DE2935335A1 - Gleichstrom-meldeanlage - Google Patents
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Description
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- Gleichstrom-Meldeanlage
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrom-Meldeanlage mit mindestens seiner von einer Zentrale ausgehenden, an eine Gleichspannungsquelle anschaltbaren Leiterschleife, an die jeweils eine Mehrzahl von Meldern mit jeweils mindestens einem Widerstand sowie ein Leiterschleifen-Anschlußwiderstand angeschaltet sind, wobei der Widerstandswert der einzelnen Melder durch je einen Meldeschalter sprunghaft veränderbar ist und wobei in der Zentrale eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Gesamtwiderstandes der Leiterschleife sowie eine Auswerteeinrichtung vorgesehen sind.
- Gleichstrom-Meldeanlagen für Brandschutz, Notruf oder andere Gefahrenüberwachungseinrichtungen sind weit verbreitet, da sie nur einen geringen Aufwand erfordern. Dabei sind an jede Meldelinie bzw. Meldeschleife jeweils mehrere Melder parallel angeschlossen. Der Abschlußwiderstand sorgt für einen Ruhestrom, über den die Leitung überwacht wird. Im Alarmfall ändert der alarmgebende Melder seinen Widerstand und damit den Gesamtwiderstand der Leitung. Der sich er- höhende oder auch vermlndernde Strom gilt als Alarmkriterium In der Zentrale ist jedoch bei den bekannten Anlager nicht feststellbar, welcher Melder der Leiterschleife den Alarm ausgelöst hat.
- Es sind zwar auch bereits Meldeanlagen bekannt, be denen die einzelnen Melder einer Leiterschleife identifizierbar sind. Allerdings handelt es sich dort nicht um Gleichstror-Meldeanlagen. Vielmehr ist ein erheblich höherer Schaltungsaufwand für die Anlage und für die einzelnen Melder erforderlich. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleichstrom-Meldeanlage zu schaffen1 bei der die einzelnen Melder einer Leiterschleife bei Alarmauslösung identifizierbar sind.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anlage der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß jeder Melder zusätzlich zum veränderbaren Widerstand einen in der Leiterschleife legenden festen Längswiderstand besitzt1 daß in der Zentrale in einer Speichereinrichtung die bei verschiedenen Zuständen der Leiterschleife möglichen Werte des Gesamtwiderstandes gespeichert sind und daß eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist1 um durch Vergleich des jeweiligen aktuellen Meßwertes des Gesamtwiderstandes mit den gespeicherten Werten den Meldezustand der Leiterschle -fe sowie der einzelnen Melder zu ermitteln.
- Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der einzelnen Melder mit je einem festen und einem veränderbaren Widerstand wird die einzelne Leiterschleife zu einem Widerstandsnetzwerk mit einem ganz bestimmten Gesamtwiderstand. Dieser Gesamtwiderstand ändert sich beim Ansprechen eines oder mehrerer Melder; dabei ergibt sich beim Ansprechen eine bestimmten Melders jeweils ein ganz bestimmter Widerstandswert. Diese bestimmten Wlderstandswerte lassen sich ohne weiteres berechnen und als Vergleichswerte in der Zentrale speichern. Durch Vergleich des gemessenen Widerstandswertes mit diesen gespeicherten Sollwerten ist dann ohne weiteres feststellbar, welcher bzw. welche Melder angesprochen haben.
- Besonders einfach ist die Auswertung in der Zentrale dann, wenn jeder Melder zwei Serienwiderstände besitzt, wobei der feste Längswiderstand in jedem Melder den gleichen Wert besitzt, während der dazu in Serie liegende, veränderbare Widerstand bei jedem Melder einen anderen Wert besitzt.
- Die Widerstandeänderung zur Alarmgabe erfolgt in den einzelnen Meldern zweckmäßigerweise dadurch, daß ein parallel liegender Meldeschalter geschlossen oder geöffnet wird. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die eränderbaren Widerstände bei den einzelnen Meldern jeweils parallel an die Leiterschleife angeschlossen, wobei hier die Widerstandsänderung durch öffnen bzw. Schließen eines zum Widerstand in Serie liegenden Meldeschalters erfolgen kann, Die Anlage ist in diesem FAll besonders einfach und wirtschaftlich aufzubauen, wenn die einzelnen Melder jeweils mit gleichen Bauelementen1 also mit gleichen Widerständen bestückt sind.
