DE3121841C2

DE3121841C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung zweier verschiedener Meßwerte bzw. der oberen und unteren Grenze eines Meßwerts

Info

Publication number: DE3121841C2
Application number: DE19813121841
Authority: DE
Inventors: Dominique 8000 Amiens Labesse; Alain Noiret
Original assignee: Honeywell SA
Current assignee: Honeywell SA
Priority date: 1981-06-02
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE3121841A1

Description

Tr2 sind über eine Logikschaltung auf die Eingänge R und Seines flS-Flip-Flops FFgeführt. Die Logikschaltung besteht aus zwei Invertern /1, /2 und zwei NOR-Gattern Gl, G 2. Sie hat die Aufgabe, zu verhindern, daß an beiden Eingängen R und S des Flip-Flops FF L-Signale auftreten, .vas zu einem Undefinierten Zustand führen würde. Zu diesem Zweck ist jedem Eingang R und S des Flip-Flops FF ein NOR-Gatter G1 bzw. G2 vorgeschaltet, das an ein.m Eingang von dem Ausgangssignal des einen Operationsverstärkers Tr 1 bzw. Tr 2 und an dem anderen Eingang von dem invertierten Ausgangssignal des jeweils anderen Operationsverstärkers Tr 2 bzw. TrI beaufschlagt wird. Der Ausgang Qdes Flip-Flops FFist über einen Widerstand R und einen Kondensator Can Masse gelegt, so daß an dem Spannungsteilerpunkt zwischen Widerstand R und Kondensator Cdas jeweilige L- bzw. O-Signai verzögert auftritt. Das Signal an diesem Spannungsteilerpunkt wird zusätzlich benutzt, um den Umschalter SWund die beiden Schalter NC'und WC zu steuern. _

Mit dem Ausgang Q des Flip-Flops FF ist ferner eine Überwachungsschaltung MC verbunden. Diese Überwachungsschaltung MC umfaßt einen ersten Transistor Ti, der mit seinem Emitter an Massepotential und mit seinem Kollektor über einen Widerstand Λ 1 an eine positive Betriebsspannung +V angeschlossen ist. Der Kollektor des ersten Transistors Π ist mit den Basen eines zweiten Transistors T2 und eines dritten Transistors 7"3 verbunden. Der zweite und der dritte Transistor T2 und 7"3 weisen einen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyp auf, wobei der Kollektor des npn-Transistors T2 an die positive Betriebsspannung +V und der Kollektor des pnp-Transistors T3 an das Massepotential angeschlossen ist. Der erste Transistor Ti ist ebenso wie der zweite Transistor T2 ein npn-Transistor. Die Emitter des zweiten und dritten Transistors Γ2 und T3 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand R 2 und die Reihenschaltung einer Diode Di und eines ersten Kondensators CI an das Massepotential angeschlossen. Der Diode D i ist die Reihenschaltung aus einer weiteren Diode D 2 und eines zweiten Kondensators C2 parallelgeschaltet. Parallel zu dem zweiten Kondensator C2 ist eine Relaisspule RS angeordnet.

Aus dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Schaltungsanordnung ergibt sich folgende Wirkungsweise:

Es sei angenommen, daß die Schaltungsanordnung gerade den dargestellten Zustand eingenommen hat. In diesem Fall wird die Meßspannung Un über den Umschalter SWdem positiven Eingang des Operationsverstärkers Tr 1 zugeführt und mit der am negativen Eingang anliegenden Referenzspannung U_rei, verglichen. Unter der Voraussetzung, daß die Meßspannung nicht den Grenzwert überschreitet, gibt der Operationsverstärker Tr i an seinem Ausgang ein L-Signal aus. Dieses L-Signal stellt das_RSFIip-Flop FF zurück, so daß an seinem Ausgang C? ein L-Signal und an seinem Ausgang Q ein O-Signal auftritt. Dem Eingang 5 des Flip-Flops FF wird ein O-Signal zugeführt, da der Operationsverstärker Tr 2 einerseits mit der Referenzspannung \irei2 und andererseits über den Schalter NC mit einer festen Spannung + U beaufschlagt wird, wobei beide Spannungen so gewählt sind, daß am Ausgang des Operationsverstärkers das gewünschte O-Signal auftritt _

Das am Ausgang Q auftretende L-Signal baut sich auf

Grund des RC- Verzögerungsgliedes nur verzögert über dem Kondensator C auf und betätigt, nachdem es einen bestimmten Pegel erreicht hat den Umschalter SW sowie die beiden Schalter NOund NC.

