DE2829135A1

DE2829135A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer den lampenausfall bei einer flugplatzbefeuerung

Info

Publication number: DE2829135A1
Application number: DE19782829135
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Glaser; Ludwig Schick
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-01-17
Also published as: IN150895B; FR2430707A1; SE7905762L; JPS5537786A; GB2032156A; GB2032156B; NL7905099A; DE2829135C2; DK277879A; US4297632A; BE877306A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 3 116 BRD

Überwachungseinrichtung für den Lampenausfall bei einer Flugplatzbefeuerung

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für den Lampenausfall bei einer Flugplatzbefeuerung, bei der die Lampen über primärseitig in Reihe geschaltete Stromwandler gespeist werden, die an die Sekundärseite eines Hochspannungstransformators angeschlossen sind, der primärseitig über einen Konstantstromregler an einem Wechsel spannung snet ζ liegt, und bei der der Primärstrom der Stromwandler über einen Strommeßwandler und die Spannung über einen Spannungsmeßwandler an der Primärseite des Hochspannungstransformators erfaßt wird, wobei der Überwachungseinrichtung eingangsseitig die Ausgangssignale des Strommeßwandlers und des Spannungsmeßwandlers zugeführt sind und wobei am Ausgang der Überwachungseinrichtung ein Grenzwertmelder und ein Anzeigeinstrument parallel angeordnet sind und wobei die Überwachungseinrichtung Proportionalverstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor und einen Extremwertdetektor für das Auftreten eines Extremus im Ausgangssignal des Strommeßwandlers aufweist. Derartige Überwachungseinrichtungen sind im Handel erhältlich.
SpI 2 Met / 12.6.78

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Bei Flugplatzbefeuerungen ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, den Ausfall von Lampen infolge von Wendelbrüchen, Leitungsbrüchen oder Kurzschluß zu überwachen und den Prozentsatz der ausgefallenen Lampen kenntlich zu machen. Die Impedanz Xy- des Lampenkreises ist gegeben durch:

■ ^XK ^{= R + L}K dT

Die Induktivität Lt, beinhaltet dabei alle Induktivitäten des Kreises (Hochspannungstransformatorinduktivität, Stromwandlerinduktivität, Leitungsinduktivität). Eine aufwandsarme Messung gründet sich auf die bekannte Tatsache, daß im Augenblick des Strommaximums die Ableitung des Stromes nach der Zeit ^ = 0 ist, so daß sich der überwachte Kreis in diesem Augenblick rein ohmisch verhält. Eine aufwandsarme Messung reduziert sich somit auf die Bestimmung von Strom und Spannung zur Ermittlung des ohmschen Widerstandes im Kreis im Zeitpunkt des Maximalwertes des Stromes. Für eine bestimmte Helligkeitsstufe ist dieser ohmsche Widerstand ein konstanter Wert, da der Effektivwert des Stromes über den im Primärkreis des Hochspannungstransformators angeordneten Konstantstromregier konstant gehalten wird. Durch die Messung von Spannung und Strom im Zeitpunkt des Extremwertes des Stromes läßt sich also der Widerstandswert des überwachten Kreises und eine eventuelle Veränderung dieses Wertes bestimmen. Aus einer Veränderung dieses Wertes kann auf den Prozentsatz der ausgefallenen Lampen zurückgeschlossen werden.

Bei einer im Handel erhältlichen und daher bekannten Überwachungseinrichtung werden die Ausgangssignale des Strommeßwandlers und des Spannungsmeßwandlers Jeweils einem Proportionalverstärker zugeführt, und in einem Summationspunkt voneinander subtrahiert. Aus dem Ausgangssignal des

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dem Strommeßwandler zugeordneten Proportionalverstärkers wird über einen Spitzenwertbildner, einen Impulsbreitenregler und einem Signalspannungserzeuger eine Signalspannung erzeugt, die zusammen mit der am Summationspunkt entstehenden Spannung einem Analogschalter zugeführt ist. Der Analogschalter wird jeweils für die Dauer der Signalspannung durchlässig geschaltet, so daß die am Summationspunkt anstehende Spannung in ein dem Analogschalter nachgeschaltetes Verzögerungsglied einspeisbar ist. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes ist einem Grenzwertmelder und parallel einem Anzeigeinstrument zugeführt, so daß die Zahl der ausgefallenen Lampen ersichtlich ist und bei Überschreitung einer gewissen Maximalzahl eine Schutzmaßnahme einleitbar ist. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes ist ein Maß für die Anzahl der ausgefallenen Lampen, d.h. bei intaktem Lastkreis ist der Wert des Ausgangssignales Null. Durch das Zusammenwirken von Spitzenwertbildner, Impulsbreitenregler und Signalspannungserzeuger wird jeweils im Augenblick des Strommaximums eine impulsförmige Signalspannung erzeugt, deren Impulsdauer umgekehrt proportional zum Maximalwert des Stromes ist.

