DE3044047C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung
nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Steuereinrichtung dient vorzugsweise der
Steuerung eines Ölbrenners und ist in der prioritätsälteren
DE-OS 30 41 521 dargestellt und beschrieben. Dort
sind in den Betätigungszweigen von kritischen Lasten
wenigstens zwei Relaiskontakte von verschiedenen Relais in
Reihe geschaltet, und die Potentiale hinter den Relaiskontakten,
die nach einem Zeitprogramm betätigt werden,
werden durch einen Mikroprozessor überwacht, so daß beim
Anschweißen eines Kontaktes durch Auftrennung eines in
Reihe geschalteten Kontaktes die Betätigung der kritischen
Last unterbunden werden kann.
Ausgehend von dieser älteren Steuereinrichtung ist es die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese eine Sicherheitseinrichtung
aufweisende Steuereinrichtung dahingehend weiterzubilden,
daß durch Überwachung eines weiteren Bereiches
der Steuereinrichtung ohne großen Aufwand deren Sicherheit
vergrößert wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß
der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuereinrichtung
sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand der einzigen Figur der beiligenden Zeichnung sei
im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
beschrieben.
Die in der einzigen Figur dargestellte, stark vereinfachte
Brenneranordnung umfaßt einen Hauptbrenner, der über ein
Haupt-Brennstoffventil 24 gespeist wird, einen über ein Pilotventil
26 gespeisten Pilotbrenner, eine Zündeinrichtung 25 und
einen Flammenfühler 20. Die Ventile 24 und 26 und die Zündeinrichtung
25 werden durch entsprechende Relaiskontakte K 4, K 3 und K 2
gesteuert, die alle aus einer Spannungsversorgungsquelle über
einen normalerweise geschlossenen Schalter SW 1, einen Thermostatschalter
SW 2 und einen Kontakt (Sicherheitskontakt) K 1 gespeist werden.
Der Schalter SW 1 öffnet, wenn der Druck in der Brennstoffleitung
zu stark abfällt. Die Kontakte K 1 bis K 4 werden durch vier entsprechende
Relais RL 1 bis RL 4 gesteuert. Alle Relaiskontakte K 1 bis K 4 sind
geöffnet, wenn die zugeordneten Relais RL 1 bis RL 4 von der Spannung abgetrennt
sind. Die Relais RL 1 bis RL 4 werden durch einen Mikroprozessor
65 gesteuert.
Soweit es die Brennerkomponenten 20 und 24 bis 26 betrifft, so
ist deren Betriebsweise als herkömmlich anzusehen. Wenn der
Thermostatschalter SW 2 schließt, so wird dies vom Mikroprozessor
65 erfaßt, welcher daraufhin das Relais RL 1 an
Spannung legt, wodurch der Sicherheitskontakt K 1 geschlossen
wird. Anschließend werden die Relais RL 2 bis RL 4 in geeigneten
Zeitpunkten an Spannung gelegt, um dem Pilotbrenner Brennstoff
zuzuführen, den Pilotbrenner zu zünden und dem Hauptbrenner
Brennstoff zuzuführen, wenn der Flammenfühler 20 die Bildung einer
Flamme feststellt. Das den Pilotbrenner speisende Pilotventil 26
und die Zündeinrichtung 25 können am Ende der Einschaltfolge
geschlossen bzw. von der Spannung abgetrennt werden. Selbstverständlich
werden alle Brennerkomponenten 20 und 24 bis 26 von der Spannung abgetrennt,
d. h. insbesondere die Ventile 24 und 26 geschlossen,
wenn eine vorbestimmte Zeit verstreicht, in der entweder keine
Flamme gebildet wird oder die Flamme verschwindet.
Dem Mikroprozessor 65 wird Information über den Zustand der
Brennerkomponenten 20 und 24 bis 26 und des direkt zugeordneten Schaltkreises
mittels einer Gruppe von Überwachungselementen (Verstärker) 23, 45, 45′, 45″,
61 und 68 zugeführt. Die Verstärker 23 und 68 können herkömmliche
Verstärker sein. Die Verstärker 45, 45′, 45″ und 61 sind
vorzugsweise potentialtrennende Verstärker, mittels derer eine
Informationsübertragung ohne elektrische Kopplung erfolgt. Diese
potentialtrennenden Verstärker 45, 45′, 45″ und 61 können durch Optokoppler,
Reedrelais oder in geeigneten Fällen durch gesonderte Kontakte
gebildet werden, die durch die Relais RL 1 bis RL 4 gesteuert
werden.
