamen S teuer zustand-von 2 jeweils selb«- ständig gespeisten elektrischen Schaltungen übertragen werden soll.Devices of this type are of great importance in industrial applications in which information about the common S expensive state - of 2 each same «- continuously powered electrical circuits are to be transmitted.
Zu diesen Anwendungsfällen, bei denen die beiden Schaltungen zuverlässig galvanisch getrennt sein müssen, gehören beispielsweise Hilfsstromaggregate hoher Leistung, bei denen die Funktionssteuerung der wesentlichen Elemente und ins-For those use cases where the two circuits must be reliably galvanically isolated include, for example, high-performance auxiliary power units where the functional control of the essential elements and in particular
Z/ko.Z / ko.
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- Tt- - Tt-
besondere der Wärmekraftmaschine (anlaufen, steuern usw.) auf einem automatisch programmierten logischen System beruht, das von einem mit elektromagnetischen Relais zur selbständigen Einspeisung verbundenen Netzwerk gebildet ist. Es kann sich auch aufgrund zwingender Erfordernisse des Betriebsprogramms dieser Anlagen oder der Erfordernisse bei systematischen Untersuchungen der Betriebssicherheit die Notwendigkeit ergeben, daß die Betreiber dieser Anlagen das genannte Steuersystem mit einem besonderen Aufzeichnungssystem vereinigen, das die normalen und die an— normalen Ereignisse im Zuge des automatischen Funktionsablaufs dieser Anlagen zuverlässig chronologisch zu speichern vermag und den Funktionszustand von an verschiedenen geeigneten Stellen der Anlagen angeordneten Meßfühlern in Form logischer Informationen aufzeichnet.particular of the heat engine (starting, controlling, etc.) on an automatically programmed logical system based, which is formed by a network connected to electromagnetic relays for independent feed is. It can also be due to imperative requirements of the operating program of these systems or the requirements systematic investigations of the operational safety show the necessity that the operators of these systems combine the above-mentioned control system with a special recording system that combines the normal and Reliably store normal events in the course of the automatic functional sequence of these systems in chronological order able and the functional state of arranged at various suitable points in the systems in Records the form of logical information.
Im Rahmen dieser Anwendung muß dieses Aufzeichnungssystem zur Eliminierung aller Fehlerquellen und —möglichkeiten neben der oben erwähnten Selbständigkeitsbedingung auch der Bedingung der Unabhängigkeit/der logischen Art der Information genügen, welche bezüglich des elektrischen Zustandes der Schaltungen des die Meßfühler enthaltenden Steuersystems gewonnen wird. Mit anderen Worten, jede Änderung im elektrischen Schaltzustand ("offen" oder "geschlossen") des Schaltkontakts bzw. Kontaktgebers der zu kontrollierenden Meßfühler muß sofort festgestellt und unabhängig davon aufgezeichnet werden, ob der Schaltkontakt von der Betriebsspannung des ihm zugeordneten Empfänger— bzw. Lastkreises beaufschlagt ist oder nicht.In the context of this application, this recording system to eliminate all sources and possibilities of error besides the above-mentioned independence condition also the condition of independence / the logical type of information which regarding the electrical state of the circuits of the control system containing the sensors is won. In other words, every change in the electrical switching state ("open" or "closed") of the switching contact or contactor of the sensor to be checked must be determined immediately and recorded regardless of whether the switching contact is or is not acted upon by the operating voltage of the receiver or load circuit assigned to it.
Aus der FR-PS 2 257 911 (Philips) ist bereits eine Einrichtung zur Kontrolle von Wechselstromschaltungen bekannt, deren Hauptschal tkreis die Primärwicklung eines Transformators enthält.From FR-PS 2 257 911 (Philips) a device for controlling alternating current circuits is already known, the main shell of which tcircuit contains the primary winding of a transformer.