Diese bekannte Überwachungseinrichtung ist durchaus funktionstüchtig, jedoch sind nur in einer Helligkeitsstufe und mit sehr aufwendiger Justierung verläßliche Anzeigewerte erhältlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Vereinfachung der Schaltung der Justierungsaufwand verringert wird und somit aufgrund der einfacheren Justierung der Einsatz der Überwachungseinrichtung für verschiedene Helligkeitsstufen mühelos ermöglicht ist.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) das Ausgangssignal des Strommeßwandlers ist einem

ersten Momentanwertspeicher und das Ausgangssignal des Spannungsmeßwandlers einem zweiten Momentanwertspeicher zugeführt,

b) die Momentanwertspeicher werden gleichzeitig bei An-

sprechen des Extremwertdetektors kurzzeitig eingeschaltet,

c) dem ersten Momentanwertspeieher ist ein erster Proportionalverstärker nachgeschaltet,

d) die Differenz der Ausgangssignale des zweiten Momentanwertspeichers und des ersten Proportionalverstärkers ist einem zweiten Proportionalverstärker zugeführt,

e) dem Grenzwertmelder ist ein Dividierglied vorgeschaltet, das eingangsseitig mit den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Proportionalverstärkers beaufschlagt ist.

Durch die Momentanwertspeicher wird im Augenblick des Extremwertes des Stromes sowohl der aktuelle Strom als auch der aktuelle Spannungswert erfaßt. In der anschließenden Zeitspanne bis zum Auftreten des folgenden Extremwertes des Stromes kann in der Überwachungseinrichtung der relative Anteile der ausgefallenen Lampen bestimmt werden. 30

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Nullpunktseinstellung des Anzeigeinstrumentes der Überwachungseinrichtung für verschiedene Helligkeitsstufen der Lampen besteht darin, daß der Verstärkungsfaktor des ersten Proportionalverstärkers so eingestellt wird, daß bei jeder Helligkeitsstufe bei intakten Lampen die Differenz der Ausgangssig-

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■r.± -.1 - VPA 78 P 3 116 BRD

nale. des zweiten Momentanwertspeichers und des ersten Proportionalverstärkers zu Null wird, d.h., daß das Eingangssignal des zweiten Proportionalverstärkers bei intakten Lampen verschwindet, was aus der Nullanzeige des Anzeigeinstrumentes ersichtlich ist.

Durch Einstellung des Verstärkungsfaktors des zweiten Proportionalverstärkers kann das am Anzeigeinstrument und am Grenzwertmelder anstehende Signal auf die Empfindlichkeit dieser Elemente abgestimmt und eine Eichung durchgeführt werden.

Der Extremwertdetektor kann als Maximumdetektor ausgebildet sein. Damit erfolgt in jeder Periode der speisenden Netzspannung lediglich ein Erfassungsvorgang durch die Überwachungseinrichtung. Dies ist jedoch völlig ausreichend.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Maximumdetektor eingangsseitig die Parallelschaltung eines Differenziergliedes und eines Grenzwertmelders auf, deren Ausgangssignale konjunktiv verknüpft einem Nullspannungsdetektor zugeführt sind, dessen Ausgangssignal am Eingang einer monostabilen Kippstufe ansteht, deren Ausgangssignal die Momentanwertspeicher einschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert:

In Figur 1 ist das Schaltbild einer Flugplatzbefeuerung dargestellt. Hierfür sind Niederspannungslampen eingesetzt, die auf der Sekundärseite von primärseitig in Serie geschalteten Stromwandlern gespeist werden. Zur Erfassung des in diesem Kreis fließenden Stromes I ist ein Strommeßwandler 3 eingesetzt, der sekundärseitig eine Bürde 4 speist, so daß an ihr eine stromproportio-

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nale Meßspannung Uj abfällt. Diese Meßspannung Uj ist einem Block 5 zugeführt, der einen Konstantstromregler

6 sowie die Überwachungseinrichtung für den Lampenausfall

7 enthält. Die Stromwandler 3 werden von der Sekundärseite eines Hochspannungstransformators 8 gespeist. Der Hochspannungstransformator 8 ist primärseitig über den Konstantstromregler 6 an die Klemmen 9 und 10 des speisenden Wechselspannungsnetzes angeschlossen. Die Spannungserfassung erfolgt auf der Primärseite des Hochspannungstransformators 8 durch einen Spannungsmeßwandler 11, dessen Ausgangsspannung U dem Block 5 zugeführt ist.