Verschiedene dieser Verstärker 23, 45, 45′, 45″, 61 und 68 gestatten dem Mikroprozessor 65
eine unmittelbare Überwachung des fortschreitenden Einschaltvorganges
des Brennersystemes, wobei bestimmte Prüfungen ausgeführt
werden können, durch die festgestellt wird, ob der Schaltkreis
richtig arbeitet. Im einzelnen startet die Systemauslösung bei
geöffnetem Thermostatschalter SW 2, wobei alle weiteren Relais von der
Spannung abgetrennt sind. Das Schließen des Thermostatschalters SW 2 wird
durch den Mikroprozessor 65 über den Verstärker 68 erfaßt, und
der Mikroprozessor 65 prüft sodann mittels des Verstärkers 45, ob
der Sicherheitskontakt K 1 geöffnet ist, was der Fall sein soll.
Als nächstes legt der Mikroprozessor 65 das Relais RL 1 in einer
später noch näher zu erläuternden Weise an Spannung und
prüft sodann über den Verstärker 45, ob der Sicherheitskontakt
K 1 geschlossen ist. Er prüft weiter über die Verstärker 45′,
61 und 45″, ob die Kontakte K 2 bis K 4 geöffnet sind. Der Mikroprozessor
65 erregt sodann während der Einschaltphase in der geeigneten
Reihenfolge die Relais RL 2 bis RL 4, wobei überprüft
wird, ob die Kontakte K 2 bis K 4 zu den richtigen Zeitpunkten
öffnen und schließen und ob die Flamme im Verlauf dieser
Schaltmaßnahmen gebildet wird. Das Auftreten der Flamme wird
über den Verstärker 23 dem Mikroprozessor 65 mitgeteilt.
Der Mikroprozessor 65 steuert einen herkömmlichen Sicherheitsschaltkreis
73 an, dessen Zustand dem Mikroprozessor 65 zurückgemeldet
wird. Der Sicherheitsschaltkreis 73 steuert ferner eine
Halbleiter-Schalteinrichtung 76, die ihrerseits das Relais
RL 1 ansteuert. Das Ausgangssignal der Halbleiter-Schalteinrichtung
76 ist über einen Verstärker 86 auf den Mikroprozessor 65
zurückgeführt. Eine Freilaufdiode 87 ist dem Relais RL 1 parallel
geschaltet, um die Halbleiter-Schalteinrichtung 76 zu schützen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der Mikroprozessor
65 die verbleibenden drei Relais RL 2 bis RL 4 direkt; in Wirklichkeit
sind jedoch Pufferverstärker und Freilaufdioden zwischen
dem Mikroprozessor 65 und diesen drei Relais RL 2 bis RL 4 vorgesehen, wobei
zur Vereinfachung auf deren Darstellung verzichtet wurde.
Das Relais RL 1 ist ein Sicherheitsrelais und sein Kontakt K 1 dementsprechend
ein Sicherheitskontakt. Relais sind anfällig für
Fehlfunktionen und insbesondere ist es möglich, daß ihre Kontakte
in der Schließstellung kleben bleiben, da auf Grund eines
Stromüberschlages eine Verschweißung der Kontakte erfolgen kann.
Wenn die Kontakte K 2 bis K 4 in jedem Fall zuverlässig arbeiten
würden, so wären sie ausreichend für die Steuerung der Brennerkomponenten,
und der Kontakt K 1 wäre nicht erforderlich. Der
mögliche Ausfall der drei Relais RL 2 bis RL 4 kann jedoch
zu einer gefährlichen Fehlfunktion führen. Beispielsweise kann
das Haupt-Brennstoffventil 24 im Falle des Erlöschens der Flamme
geschlossen bleiben, so daß aus diesem Grund das Sicherheitsrelais
RL 1 mit dem Sicherheitskontakt K 1 vorgesehen ist. Dieser
Sicherheitskontakt K 1 ist so angeordnet, daß bei seinem Öffnen
alle Brennerkomponenten 24 bis 26 von der Spannung abgetrennt werden und
somit auch die Ventile 24 und 26 schließen. Wie zuvor
erwähnt, können die Kontakte K 2 bis K 4 am Beginn der Einschaltfolge
des Brenners alle überprüft werden.
Das Sicherheitsrelais RL 1 mit seinem Kontakt K 1 kann jedoch
selbst einer Fehlfunktion unterliegen. Der Kontakt K 1 wird, wie
zuvor erwähnt, während der Einschaltfolge mittels des Verstärkers
45 überprüft, nachdem der Thermostatschalter SW 2 geschlossen ist.