Das heißt es wird nunmehr dem Operationsverstärker 7>2 die Meßspannung Un zugeführt, wobei

ίο gleichzeitig der mit der Meßspannung beaufschlagte Eingang über den nunmehr geöffneten Schalter NC von der festen Spannung + U abgetrennt ist Umgekehrt ist nunmehr der Schalter NO geschlossen, so daß der Operationsverstärker TrX die Referenzspannung U_rei\

mit der festen Spannung +U vergleicht Jetzt gibt der Operationsverstärker Tr i ein O-Signal aus, während der Operationsverstärker Tr2 das L-Signal ausgibt. Diese Signale sind in der Zeichnung in Klammern angeschrieben. Entsprechend schaltet nunmehr der Ausgang Q auf das O-Signal um, welches über dem

Kondensator C verzögert wirksam wird und bei Erreichen eines bestimmten Pegels den eingezeichneten Zustand der Schaltung wieder herbeiführt

Der Ausgang Q schaltet bei dieser Betriebsweise abwechselnd den ersten Transistor Tt aui und ein. Bei eingeschaltetem Transistor 7"1 ist auch der zweite Transistor T2 mit gleichem Leitfähigkeitstyp eingeschaltet. Es ergibt sich somit ein Strompfad zwischen positiver Betriebsspannung +V und Massepotential,

der über den Transistor Γ2, den Widerstand R 2, die Diode D I und den Kondensator Cl verläuft. Der erste Kondensator Cl wird hierbei in der Weise aufgeladen, wie dies durch das positive Vorzeichen angedeutet ist

Im nächsten Schaltzustand des /fS-Flip-Flops FFwird der erste Transistor Π gesperrt, wodurch der dritte Transistor T3 in den leitenden Zustand gelangt. Nunmehr entlädt sich der erste Kondensator Cl über die Diode D2, den zweiten Kondensator C2, den Widerstand R2 und den dritten Transistor Γ3. Hierbei wird der zweite Kondensator C2 in der Weise aufgeladen, wie dies durch das positive Vorzeichen angedeutet ist. Diese Auladung des zweiten Kondensators C2 bewirkt einen Selbsthalteeffekt für die Relaisspule RS. Bedingung für die Selbsthaltung der Relaisspule RS ist jedoch die zyklische Aufladung des zweiten Kondensators C2. Wenn daher der Ausgang des ÄS-Flip-Flops FF nicht zyklisch umschaltet, sei es, weil der Grenzwert der überwachten Temperatur überschritten wird oder weil irgendeine Komponente des Schaltkreises ausgefallen ist, so wird der zweite Kondensator C2 nicht mehr zyklisch aufgeladen; vielmehr kann sich dieser entladen, so daß der durch die Relaisspule RS gehaltene Kontakt abfällt. Dieser Kontakt kann in nicht näher dargestellter Weise auf ein Stellglied des überwachten Systems einwirken.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines teilweise schematisierten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es liegt auf der Hand, daß insbesondere die mit mechanischen Kontakten dargestellten Schalter durch entsprechende Halbleiterschalter, wie beispielsweise MOS-Feldeffekttransistoren, verwirklicht werden können. Darüber hinaus ist es dem Fachmann an die Hand gegeben, anstatt der Operationsverstärker andere Schwellwertglieder zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung zweier verschiedener Meßwerte bzw. der oberen und unteren Grenze eines Meßwertes, mit jeweils einem Schwellwertschalter, dessen einer Eingang von einer festen Referenzspannung beaufschlagt wird und an dessen anderen Eingang abwechselnd der Meßwert bzw. eine feste Hilfsspannung gelegt wird und mit to einer auf die Umschaltung des Schwellwertschalters ansprechenden Schaltung, gekennzeichnet d u rc h ein V?S-Flip-Flop (FF), dessen beide Eingänge (R, Sauber eine Logikschaltung (11, /2, C 1, C 2) mit den Ausgängen der Schwellwertschalter (Tr \, Tr2) verbunden sind und dessen einer Ausgang (Q) einmal an eine Impulsüberwachungsschaltung (MC) und zum anderen an einen Umschalter (SW) angeschlossen ist, der abwechselnd den Meßwert (Un) an den einen Eingang des jeweiligen Schwellwertschalters legt, der gerade von der festen Hilfsspannung (U+) abgetrennt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des RS- Flip- Flops (FF)e\n Verzögerungsglied (R, Qangeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung ein NOR-Gatter (Gi, G 2) an jedem Eingang des /?S-Flip-Flops (FF) aufweist, dem das Ausgangssignal des einen Schwellwertschalters jeweils direkt und des anderen Schwellwertschalters jeweils invertiert zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Schaltern im Eingangszweig eines jeden Schwellwertschalters (Tr 1, Tr 2) der eine mit Arbeitskontakt (NO)und der andere mit Ruhekontakt (NC)ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsüberwachungsschaltung (MC) einen ersten von dem Ausgangssignal des RS- Flip- Flops (FF)beaufschlagten Transistor (Ti) aufweist, dessen Ausgangsspannung auf die Basen von zweiten und dritten Transistoren (T2, T3) unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps geführt ist, wobei der zweite Transistor (T2) im Ladestromkreis eines ersten Kondensators (Ci) angeordnet ist und der dritte Transistor (T3) die Entladung des ersten Kondensators (C 1) über einen zweiten Kondensator (C2) steuert, dessen zyklische Aufladung zum Halten einer das Stellglied betätigenden Relaisspule (RS) herangezogen wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (T2) an die Betriebsspannung ( + V) angeschlossen ist, daß die Emitter des zweiten Transistors (T2) und des dritten Transistors (T3) miteinander verbunden sind und der Kollektor des dritten Transistors (T3) an Bezugspotential gelegt ist, daß beide Emitter über eine erste Diode (Di) und den ersten Kondensator (Ci) an Masse gelegt sind, daß der ersten Diode (D I) die Reihenschaltung einer zweiten Diode (Dl) und des zweiten Kondensators (C2) parallelgeschaltet ist und daß parallel zu dem zweiten Kondensator (C2) die b5 Relaisspule (RS) angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung kann beispielsweise dazu dienen, eine obere und untere Grenztemperatur eines Heizkreislaufes zu überwachen. Die Schaltungsanordnung hat dann die Aufgabe, ein Stellglied abzuschalten, wenn die Grenztemperatur überschritten wird. Darüber hinaus sollte aber auch das Stellglied abgeschaltet werden, wenn irgendeine Komponente der Schaltungsanordnung ausfällt.

