DE3026539C2

DE3026539C2 - Schaltgerät zur Bereitstellung von fluidischen Ausgangssignalen

Info

Publication number: DE3026539C2
Application number: DE3026539A
Authority: DE
Inventors: Harald 2427 Malente Klocke
Original assignee: H Kuhnke Kg 2427 Malente De GmbH
Current assignee: H Kuhnke Kg 2427 Malente De GmbH
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1980-07-12
Publication date: 1983-11-24
Also published as: SE448502B; GB2079856A; GB2079856B; FR2486692B1; SE8104321L; US4567913A; NL8103156A; IT8122905A0; FR2486692A1; IT1138036B; DE3026539A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zur Bereitstellung von fluidischen Ausgangssignalen, bei dem ein erster, mit fluidischen Eingangssignalen beaufschlagter Wandler einer mit einem Zählglied versehenen elektrischen Einrichtung vorgeschaltet ist, die die gewandelten Signale nach Ablauf einer an ihr einstellbaren Zeitspanne oder eines Ereigniswertes in Form eines Steuersignales zur Verfügung stellt.

Bei der Bereitstellung von Steuersignalen unter Verwendung von fluidischen Eingangssignalen ist es bekannt, das fluidische Eingangssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dieses dann einem Zeitglied zuzuführen, das entsprechend der vorgewählten Zeitspanne ein elektrisches Ausgangssignal als Steuersignal zur Verfügung stellt. Dieses wird dann z. B. dem Magnetventil eines zu steuernden fluidischen Schaltkreises zugeführt. Für längere Zeitspannen, z. B. mehrere Minuten oder Stunden, weisen derartige Zeitglieder mechanische Hemmwerke oder fliehkraftbetriebene Einrichtungen auf, wie sie z. B. in der DE-AS 03 893 gezeigt sind. Für kürzere Zeiten ist es bekannt, nach dem Drossel-Kapazitäts-Prinzip arbeitende Bausteine als Zeitglied zu verwenden. Derartige Zeitglieder weisen den Nachteil auf, daß sie neben einem hohen mechanischen Aufwand zeitungenau arbeiten, und zwar sowohl hinsichtlich des Beginns als auch hinsichtlich der Dauer der jeweils gewünschten Zeitspanne. Dies gilt auch für die Reproduzierbarkeit der Zeiteinstellungen. Außerdem sind diese Zeitgiieder hysterese- und parallaxenbehaftet

Des weiteren sind Zeitglieder vom Transistor- oder Quarztyp bekannt, die z. B. in Rundfunkgeräten mit Weckautomatik oder in Digitaluhren mit Weckautomatik eingebaut sind. Ferner ist der Einsatz derartiger Zeitgiieder auch bei anderen elektrischen Schalt- und Regelvorgängen bekannt Diese Zeitglieder, die sehr genau arbeiten, sind bisher bei Steuer- und Regelvorgängen auf dem Gebiet der Fluidik nicht eingesetzt worden.

Ferner ist in der DE-OS 27 41 211 ein elektrischer Überwachungsschaltkreis gezeigt, der Zählglieder verwendet, um nach mehreren, an ihrem Eingang als Ereignisse gezählten elektrischen Impulsen ein Steuersignal an eine nachgeschaltete Einrichtung weiterzuleiten. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schaltgerätes zur vorwählbaren Bereitstellung von fluidischen Ausgangssignalen als Steuersignale, das wahlweise die Voreinstellung eines Zeit- oder Ereigniswertes ermöglicht, das bei einfachem Aufbau die reproduzierbar genaue Einstellung sowohl des Beginns als auch der Zeitdauer der bereitzustellenden Signale gestattet, diese Eigenschaften für eine außerordentlich hohe Anz?hl von Betriebsstunden gewährleistet und mit mininialer elektrischer Energie betrieben werden kann.