Tatsächlich wird das Relais RL 1 mit seinem Kontakt K 1 zyklisch
betätigt. Während jeder Brenner-Einschaltfolge wird der Kontakt
K 1 geschlossen, während einer Vorspülperiode des Zyklus geöffnet,
geprüft und erneut geschlossen. Da dies ohne Laststrom erfolgt,
ist die Wahrscheinlichkeit gering, daß der Kontakt K 1 des Sicherheitsrelais
RL 1 infolge Anschweißens hängen bleibt. Somit behält
dieser Kontakt K 1 die Funktion eines Sicherheitskontaktes bei, wenn
irgendeiner der Kontakte K 2 bis K 4 der Relais RL 2 bis RL 4 ausfallen
sollte.
Das Sicherheitsrelais RL 1 kann seinerseits ebenfalls einer
Fehlfunktion unterliegen, da die Halbleiter-Schalteinrichtung 76
ausfallen und das Relais RL 1 permanent an die Spannung angeschlossen
bleiben kann. Um diese Möglichkeit zu überprüfen,
schaltet der Mikroprozessor 65 im Normalbetrieb des Relais RL 1,
wenn dieses an Spannung liegt, periodisch kurzfristig die Halbleiter-
Schalteinrichtung 76 aus. Diese momentane Ausschaltung
dauert nicht lange genug, um den Kontakt K 1 öffnen zu können,
was einerseits auf die mechanische Trägheit des Relais RL 1 und andererseits
auf den Strom zurückzuführen ist, der während einer
kurzen Zeitdauer über das Relais RL 1 und die Freilaufdiode 87
fließt. Somit bleibt die Betriebsweise des Brenners durch diese
Maßnahme unbeeinflußt. Der Mikroprozessor 65 erfaßt jedoch das
Ausgangssignal der Halbleiter-Schalteinrichtung 76 über den Verstärker
86 und er stellt somit fest, daß das Relais RL 1 tatsächlich
für einen Augenblick von der Spannung abgetrennt wird. Wenn
die Halbleiter-Schalteinrichtung 76 ausfällt und das Relais RL 1
nicht kurzfristig von der Spannung abgetrennt wird, so wird dies
durch den Mikroprozessor 65 erfaßt, der daraufhin die drei anderen
Relais RL 2 bis RL 4 von der Spannung abtrennt und somit das Brennersystem
ausschaltet.
Claims (3)
- Steuereinrichtung, insbesondere für eine Ölbrennersteuerung, mit einer elektrischen Sicherheitseinrichtung, welche als Zeitgeber- und Steuerlogikeinrichtung zur Betätigung mehrerer Relais nach einem Zeitprogramm einen Mikroprozessor aufweist und wobei die Relais über ihre Kontakte die Stromzufuhr zu Lasten steuern, dadurch gekennzeichnet,
- a) daß der Mikroprozessor (65) über eine Halbleiter-Schalteinrichtung (76) ein Sicherheitsrelais (RL 1) ansteuert, über dessen Kontakt (K 1) die Stromzuführung zu den einzelnen Lasten (24, 25, 26) unterbrochen werden kann,
- b) daß Überwachungselemente (45, 86) die jeweiligen Schaltzustände der Halbleiter-Schalteinrichtung (76) und des Kontaktes (K 1) des Sicherheitsrelais (RL 1) feststellen und an den Mikroprozessor (65) rückmelden,
- c) daß vor Ansteuerung der Lasten (24, 25, 26) das Sicherheitsrelais (RL 1) durch den Mikroprozessor (65) angesteuert wird und
- d) daß während der Ansteuerung der Lasten (24, 25, 26) das Sicherheitsrelais (RL 1) periodisch so kurzzeitig von von der Spannungsversorgung abgetrennt wird, daß es trägheitsbedingt nicht anspricht, die Betätigung der Halbleiter-Schalteinrichtung (76) aber über das zugeordnete Überwachungselement (86) festgestellt und an den Mikroprozessor (65) zurückgemeldet wird.
- 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Überwachungselemente (45′, 45″, 61) zur Überwachung der die Lasten (24, 25, 26) betätigenden Relaiskontakte (K 2 bis K 4) und zur Rückmeldung des jeweiligen Zustands an den Mikroprozessor (65).
- 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselemente (45′, 45″, 61) potentialtrennende Funktion aufweisen.
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