Figur 2 zeigt anhand eines Blockschaltbildes ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung 7. Das Ausgangssignal Uj des Strommeßwandlers steht am Eingang eines ersten Momentanwertspeichers 12 an. Das Ausgangssignal U des Spannungsmeßwandlers 11 liegt am Eingang eines zweiten Momentanwertspeichers

Die Momentanwertspeicher 12 und 13 werden über die Leitungen 14 und 15 durch das Ausgangssignal U^g des Maximumdetektors 16 jeweils im Maximum des Stromes I eingeschaltet. Zu diesem Zweck ist dem Maximumdetektor 16 eingangsseitig die den Strom I abbildende Meßspannung Uj des Strommeßwandlers 3 zugeführt, wo sie parallel an einem Differenzierglied 17 sowie einem Grenzwertmelder 18 ansteht. Die Ausgangssignale U₁₇ und U^₈ sind über ein UND-Glied 19 konjunktiv verknüpft einem Nullspannungsdetektor 2Q zugeführt, die bei einem Nulldurchgang der Spannung U₁₇ und Vorhandensein eines positiven Ausgangssignals U^₈ des Grenzwertmelders 18 für die Restdauer des positiven Ausgangssignals des Grenzwertmelders 18 ein L-Signal abgibt. Die Augangsspannung des Nullspannungsdetektors 20 ist mit Up₀ bezeichnet. Mit der abfallenden Flanke des Sigials U₂₀ des Nullspannungsdetektors 20 wird eine nachgeschaltete flankengetriggerte

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monostabile Kippstufe 21 angestoßen, durch deren impulsförmiges Ausgangssignal U^g die Momentanwertspeicher 12 und 13 eingeschaltet werden.

Die Wirkungsweise des Maximumdetektors 16 wird im folgenden anhand des in Figur 3 dargestellten Impulsdiagramms erläutert. In diesem Impulsdiagramm ist ganz oben die durch Phasenanschnittssteuerung des Konstantetromreglers 6 am Ausgang des Spannungsmeßwandlers 11 anstehende Spannung U dargestellt. Darunter ist der qualitative Verlauf des zugehörigen Stromes I durch die Stromwandler 3 sowie das am Bürdenwiderstand des Stromwandlers 3 anstehende entsprechende Spannungssignal U-jaufgezeichnet. Nach unten folgend ist in Figur 3 das Ausgangssignal UL„ des Grenzwertmelders 18 veranschaulicht, der dann anspricht und Η-Signal abgibt, wenn die eingangsseitig anstehende Spannung Uj den eingezeichneten Grenzwert AU übersteigt. Die nach unten anschließende Kurve in Figur 3 zeigt die Ausgangsspannung U^„ des Differenziergliedes 17. Die Ausgangsspannung Up₀ des Nullspannungsdetektors 20 geht - wie bereits oben erläutert - bei jedem Nulldurchgang der Spannung U^y und gleichzeitigem Anstehen von Η-Signal des Grenzwertmelders 18 von Η-Signal auf L-Signal über und verharrt dort für die Restdauer des Η-Signals der Spannung U,. g> wenn nach Auftreten eines Strommaximums der Strom I kontinuierlich abfällt. Durch die abfallende Flanke beim Übergang von Η-Signal nach L-Signal des Spannung U^q des Nullspannungsdetektors wird die monostabile Kippstufe 21 angestoßen, die ein impulsförmiges Signal U^g abgibt, das zur Steuerung der Momentanwertspeicher 12 und 13 dient. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, tritt ein impulsförmiges Signal U«.g nur in jedem Maximum des Stromes I auf. Im Minimum des Stromes I, in dem ebenfalls ein Nulldurchgang der Ausgangsspannung U^₇ des Differenziergliedes 17 erfolgt, wird durch den Einfluß des Grenzwertmelders 18

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VPA

und der konjunktiven Verknüpfung der Signale U₁₇ und U₁₈ kein Einschaltimpuls für die beiden Momentanwertspeicher 12 und 13 erzeugt.

Im folgenden wird weiter anhand des in Figur 2 dargestellten Blockschaltbildes der Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung erläutert. Das Ausgangssignal i des ersten Momentanwertspeichers 12 ist einem ersten Proportionalverstärker 22 zugeführt, dessen Ausgangssignal i . k im Summationspunkt 23 von der Ausgangsspannung U des zweiten Momentanwertspeichers 13 abgezogen wird. Damit entsteht im Summationspunkt 23 die Spannung U - i . k. Diese Spannung ist dem Eingang eines zweiten einstellbaren Proportionalverstärkers 24 zugeführt, dessen Ausgangssignal am einen Eingang eines Dividiergliedes 25 ansteht. Am zweiten Eingang des Dividiergliedes 25 steht das Ausgangssignal des ersten einstellbaren Proportionalverstärkers 22 an, so daß der Quotient (U- i . k)/i . k gebildet wird.

Dieses Signal repräsentiert den relativen Anteil der ausgefallenen Lampen und wird durch den Grenzwertmelder

26 auf seine Größe hin überwacht und am Anzeigeinstrument

27 angezeigt.