Die Lösung geht von dem einleitend angeführten Schaltgerät aus und kennzeichnet sich dadurch, daß die elektrische Einrichtung aus einem kombinierten, umschaltbaren Zeitwerk besteht, das sich aus einem Zeitglied vom Transistor- oder Quarztyp und aus dem Zählglied zusammensetzt, daß dem Zeitwerk eine monostabile Kippstufe nachgeschaltet ist und daß die Kippstufe mit einem weiteren Wandler mit einem fluidischen, durch das kurzzeitige Steuersignal der Kippstufe setzbaren Speicher zur Umsetzung des elektrischen Steuersignales des Zeitwerkes in ein fluidisches Ausgangssignal verbunden ist.

Durch diese Lösung ist ein Schaltgerät für fluidische Schaltvoigänge geschaffen, insbesondere für den Einsatz in explosionsgefährdeten und vergleichbar gefährlichen Bereichen, das gegenüber den bisherigen Schaltgeräten zeitgenau arbeitet und in seiner Baugröße wesentlich verkleinert ist. Durch die Verwendung eines Zeitgliedes vom Transistor- oder Quarztyp werden nunmehr mit den erfindungsgemäßen Schaltgeräten Schaltgenauigkeiten auch auf dem fluidischen Schalt- und Regelgebiet erzielt, und zwar sowohl hinsichtlich des Zeitverhaltens der Signale, wobei eine Zeitdauer von Millisekunden bis zu 1000 Betriebsstunden und mehr eingestellt werden kann, als auch hinsichtlich der zeitlichen Reproduzierbarkeit der Signale, die im Millisekundenbereich liegt, z. B. 200 ms betragen kann. Außerdem ist die Zeitvorwahl hysterese- und parallaxenfrei. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Schaltgerät auch dann einzusetzen, wenn die Eingangssignale in Form von jeweils mehreren Impulsen eintreffen, da das Zeitwerk dann vom Zeitglied auf das Zählglied umgeschaltet werden kann, das nach der eingestellten Ereigniszahl einen internen Steuerimpuls weiterleitet. Ein weiterer Vorteil besteht in dem geringen elektrischen Energieverbrauch zum Betrieb des Schaltgerätes, da für den Einschaltvorgang des dem Zeitwerk nachgeordneten weiteren Wandlers nur ein elektrischer Kurzimpuls von wenigen Millisekunden erforderlich ist, der dann im Speicher des

weiteren Wandlers bis zu dem gewünschten Zeitpunkt gehalten wird. Ferner ist vorteilhaft, daß der weitere Wandler in das erfindungsgemäße Gerät integriert ist, so daß dieser bei dem zu beschaltenden externen Fluidkreis einer Maschine, Einrichtung oder dergleichen nicht gesondert vorgesehen werden muß.

In Weiterbildung des Gegenstandes nac!) der Erfindung werden die elektrischen Bauteile des Schaltgerätes von einer abschaltbaren Gleichstromquelle gespeist, die mit einer Solarzelle verbunden ist Dadurch ist d<as Schaltgerät netzunabhängig und kann energieerhaltend betrieben werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform beispielsweise näher erläutert.

Das Schaltgerät 1 umfaßt ein Gehäuse 2 mit mehreren, darin untergebrachten und miteinander yerschalteten Bausteinen. Diese bestehen aus einem ersten Wandler 3, der fluidische Eingangssignale in elektrische Signale umsetzt, aus einer elektrischen Einrichtung 4, aus einer dieser nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 5 und aus einem dann folgenden weiteren Wandler 6, der mit dem von der Kippstufe ankommenden Kurzsignal beaufschlagt wird und dadurch in seinem fluidischen Bereich eine Umsteuerung vornimmt. Die mit elektrischer Energie arbeitenden Bauteile werden vorteilhaft aus einer Gleichstromquelle 7 gespeist, die z. B. aus einer Batterie oder aus einem Akkumulator bestehen kann. Mit dieser Quelle kann eine Solarzelle 7a verschaltet sein, so daß die Quelle 7 durch Lichteinwirkung energieerhaltend betrieben werden kann. Alternativ ist es auch möglich, daß eine Wechselstromquelle verwendet wird, wobei das Gerät dann in der Regel netzabhängig ist. Der erste Wandler 3. der über eine Eingangsleitung 8 vom Anschluß X mit einem Eingangssteuersignal gespeist wird, weist einen Schalter 9 auf, um einen Stromkreis zu schließen, so daß die Einrichtung 4 aktiviert werden kann.