Diese bekannte Einrichtung kann jedoch nicht mit einem Gleichstrom gespeist werden, und die Primärwicklung des Transformators liegt in dem zu kontrollierenden bzw. zu steuernden Hauptschalt-However, this known device cannot work with a direct current are fed, and the primary winding of the transformer lies in the main switchgear to be monitored or controlled
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kreis. Tatsächlich ermöglicht die bekannte Einrichtung nicht die Kontrolle des elektrischen Leitungszustandes eines Schaltkontakts, sondern nur die Feststellung einer Stromkreisunterbrechung. Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil. Wenn beispielsweise ein Fehler in dem Empfänger bzw. der Last auftritt, dem bzw. der der Schaltkontakt zugeordnet ist, so wird von der bekannten Einrichtung die Unterbrechung des Schaltkreises angezeigt, ohne daß festgestellt werden kann, ob der Schaltkontakt tatsächlich geöffnet oder geschlossen ist. Soll beispielsweise eine Batterie automatisch zur Speisung des Empfängers bzw. der Last angeschaltet werden, wenn die bekannte Einrichtung eine Unterbrechung anzeigt, so kann der Fall eintreten, daß die Batterie direkt an den Wechselstromabschnitt angeschaltet wird, wenn die Unterbrechung auf den Empfänger bzw. die Last und nicht auf den Schaltkontakt zurückgeht. circle. In fact, the known device does not allow the control of the electrical conduction status of a switching contact, but only the detection of an open circuit. This is a major disadvantage. For example, if an error occurs in the receiver or the load to which the switching contact is assigned, so will of the known device indicated the interruption of the circuit without it can be determined whether the Switching contact is actually open or closed. If, for example, a battery is to be used automatically to power the Receiver or the load are switched on when the known device indicates an interruption, so the Occurrence that the battery is connected directly to the AC section when the interruption to the Receiver or the load and not due to the switching contact.
Die vorliegende Erfindung schließt eine solche Gefahr aus.The present invention eliminates such danger.
Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art, wird erfindungsgemäß zu diesem Zweck vorgeschlagen, daß die Primärwicklung des Transformators mit einem Meßwiderstand in Reihe geschaltet und von einem Signal hoher Frequenz erregt ist und daß die Sekundärwicklung des Transformators, an deren Klemmen der Schaltkontakt permanent angeschaltet ist, zeitweilig über den Schaltkontakt kurzschließbar ist.Based on a device of the type mentioned, it is proposed according to the invention for this purpose that the Primary winding of the transformer connected in series with a measuring resistor and excited by a high frequency signal and that the secondary winding of the transformer, at the terminals of which the switching contact is permanently connected, can be temporarily short-circuited via the switching contact.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird noch ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Einrichtung erzielt. Bei dieser Ausführungsform ist der Transformator als Miniaturtransformator mit einem magnetischweichen Ferrit als Magnetkreis ausgebildet, wobei das Erregersignal eine Frequenz hat, die etwa tausendmal so groß wie die üblichen Netzfrequenzen ist.In a preferred embodiment of the invention, yet another advantage over the known device is achieved. In this embodiment, the transformer is as Miniature transformer with a magnetically soft ferrite designed as a magnetic circuit, the excitation signal having a frequency which is about a thousand times as large as the usual network frequencies.
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. e- . e-
Die Verwendung eines Miniatur- bzw. Kleintransformators ist tatsächlich bei der bekannten Einrichtung nicht möglich, da die Primärwicklung eines solchen Transformators, eingeschaltet in den Hauptstromkreis, die vom Empfänger bzw. der Last benötigte elektrische Leistung nicht übertragen kann.The use of a miniature or small transformer is actually not possible with the known device because the primary winding of such a transformer, switched into the main circuit required by the receiver or the load cannot transmit electrical power.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. In the Drawing show:
Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung ;Fig. 1 is a circuit diagram of the device according to the invention ;
Fig. 2 verschiedene Signalverläufe bei der Einrichtung gemäß Fig. 1; undFig. 2 shows different signal curves in the device according to FIG. 1; and
Fig. 3 ein Schaltbild, das demjenigen gemäß Fig. 1 elektrisch äquivalent ist.FIG. 3 is a circuit diagram similar to that of FIG is electrically equivalent.