Dies soll im folgenden anhand einer einfachen mathematischen Überlegung veranschaulicht werden. Wenn - wie vorausgesetzt ist - Strom und Spannung im Maximum des Stromes erfaßt werden, kann der durch die Induktivitäten verursachte Anteil der Impedanz außer Betracht bleiben, so daß die Ermittlung des relativen Anteils A ausgefallener Lampen 1 auf die Ermittlung ohmscher Widerstände zurückgeführt ist. Damit gilt für den relativen Anteil A ausgefallener Lampen:

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Hierbei bedeutet:

: Widerstand des intakten Kreises

: Widerstand des Kreises mit ausgefallenen Lampen.

Damxt	gilt: R₁ ¹ - «ζ	=	1 -	^R1
	folgt: i . k -	U		const
Daraus Λ -

i . k

Der Faktor k kann durch Einstellen des Verstärkungsfaktors des ersten einstellbaren Proportionalverstärkers 22 in jeder Helligkeitsstufe so angepaßt werden, daß der Ausdruck U - i . k zu Null wird. Damit wird erreicht, daß unabhängig von der Jeweils eingestellten Helligkeitsstufe stets dergleiche Anzeigewert bei gleicher Zahl von ausgefallenen Lampen auftritt.

In Figur 4 ist die konkrete schaltungstechnische Realisierung mit diskreten Bauelementen des in Figur 2 dargestellten Blockschaltbildes angegeben. Die jeweils zusammengehörigen, einen Block bildenden diskreten Bauelemente sind gestrichelt eingerahmt.

4 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

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Patentansprüche ..

/I J Überwachungseinrichtung für den Lampenausfall bei einer Flugplatzbefeuerung, bei der die Lampen über primärseitig in Reihe geschaltete Stromwandler gespeist werden, die an die Sekundärseite eines Hochspannungstransformators angeschlossen sind, der primärseitig über einen Konstantstromregler an einem Wechselspannungsnetz liegt, und bei der der Primärstrom der Stromwandler über einen Strommeßwandler und die Spannung über Spannungsmeßwandler an der Primärseite des Hochspannungstransformators erfaßt wird, wobei der Überwachungseinrichtung eingangsseitig die Ausgangssignale des Strommeßwandlers und des Spannungsmeßwandlers zugeführt sind und wobei am Ausgang der Überwachungseinrichtung ein Grenzwertmelder und ein Anzeigeinstrument parallel angeordnet sind und wobei die Überwachungseinrichtung Proportionalverstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor und einen Extremwertdetektor für das Auftreten eines Extremums im Ausgangssignal des Strommeßwandlers aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Ausgangssignal (Uj) des Strommeßwandlers (3) ist einem ersten Momentanwertspeicher (12) und das Ausgangssignal (U) des Spannungsmeßwandlers (11) ist einem zweiten Momentanwertspeicher (13) zugeführt,

b) die Momentanwertspeicher (12, 13) werden gleichzeitig bei Ansprechen des Extremwertdetektors (16) kurzzeitig eingeschaltet,

c) dem ersten Momentanwertspeicher (12) ist ein erster Proportionalverstärker (22) nachgeschaltet,

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ORIGINAL INSPECTED

d) die Differenz (U - i . k) der Ausgangssignale (U, i.k) des zweiten Momentanwertspeichers (13) und des ersten Proportionalverstärkers (22) ist einem zweiten Proportionalverstärker (24) zugeführt,

e) dem Grenzwertmelder (26) ist ein Dividierglied (25) vorgeschaltet, das eingangsseitig mit den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Proportionalverstärkers (22, 24) beaufschlagt ist.
2. Überwachungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Extremwertdetektor (16) als Maximumdetektor ausgebildet ist.
3. Überwachungseinrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximumdetektor (16) eingangsseitig die Parallelschaltung eines Differenziergliedes (17) und eines Grenzwertmeiders (18) aufweist, deren Ausgangssignale (U-17» ^18^ konjunktiv verknüpft (I9) einem Nullspannungsdetektor (20) zugeführt sind, dessen Ausgangssignal (Upn^ ^am Eingang einer monostabilen Kippstufe (21) ansteht, deren Ausgangssignal (U^g) die Momentanwertspeicher (12, I3) einschaltet.
4. Verfahren zur Nullpunktseinstellung des Anzeigeinstrumentes der Überwachungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 für verschiedene Helligkeitsstufen der Lampen, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärkungsfaktor (k) des ersten Proportionalverstärkers (22) so eingestellt wird, daß bei Jeder Helligkeitsstufe bei intakten Lampen die Differenz (U - i . k) der Ausgangssignale des zweiten Momentanwertspeichers (13) und des ersten Proportionalverstärkers (22) zu Null wird.

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