Die elektrische Einrichtung 4 besteht aus einem kombinierten Zeitwerk, das sich aus einem Zeitglied vom Transistor- oder Quarztyp und aus einem Zählglied zusammensetzt und zwischen diesen beiden Gliedern umschaltbar ist. Die Einrichtung 4 weist eine vorzugsweise digital anzeigende Eingabemöglichkeit 10 und eine weitere digitale Anzeige 11 auf, um die Einrichtung in einem gewünschten Zeitbereich, der 1000 Stunden und mehr betragen kann, einstellen zu können, wobei sich der Wert der Anzeige 11 während des Ablaufes der eingestellten Zeitdauer bzw. Zählwertes ändert. Für Einstellung und Anzeige kann auch nur ein gemeinsames Anzeigefeld vorgesehen sein. Ferner ist die Einrichtung 4 mit einem dreistufigen Hauptschalter 12 versehen, mit dem das vorgeschlagene Schaltgerät ein- und ausgeschaltet sowie auf Zeitverhalten oder Zählverhalten umgeschaltet wird.

Der weitere Wandler 6 kann in Form eines umschaltbaren Fluidventiles ausgebildet sein, das einen elektrischen Eingangsteil aufweist, um den Steuerkolben des Wandlers 6 in die gewünschte Schaltstellung zu bringen. Ferner weist der Wandler einen Speicher auf, der so gestaltet ist, daß der genannte Steuerkolben mittels einer Feder 13 eine Vorrangsstellung einnimmt. Es ist nun die Funktion des Schaltgerätes beschrieben, wobei zunächst nur das Zeitglied der elektrischen Einrichtung 4 arbeiten soll.

Es sei angenommen, daß am weiteren Wandler 6 an dessen Anschluß P ein Fluiddruck ansteht, der unvermindert am Ausgang ß des Wandlers zur Verfügung steht Soll dieser Schaltzustand des Wandlers bzw. der Schaltzustand des mit dem Wandler 6 verbundenen, nicht zur Erfindung gehörenden Schaltkreises verändert werden, wird arn Anschluß X des Schaltjjerätes ein fluidisches Eingangssignal dem ersten Wandler 3 zugeleitet Dieser aktiviert nun die Einrichtung 4 in Form des Zeitgliedes, an dem vorher an der Eingabe 10 die gewünschte Zeitspanne eingestellt

ίο worden ist Ist diese Zeitspanne verstrichen, was an der Anzeige 11 abgelesen werden kann, wird der Kippstufe 5 vom Zeitglied ein Steuersignal zugeleitet welches, abgesehen von der Zeitkonstante der Kippstufe, sofort dem weiteren Wandler 6 in Form eines Kurzimpulses zugeführt wird. Während der Dauer des Durchschaltens der Kippstufe 5 wird der weitere Wandler in der Weise aktiviert daß durch das elektrische Signal der Speicher des Wandlers 6 gesetzt wird. Dadurch wird die erwähnte Vorrangssteilung des Steuerkolbens im Wandler 6 aufgehoben und dieser Kolben in seine andere SchaltsteUung gebracht, wobei diese neue Stellung so lange beibehalten wird, wie am Anschluß X das Eingangssteuersignal ansteht. Verlöscht dieses Eingangssteuersignal, wird der Speicher in seinen ursprünglichen bzw. Ausgangszustand zurückgesetzt sowie die Anzeige 11 auf Null gesetzt

Es ist nun die Funktion des Schaltgerätes unter Verwendung des Zählgliedes der Einrichtung 4 beschrieben, wobei das Zeitglied dann überbrückt ist.