In Fig. 1 ist ein Schaltkontakt bzw. Kontaktgeber eines nicht dargestellten Meßfühlers, beispielsweise eines Thermostaten gezeigt, der das Zu- und Abschalten der Spannung einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle E an eine Last Lr steuert. Letztere ist durch ein Solenoid eines induktiven Empfängers, beispielsweise eines Magnetventils gebildet. Das Problem der selbständigen und permanenten Kontrolle des elektrischen Schaltzustandes des Schaltkontakts K wird durch Verwendung eines Miniaturtransformators T gelöst, dessen Magnetkreis von einem weichmagnetischen Ferrittopf mit einem Durchmesser von beispielsweise 11 mm und einer Höhe von beispielsweise 7 mm gebildet ist und dessen Primärwicklung N. mit beispielsweise 100 Windungen mit einem Meßwiderstand RD von beispielsweise 2,2 k Λ in Reihe geschaltet ist. Die Primärwicklung N. wird von einem sinusförmigen Signal e,. mit einer Scheitel spannung von beispielsweise 14 V und einer Frequenz von 100 kHz erregt. Die Sekundärwicklung N2 des Transformators T hat 50 Windungen und ist über einen Kondensator C, (10 nF, 600 V) und über eine Informationsleitung Z einer Gesamtlänge zwischen 0 und 20 m mit den Anschlüssen des Schaltkontakts bzw. Kontaktgebers K1 shows a switching contact or contactor of a sensor, not shown, for example a thermostat, which controls the switching on and off of the voltage of a direct current or alternating current source E to a load Lr. The latter is formed by a solenoid of an inductive receiver, for example a solenoid valve. The problem of the independent and permanent control of the electrical switching state of the switching contact K is solved by using a miniature transformer T whose magnetic circuit is formed by a soft magnetic ferrite pot with a diameter of 11 mm, for example, and a height of 7 mm, for example, and whose primary winding N. 100 turns with a measuring resistor R D of, for example, 2.2 k Λ is connected in series. The primary winding N. is controlled by a sinusoidal signal e,. energized with a peak voltage of, for example, 14 V and a frequency of 100 kHz. The secondary winding N 2 of the transformer T has 50 turns and is connected to the connections of the switching contact or contactor K via a capacitor C (10 nF, 600 V) and an information line Z with a total length between 0 and 20 m
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verbunden.tied together.
Das Erregersignal e. hat eine Frequenz, die etwa tausendmal so groß wie übliche Frequenzen elektrischer Stromnetze ist. Das Verhältnis der Windungszahlen zwischen der Primärwicklung des Transformators T und dessen Sekundärwicklung ist größer als 1, im beschriebenen Ausführungsbeispiel gleich 2.The excitation signal e. has a frequency that is about a thousand times is as great as the usual frequencies of electrical power grids. The ratio of the number of turns between the primary winding of the transformer T and its secondary winding is greater than 1, in the described embodiment it is equal to 2.
An den Anschlüssen der Sekundärwicklung N2 des Transformators T sind zwei entgegengesetzt in Reihe geschaltete Zener-Dioden direkt angeschaltet, die zum Unterdrücken von an den Anschlüssen der Sekundärwicklung N_ und demzufolge an den Anschlüssen der Primärwicklung N.. anstehenden schädlichen Überspannungen dienen, welche beim Schalten des Solenoids Lr über den Schaltkontakt K auftreten» Das Solenoid Lr wird über den Schaltkontakt K aus einer unabhängigen Spannungsquelle E (12 V bis 380 V) mit einer Gleichspannung oder einer Wechselspannung (50 Hz) gespeist.At the connections of the secondary winding N 2 of the transformer T, two oppositely connected in series Zener diodes are connected directly, which serve to suppress harmful overvoltages occurring at the connections of the secondary winding N_ and consequently at the connections of the primary winding N .., which occur when switching of the solenoid Lr occur via the switch contact K »The solenoid Lr is fed with a direct voltage or an alternating voltage (50 Hz) from an independent voltage source E (12 V to 380 V) via the switch contact K.
Die theoretische Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. als Schaltbild dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung wird anhand eines klassischen elektrischen Äquivalen ζ Schemas anhand der Fig..3 gegeben, in welcher die gesamte Schaltung auf die Primärwicklung des Transformators T zurückgeführt ist.The theoretical explanation of the mode of operation of the device according to the invention shown as a circuit diagram in FIG using a classical electrical equival ζ scheme based on Fig..3 given, in which the entire circuit on the Primary winding of the transformer T is fed back.