Aus der DE-OS 23 36 769 ist ein dynamischer Grenzwertmelder bekannt, bei dem zur Erzielung einer gewissen Eigensicherheit ein Schwellwertschalter einmal von einer festen Referenzspannung und zum anderen abwechselnd von der Meßspannung bzw. von einer festen Hilfsspannung beaufschlagt wird. Hierbei bewirkt ein elektronischer Umschalter die Umschaltung zwischen Meß- und Hilfsspannung. Bei Überschreitung eines Grenzwertes durch die Meßspannung gibt der Schwellwertschalter ein konstantes Signal aus. Gleiches gilt bei einem Ausfallen des Schwellwertschalters bzw. des elektronischen Umschalters.

Ausgehend von dieser bekannten Schaltung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Schaltung so auszubilden, daß zwei verschiedene Meßwerte bzw. die obere und untere Grenze eines Meßwertes überwacht werden können, wobei die die Umschaltung bewirkende Schaltung dem Grenzwertmelder nachgeschaltet ist und mit überwacht wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand der einzigen Figur der Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung näher beschrieben.

Ein Widerstand Rn mit temperaturabhängiger Kennlinie überwacht beispielsweise die Wassertemperatur eines Motor-Kühlsystems. Hierbei soll bei Erreichen einer oberen oder unteren Grenztemperatur in bestimmter Weise auf ein Stellglied eingewirkt werden. Zu diesem Zweck ist der Meßwiderstand Rn in Reihe zu einem weiteren Widerstand Rb geschaltet und diese Reihenschaltung ist zwischen einer positiven Betriebsspannungsquelle + U und Massepotential angeordnet. Die über den Meßwiderstand R_n abgegriffene Meßspannung Un wird über einen Umschalter SW jeweils einem Eingang eines Operationsverstärkers Tr 1 bzw. Tr 2 zugeführt. Die jeweils zweiten Eingänge dieser Operationsverstärker sind an eine Referenzspannung Urefibzw. Unfi angeschlossen. Die an die Meßspannung Un anschließbaren Eingänge der beiden Operationsverstärker Tr i und Tr2 sind zusätzlich über Schalter NO und NC an eine feste Spannung + U anschließbar. Die Schalter NO und NC werden gegenläufig betätigt, d. h. der Schalter NO ist ein Schaller mit Arbeitskontakt, während der Schalter /VCein Schalter mit Ruhekontakt ist. Auf diese Weise kann immer dann, wenn der Umschalter SWdie Meßspannung Un an einen Eingang des Operationsverstärkers TrI bzw. Tr 2 anlegt, dieser Eingang über den Schalter NO bzw. NC von der festen Spannung +U abgetrennt werden. Durch eine weitere nicht dargestellte Beschallung arbeiten die Operationsverstärker Tr 1 und 7>2 als Schwellwertschalter, wobei beide Schwellwertschalter bei einer Beaufschlagung mit dem Meßwert immer dann ein L-Signal ausgeben, wenn der Meßwert im zulässigen Bereich liegt und den Grenzwert nicht überschreitet.

Die Ausgänge beider Operationsverstärker Tr i und