- In derartigen Meldeanlagen besitzen die Leiterschleifen oft eine große Leitungslänge zwischen der Zentrale und den Meldern, so daß der Leitungswiderstand mit einem hohen Wert in den Gesamtwiderstand eingeht. Für diese Fälle ist es von Vorteil, durch zusätzliche Einrichtungen und Maßnahmen eine Bestimmung des reinen Leitungswiderstandes zu ermöglichen Hierzu ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zumindest am Eingang des ersten Melders einer Leiterschleife eine Spannungsbegrenzerschaltung vorgesehen ist. Diese Spannungsbegrenzerschaltung kann beispielsweise durch eine Zenerdiode und eine entgegengesetzt dazu gepolte, in Serie liegende Diode gebildet werden.
- Mit Hilfe einer solchen Spannungsbegrenzerschaltung kann nun der reine Leitungswiderstand bestimmt werden Zu diesem Zweck kann in der Zentrale eine Meßeinrichtung vorgesehen sein, wobei zwei verschiedene, oberhalb der Ansprechschwelle der Spannungsbegrenzerschaltung in den Meldern liegende Abfragespannung an die Leiterschleife anschaltbar sind, wobei weiterhin in einer Subtrahiereinrichtung die dabei auftretende Stromdifferenz feststellbar und daraus mit der gewählten Spannungsdifferenz in einer Dividiereinrichtung der Leitungswiderstand bestimmbar ist. Hier wird der Effekt ausgenutzt, daß oberhalb der Ansprechschwelle der Spannungsbegrenzerschaltung eine Erhöhung der Schleifenspannung keine Erhöhung der Spannung In den nachgeschalteten Meldern bewirkt. Der erhöhte Linienstrom fließt also lediglich über die Leitung bis zur Spannungsbegrenzerschaltung1 so daß sich daraus ohne s~JeiLeres d Leitungswiderstand berechnen läßt.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung ist außerdem vorgesehen, daß dem Leiterschleifen-Abschlußwiderstand eine Abschlußdiode parallel geschaltet ist, welche antiparallel zu der bzw den Dioden in den einzelnen Meldern liegt. Beim Anlegen einer entsprechend umgepolten Spannung an die Leiterschleife tiberbruckt die Abschlußdiode den Abschlußwiderstand, so daß der gemessene Gesamtwiderstand lediglich den Leitungswiderstand und die Längswiderstände der einzelnen Melder umfaßt. Bei gleichen Werten der Längswiderstände und bei bekanntem Leitungswiderstand läßt sich somit von der Zentrale aus die Anzahl der angeschalteten Melder berechnen.
- Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Längswiderstände in den einzelnen Meldern und der Leiterschleifenabschlußwi- derstand so dimensioniert sind, daß der Spannungsabfall an dem Längswiderstand des einzelnen Melders jeweils größer ist als die Toleranz des Ansprechpunktes der zugehörigen Spannungsbegrenzerschaltung. Damit ist gewährleistet, daß immer nur die Spannungsbegrenzung im ersten Melder anspricht.
- Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Schaltung eines Melders in einer erfindungsgemäßen Gleichstrom-Meldeanlage, Fig. 2 eine mögliche Abwandlung der Melderschaltung gegenüber Fig. 1, Fig. 3 die Anordnung einer Meldeanlage mit einem Blockschaltbild für die Einrichtungen der Zentrale, Fig. 4 die Anschaltung von Meldern mit lauter Längswiderständen.
- Die Fig. 1 zeigt die Anschaltung einer Leiterschleife an eine Zentale Z. Die Zentrale besitzt eine veränderbare Gleichspannungsquelle, mit der Spannung an die Zweidrahtleitung L gelegt wird. An dieser Leitung L hängen dann die einzelnen Melder M1, M2 usw. Die Leitung wird schließlich abgeschlossen mit einem Abschlußwiderstand RA. Die einzelnen Melder enthalten jeweils, wie bei M1 dargestellt, einen Längswiderstand R1 und einen Querwiderstand R2. In Fig. 1 ist der Querwiderstand von der Zentrale aus gesehen vor dem Längswiderstand angeordnet. Es ist jedoch auch eine Schaltung gemäß Fig. 2 möglich, bei der der Querwiderstand des Melders M von der Zentrale aus gesehen hinter dem Läcgswiderstand R1 liegt.
- Im Alarmfall ändert sich einer der beiden Widerstände R1 oder R2 sprunghaft. Im allgemeinen ändert sich der Querwiderstand R2 vom Wert R= Ov auf einen Wert, der etwa im kOhm-Bereich liegen kann. Dies geschieht beispielsweise da- durch1 daß1 wie in Fig. 3 zu sehen, ein Meldeschalter S durch einen Druckknopf geschlossen wird. In diesem Fall ist die Diode DR nicht erforderlich Im allgemeinen fließt also im Ruhezustand (R2 = #) beim Anliegen einer positiven Spannung lediglich Strom über die Längswiderstände R1 und über den Abschlußwiderstand RA. Der Abschlußwiderstand RA besitzt außerdem eine parallel liegende Abschlußdiode DA; welche bei umgepolter Linienspannung den Abschlußwiderstand FA kurzschließt.