οι Λ ist die Kreisfrequenz des Erregersignals e^, 6i die Kreisfrequenz der Betriebsspannung der induktiven Last Lr, die vom Schaltkontakt K gesteuert ist, und η ist das Verhältnis der Windüngszahlen von Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators T. Lr ci./n ist die Impedanz am Schaltkontakt K. Dieser Wert Lr6i-/n der an den Anschlüssen des Schaltkontakts K wirksamen Impedanz ist entsprechend der an sich bekannten Theorie der Impedanzübertragung der Sekundärwicklung zur Primärwicklung eines Transformators unter der Annahme berechnet, Maß die Werte der Grenzfrequenzen Cb und ώ. und der verschiedenen Komponenten der Einrichtungen so bemessen sind, daß R^ sehr klein gegen I/C2&, jedoch sehr großοι Λ is the angular frequency of the excitation signal e ^, 6i is the angular frequency of the operating voltage of the inductive load Lr, which is controlled by the switching contact K, and η is the ratio of the turns numbers of primary and secondary windings of the transformer T. Lr ci./n is the Impedance at the switching contact K. This value Lr6i- / n of the effective impedance at the connections of the switching contact K is calculated according to the theory of impedance transfer from the secondary winding to the primary winding of a transformer, which is known per se, assuming that the values of the limit frequencies Cb and ώ are measured. and the various components of the devices are so dimensioned that R ^ very small compared to I / C 2 &, but very large
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gegen I/CjÜ ist und das Lr& sehr groß gegenüber R ist.is against I / CjÜ and the Lr & is very large compared to R.
Wenn der Schaltkontakt K offen oder sein LeitunqszustandIf the switching contact K is open or its Leitunqsstatus
ist
schlecht/(Kurve K in Fig. 2), liegt der Widerstandswertis
bad / (curve K in Fig. 2), the resistance value is
des Meßwiderstands RD mit einer sehr großen Impedanz LrOl/n in Reihe, so daß die sinusförmige Spannung e_ an den Anschlüssen des Widerstands R_ sehr klein (Fig. 2), angenähert gleich einem Zehntel der Amplitude der Erregerspannung e* ist, wie auch immer der Wert von E ist.of the measuring resistor R D with a very large impedance LrOl / n in series, so that the sinusoidal voltage e_ at the terminals of the resistor R_ is very small (Fig. 2), approximately equal to a tenth of the amplitude of the excitation voltage e * , however is the value of E.
Wenn der Schaltkontakt geschlossen ist (Fig. 2), ist die Spannung e» praktisch gleich der Erregerspannung e^.When the switching contact is closed (Fig. 2), the voltage e »is practically equal to the excitation voltage e ^.
Eine elektronische Meßeinrichtung ist an die Anschlüsse des Meßwiderstands RQ (Figur 1) angeschaltet. Sie entwickelt in Abhängigkeit vom Vorhandensein und dem Fehlen des sinusförmigen Meßsignals e^ (Fig. 2) an den Anschlüssen des Meßwiderstandes RD am Ausgang über dem Kondensator C-ein Binärsignal mit zwei logischen Zuständen (Kurve e3 in Fig. 2).An electronic measuring device is connected to the connections of the measuring resistor R Q (FIG. 1). Depending on the presence and absence of the sinusoidal measuring signal e ^ (Fig. 2) at the connections of the measuring resistor R D at the output via the capacitor C-a binary signal with two logic states (curve e 3 in Fig. 2).
Die Meßeinrichtung weist eine Integrierstufe (Rg, Diode D, C3) und einer dieser nachgeschaltete transistorisierte Verstärkerstufe (R.,, Rc j Transistor T^., R, R-, C.) auf. Diese Meßeinrichtungen sind herkömmlicher Konzeption, ohne die Diode D, welche einen Schwellwertdiskriminator bildet, durch den verhindert wird, daß ein auch bei geöffnetem Schaltkontakt K fortbestehendes Restsignal e2 ein Meßsignal hervorruft.The measuring device has an integrating stage (Rg, diode D, C 3 ) and a transistorized amplifier stage (R 1, R c j transistor T 1, R, R, C) connected downstream of this. These measuring devices are of conventional design, without the diode D, which forms a threshold value discriminator, which prevents a residual signal e 2, which persists even when the switching contact K is open, from causing a measuring signal.
Die Komponenten der oben beschriebenen Meßeinrichtung können die folgenden Werte haben:The components of the measuring device described above can have the following values:
55
809834/0847809834/0847
4C.
4th
- Betriebsspannung U = 12 V- Operating voltage U = 12 V
80 93 3 Wt)'6 4 780 93 3 Wt) '6 4 7
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