w Es sei auch hier für den weiteren Wandler 6 der Anfangszustand vorhanden, wie er in Verbindung mit dem Zeitglied genannt ist. Dies gilt auch für den ersten Wandler 3. An der Einrichtung 4 wird an der Eingabe 10 eine Zahl eingestellt, die der Anzahl der eintreffenden

i'-> Ereignisse in Form von Impulsen entspricht. Es treffen nunmehr am Anschluß X des Schaltgerätes die fluidischen Impulse ein, die im Wandler 3 in entsprechende elektrische Impulse umgesetzt werden, die wiederum das Zählglied beaufschlagen, was an der Anzeige 11 abzulesen ist. Ist dort die als Sollwert an der Eingabe 10 eingestellte Ereigniszahl erreicht, wird wiederum die monostabile Kippstufe 5 mit dem Ausgangssignal des Zählgliedes beaufschlagt, wodurch der weitere Wandler 6 wie vorstehend beschrieben beaufschlagt wird und dementsprechend arbeitet. Auch in diesem Fall kann so vorgegangen werden, daß, wenn am Anschluß X keine fluidischen Impulse mehr anstehen, sowohl der weitere Wandler 6 als auch das Zählglied manuell in ihren Ausgangszustand zurückge-

ϊ° stellt werden. Hinsichtlich dieser Rückstellung kann alternativ auch so vorgegangen werden, daß dies durch externe Signale oder Steuerimpulse erfolgt. Dies ist in der Zeichnung beim weiteren Wandler 6 symbolisch mit 13' angedeutet.

⁵^ Der Betrieb des weiteren Wandlers 6 kann auch dahingehend modifiziert werden, daß hierfür zusätzliche Steuerhilfsleitungen Λ'und X' vorgesehen sind, die von den Anschlüssen A bzw. X abgehen.

Ein für diesen Betrieb geeigneter Wandler in Form

^b0 eines Fluidventiles kann einen Differenzkolben aufweisen. Dessen Vorrangstellung ist grundsätzlich durch die Feder 13 gewährleistet, wenn nicht gleichzeitig der Kurzimpuls von der Kippstufe 5 und ein Impuls oder dergleichen über die Hilfsleitung X' auf den Differenzkolben wirken. Durch Umschalten des den Differenzkolben aufweisenden Speichers im Wandler 6. und zwar aufgrund eines Impulses von der Kippstufe 5, wird über die Hilfsleitung A'gegen die Feder 13 gleichzeitig ein

weiterer Halteimpuls gesetzt, dessen Wert jedoch schwächer ist als derjenige über die Hilfsleitung X'. Wird das Eingangssteuersignal am Anschluß X gelöscht, bewirkt die dann vorherrschende Kraft der Feder 13 die Rückstellung des Differenzkolbens in seine Ausgangsstellung. Gleichzeitig wird der Speicher über die Hilfsleitung A 'entlüftet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltgerät zur Bereitstellung von fluidischen Ausgangssignalen, bei dem ein erster, mit fluidischen Eingangssignal beaufschlagter Wandler einer mit einem Zählglied versehenen elektrischen Einrichtung vorgeschaltet ist, die die gewandelten Signale nach Ablauf einer an ihr einstellbaren Zeitspanne oder eines Ereigniswertes in Form eines Steuersignales zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (4) aus einem kombinierten, umschaltbaren Zeitwerk besteht, das sich aus einem Zeitglied vom Transistoroder Quarztyp und aus dem Zählglied zusammensetzt, daß dem Zeitwerk eine monostabile Kippstufe

(5) nachgeschaltet ist und daß die Kippstufe mit einem weiteren Wandler (6) mit einem fluidischen, durch das kurzzeitige Steuersignal der Kippstufe (5) setzbaren Speicher zur Umsetzung des elektrischen Steuersignaies des Zeitwerkes in ein fluidisches Ausgangssignal verbunden ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrischen Bauteile des Gerätes eine abschaltbare Gleichstromquelle (7) vorgesehen ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromquelle (7) eine Solarzelle (7a) zur Energieerhaltung zugeordnet ist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher des weiteren Wandlers

(6) durch Löschen des auf den ersten Wandler (3) wirkenden Eingangssignales oder durch ein externes Signal in seinen Anfangszusttnd zurücksetzbar ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitwerk durch Löschen des auf den ersten Wandler (3) wirkenden Eingangssignales oder durch ein externes Ausgangssignal in seinen Anfangszustand zurücksetzbar ist.