- Die Melderschaltung des Melders Mi wie auch der weiteren Melder besitzt außerdem eine Spannungsbegrenzerschaltung1 bestehend aus einer Zenerdiode Z und einer dazu in Reihe liegenden Diode 3. Diese Spannungsbegrenzerschaltung wirkt nur beim Anliegen einer positiven Spannung gemäß Fig. 1; bei Spannungsumkehr ist sie unwirksam Der Aufbau der Einrichtungen in der Zentrale Z sowie die Funktion der Anlage soll nun anhand der Fig. 3 ausführlicher erläutert werden Dargestellt ist wie in Fig. 1 die Melder linie in Form einer Lei terschleife L mit in diesem Fall ei angeschalteten Meldern Mi und M2 sowie dem Leitungsabschluß A mit dem Abschlußwiderstand FA und der Abschlußdiode DA.
- Jeder Melder besitzt einen Längswiderstand R11 bzw. R12 sowie einen Querwiderstand R21 bzw. R22. Der Querwiderstand ist über einen im Ruhezustand offenen Meldeschalter S1 bzw.
- S2 im Alarmfall an die Leitung anschaltbar. Außerdem besitzt jeder Melder eine Spannungsbegrenzerschaltung mit jeweils einer Zenerdiode Z1 bzw. Z2 und einer Diode D1 bzw. D2.
- In der Zentrale ist zur Messung des Leitungsstroms ein Meßwiderstand RM angeordnet, an dem über einen Spannungsmesser SM der Spannungsabfall gemessen und zur Ermittlung des Leitungsstromes bzw. des Gesamtwiderstandes der Leiterschleife ausgewertet wird. Der ermittelte Meßwert für den Leitung strom I, oder für den Gesamtwiderstand RG der Leiterschleife, wird über den Analog-Digital-Wandler AD zur Auswertung weitergegeben. Von einer Steuereinrichtung ST wird über den Digital-Analog-Wandler DA die Gleichspannungsquelle jeweils auf den gewünschten Wert Ul, U2 bzw. U3 eingestellt.
- Zur normalen Abfrage der Leiterschleife wird an der Gleichspannungsquelle ein Spannungswert U3 eingestellt, der die in Fig. 3 gezeichnete Polarität besitzt und die Spannungsbegrenzung in den Meldern M1 bzw. M2 nicht ansprechen läßt.
- Damit wird ein Gesamtwiderstand RG der Leiterschleife gemessen, der sich aus dem reinen Leitungswiderstand RL, den eldewiderständen und dem Abschlußwiderstand RA zusammensetzt.
- Im Ruhezustand ist dieser Gesamtwiderstand bei n angeschalteten Meldern mit Jeweils gleichen Längswiderständen R1: RG = RL + RA + n . R1 Bei Ansprechen eines oder mehrerer Melder ändert sich dieser Gesamtwiderstand entsprechend. Der gemessene Widerstand RG wird einer Vergleichseinrichtung VG zugeführt und dort mit den in Frage kommenden Widerstandswerten aus einem Vergleichswertspeicher VSP verglichen. Das Ergebnis wird über eine Auswerteeinrichtung AW ausgegeben, wobei im Fall der Fig. 3 folgende Möglichkeiten bestehen: a) Ruhezustand, b) Melder M1 angesprochen, c) Melder M2 angesprochen, d) Melder M1 und MS angesprochen.
- Außerdem kann auch Leitungskurzschluß und Leitungsunterbrechung erkannt werden.
- Die Vergleichswerte für den Vergleichswertspeicher VSP können auf beliebige Weise berechnet und in diesen Speicher eingegeben werden. Sie können aber auch bei Inbetriebnahme der Anlage automatisch ermittelt werden, wie in dem Biockschaltbila der Fig. 3 weiterhin dargestellt ist.
- Beim Einschalten der Anlage stellt die Steuereinrichtung ST zunächst über den Digital-Analog-Wandler eine Linien spannung Ul mit der dargestellten Polarität auf der Leiterschleife ein Diese Spannung U1 ist so groß, daß die Zenerdiode Zi im Melder Mi sicher anspricht. Der nun fließende Strom wird über den Meßwiderstand RM und den Span nungsmesser SM ermittelt, über den Analog-Digital-Wandler AD ausgegeben und im Speicher SPI abgespeichert Danach wird über die Steuereinrichtung ST ein Spannungswert 2 an der Leiterschleife eingestellt1 der um den Wert #U größer ist als der Spannungswert "u4. Wiederum wird der Leitungsstrom gemessen; über die Subtrahiereinrichtung SUB wird die Stromänderung A 1 ermittelt und der Dividiereinrichtung DIV zugeführt. Außerdem erhält die Dividiereinrichtung von der Steuereinrichtung ST den Wert #U und gewinnt nach der Vorschrift den reinen Leitungswiderstand RL. Dieser Leitungswiderstand wird im Speicher SPL gespeichert Nun gibt die Steuereinrichtung ST die Abfragespannung U3 an die Leiterschleife; wie erwähnt, ist U3 so klein, daß die Spannungsbegrenzung in den Meldern noch nicht anspricht.
- Das Meßergebnis für den Gesamtwiderstand RG wird im Speicher SPG gespeichert. Da es sich um den Ruhezustand handelte setzt sich dieser Gesamtwiderstand aus den Längswiderständen R1 der Melder, dem Leitungswiderstand RT und dem Abschlußwiderstand RA zusammen. Der Abschlußwiderstand RA ist bekannt, ebenso der bei allen Meldern gleiche Längswiderstand R1; der Leitungswiderstand wurde bereits1 wie oben beschrieben, ermittelt. Somit läßt sich nun die An zahl n der Melder bestimmen nach folgender Regel: RG - RL - RA R1 Diese Berechnung kann im Rechenwerk RE durchgeführt werden, wobei die einzelnen Werte aus den Speichern SPL, SPG und SPA zugeführt werden.
- Für den FAll, daß RA # RL und RA # R1 ist, wird das Ergebnis der Subtraktion RG - RL - RA klein gegenüber den Ausgangswerten RA und RG. Damit wird das Ergebnis nicht sehrgenau. In diesem Fall kann durch eine weitere Widerstandsmessung eine genauere Bestimmung vorgenommen werden. Diese Messung erfolgt mit umgepolter Linienspannung. Von der veränderbaren Gleichspannungsquelle G wird also eine gegenüber Fig. 3 umgekehrt gepolte Spannung abgegeben, die im Betrag der Spannung U3 entspricht. Bei dieser Polung ist die Abschleßdiode DA leitend und schließt den Abschlußwiderstand RA kurz. In der Zentrale wird nun ein Widerstand RG gemessen, der sich lediglich aus dem Leitungswiderstand RL und den Längswiderständen der Melder zusammensetzt. Hieraus kann nun im Rechenwerk RE die Zahl der angeschlossenen Melder genauer berechnet werden, da der hochohmige Widerstand RA ausgeschaltet ist.
- Wie erwähnt, ist jeder Meldezustand der Anlage durch einen bestimmten Wert des gemessenen Gesamtwiderstandes auf der Leiterschleife gekennzeichnet. An einem Zahlenbeispiel soll dies noch einmal verdeutlicht werden. Es sei angenommen, daß in Fig. 3 die Widerstände Ril, R12, R21 und R22 jeweils einen Wert von 5 kOhm besitzen. Der Abschlußwiderstand RA soll einen Widerstand von 200 kOhm haben. Dann ergeben sich folgende Widerstandswerte für die verschiedenen Leitungszustände: Ruhezustand: 210 k0hm Alarm Melder 1: 10 kOhm Alarm Melder 2: 15 k0hm Alarm Melder 1 und 2: 8,33 kOhm Polt man die Leitung um, so daß der Abschlußwiderstand kurzgeschlossen wird, so mißt man einen Widerstand von 10 kOhm; daraus läßt sich schließen, daß zwei Melder (n=2) an die Leiterschleife angeschaltet sind.
- Fig. a zeigt eine weitere Schaltungsmöglichkeit für die einzelnen Melder, wobei jeder Melder M5, M6 usw. jeweils zwei Längswiderstände R51, R52 R61, R62 usw. besitzt. Die Meldeschalter S5, S6, S7 usw. sind im Ruhezustand geschlossen, so daß die (veränderbaren) Widerstände R52, R62, R72 überbrückt sind, Die Widerstände R51, R611 R71 usw. haben alle den gleichen Wert7 während sich R52, R62, R72 usw. im Wert unterscheiden. Beispielsweise könnte R51 = 1 kOhmD R61 = 2 kOhm und R71 = t kOhm besitzen. Spricht einer der Melder an und wird entsprechend ein bestimmter Meldeschalter S5, S6 oder S7 geöffnet, so ist der betreffende Melder in der Zentrale ohne Schwierigkeit zu Identifizieren.
- 11 Patentansprüche A Figuren
Claims (1)
- Patentansprüche Gleichstrommeldeanlage mit mindestens einer von einer Zentrale ausgehenden an eine Gleichspannungsquelle anschaltbaren Leiterschleife, an die jeweils eine Mehrzahl von Meldern mit jeweils mindestens einem Widerstand sowie ein Leiterschleifen-Abschlußwiderstand angeschaltet sind wobei der Widerstandswert der einzelnen Melder durch je einen meldeschalter sprunghaft veranderbar ist und wobei in der Zentrale eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Gesamtwiderstandes der Leiterschleife sowie eine Auswerteeinrichtung vorgesehen sind d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß jeder Melder (M1 M2j zusätzlich zum veränderbaren Widerstand (R2, R211 R22) einen in der Leiterschleife (L) liegenden festen Widerstand (R1; R11, R12) besitzt1 daß in der Zentrale (Z) in einer Speicher einrichtung (VSP) die bei verschiedenen Zuständen der Leiterschleife (L) möglichen Werte des Gesamtwiderstandes (RG) gespeichert sind und daß eine Vergleichseinrichtung (VG) vorgesehen ist1 um durch Vergleich des jeweiligen aktuellen Meßwertes des Gesamtwiderstandes (RG) mit den gespeicherten Werten den Meldezustand der Leiterschleife sowie der einzelnen Melder (M1 M2) zu ermitteln 2. Gleichstrommeldeanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t1 daß der veränderbare Widerstand (R2) in den einzelnen Meldern (.M1 M2 ...) jeweils parallel an der Leiterschleife liegt und durch einen in Serie zu ihm liegenden \deldeschalter (S1, S2) an die Leiterschleife anschaltbar ist 3, Meldeanlage nach Anspruch 12 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der veränderbare Widerstand R52, R62 ...) bei jedem Melder (M5, M6 ...) in Serie zum festen Widerstand (R51, R61 liegt und durch einen zu ihm parallelen Meldeschalter (S5, S6 ...) in die Leiterschleife einschaltbar ist.4. Meldeanlage nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzelnen Melder (M1, M2) jeweils mit gleichen Bauelementen gleicher Werte bestückt sind.5. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest am Eingang des ersten Melder (M1) einer Leiterschleife eine Spannungsbegrenzerschaltung (Z, D) vorgesehen ist.6. Meldeanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t, daß die Spannungsbegrenzerschaltung durch eine Zenerdiode (Z), und eine dazu in Serie liegende, entgegengesetzt gepolte Diode (D) gebildet ist.7. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die von der Gleichspannungsquelle (G) in der Zentrale (Z) abgegebene Spannung (U1, U2, U3) veränderbar ist.8. Meldeanlage nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß in der Zentrale (Z) eine Meßeinrichtung (, SM) zur Bestimmung des reinen Leitungswiderstandes (E) der Leiterschleife vorgesehen ist, wobei zwei verschiedene, oberhalb der Ansprechschwelle der Spannungsbegrenzerschaltung in den Meldern liegende Abfragespannungen (U1, U2) an die Leiterschleife (L) anschaltbar sind, wobei weiterhin in einer Subtrahiereinrichtung (SUB) die dabei auftretende Stromdifferenz (bI) feststellbar und daraus mit der gewählten Spannungsdifferenz (AU) in einer Dividiereinrichtung (DIV) der Leitungswiderstand (RL) bestimmbar ist.9. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Leiterschleifen -Abschlußwiderstand (RA) eine Abschlußdiode (DA) parallel geschaltet ist1 welche antiparallel zu der bzw.den Dioden (D, D1, D2) in den einzelnen Meldern (M1, M2) geschaltet ist.10. Meldeanlage nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungsquelle (G) in der Zentrale (Z) so umpolbar ist1 daß der Leiterschleifen-Abschlüßwiderstand (RA) durch die parallel liegende Abschlußdiode (DA) kurzgeschlossen wird, wobei aus den bekannten Werten des Leitungswiderstandes (Rh) und der Längswiderstände (R11, Ri 2) der einzelnen Melder (M1, M2) die Zahl der angeschlossenen Melder berechenbar ist.11. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB die Längswiderstände (R11, R12) in den einzelnen Meldern (M1, M2) und der Leiterschleifen-Abschlußwiderstand (RA) so dimensioniert sind, daß der Spannungsabfall an dem Längswiderstand (R11, R12) des einzelnen Melders (M1, M2) größer ist als die Toleranz des Ansprechpunktes der jeweils zugehörigen Spannungsbegrenzerschaltung (Z1, D1).
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