DE3142977A1 - SIGNAL PROCESSING CIRCUIT - Google Patents
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Description
Signal-AufbereitungsschaltungSignal conditioning circuit
Die Erfindung bezieht sich auf eine Signal-Aufbereitungsschaltung zur eigensicheren Verarbeitung von Signalen eines mit Gleichspannung arbeitenden Fühlers.The invention relates to a signal conditioning circuit for the intrinsically safe processing of signals from a DC voltage working feeler.
Solche Fühler werden z.B. in Flammenwächtern von OeI- bzw. Gasbrennern zum Ueberwachen und Anzeigen des Vorhandenseins einer Flamme verwendet. Diese Flammenwächter müssen zusammen mit ihren Fühlern weitgehend eigensicher sein, das heisst, jeder mögliche Defekt eines Bauteiles muss durch das Signal "Flamme erloschen" angezeigt werden.Such sensors are used e.g. in flame detectors from OeI resp. Gas burners used to monitor and indicate the presence of a flame. These flame guards have to work together be largely intrinsically safe with their sensors, which means that every possible defect in a component must be triggered by the "Flame extinguished "are displayed.
Die Selbstüberwachung kann erfolgen durch Ueberprüfung des Flammenwächters auf seine Funktionsfähigkeit vor jeder Inbetriebsetzung der Anlage. Ferner sind auch Anlagen mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Flammenwächtern verwendet und auf dauernd gleichsinnige Signalgabe überwacht worden.Self-monitoring can be done by checking the The flame detector to ensure that it is working properly before each start-up the plant. Systems with two independently working flame monitors are also used and been monitored for continuous signaling in the same direction.
Ausserdem sind Flammenwächter bekannt, bei denen mittels Prüftakt in gewissen Zeitabständen das ordnungsgemässe Abschalten des Flammenwächters überprüft wird, wobei ein weiteres Relais die Speisung des Brennstoffventils bzw. ein zusätzlicher Elektromagnet die Unterbrechung der Fühlerbeleuchtung während der Prüfzeit übernimmt. Ein Flammenwächter der letzteren Art mit einer Signal-Aufbereitungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der DE-Patentanmeldung P 30 26 787.9 bereits vorgeschlagen worden.In addition, flame monitors are known in which the proper shutdown by means of a test cycle at certain time intervals of the flame monitor is checked, with another relay supplying the fuel valve or an additional electromagnet takes over the interruption of the sensor lighting during the test period. A flame guard of the latter type with a signal conditioning circuit according to the preamble of claim 1 is already in DE patent application P 30 26 787.9 has been proposed.
Alle diese Lösungen sind mit einem relativ hohen Aufwand verbunden, wobei die letztgenannten noch den Nachteil aufweisen, dass die Relais bzw. die Elektromagnete zur Erzielung einerAll of these solutions are associated with a relatively high level of effort, the latter still having the disadvantage that the relays or the electromagnets to achieve a
PA 2167/DE/15.1O.1981PA 2167 / DE / 15.10.1981
möglichst kurzen Fehlererkennungszeit mit einer hohen Schalthäufigkeit betrieben werden.Shortest possible error detection time with a high switching frequency operate.
Aufgabe und Lösung
5 Task and solution
5
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signal-Aufbereitungsschaltung zur eigensicheren Verarbeitung von kleinen Fühlergleichspannungen zu finden, welche im Dauerbetrieb die erwähnten Nachteile vermeidet und fähig ist, den !m angegebenen Stand der Technik beschriebenen Flammenrelais-Kreis oder eine ähnliche Schaltung zu steuern, ohne dass dabei Gleichspannungs-Driftprobleme auftauchen.The invention is based on the object of a signal conditioning circuit for the intrinsically safe processing of small sensor DC voltages, which in continuous operation the mentioned Avoids disadvantages and is able to use the flame relay circuit or a control a similar circuit without causing DC voltage drift problems Pop up.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the stated object is achieved by the characteristics of claim 1 specified features solved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Flammenwächters,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Signal-Aufbereitungsschaltung,
Fig. 3 ein Impulsdiagramm eines Impulsgenerators.1 shows a block diagram of a flame monitor, FIG. 2 shows a circuit diagram of a signal conditioning circuit,
Fig. 3 is a timing diagram of a pulse generator.
Gleiche Bezugszahlen bezeichnen in allen Figuren der Zeichnung gleiche Teile.The same reference numbers denote the same parts in all figures of the drawing.
Beschreibung der Fig. 1Description of Fig. 1
Ein mit Gleichspannung betriebener bzw. Gleichspannung abgebender Fühler, der im folgenden verallgemeinernd Gleichspannungsfühler 1 genannt wird und im vorliegenden Beispiel ein lichtelektrischer Fühler ist, der von der Flamme eines OeI- bzw. Gasbrenners beleuchtet wird, speist zweipolig eine Signal-Aufbereitungsschaltung 2, welche zweipolig von einem ersten Speise-PA 2167A sensor operated with direct voltage or emitting direct voltage, referred to below as a generalized direct voltage sensor 1 and in the present example is a photoelectric sensor that is activated by the flame of an oil or Gas burner is illuminated, feeds a two-pole signal conditioning circuit 2, which is bipolar from a first feed PA 2167
gerät 3, dessen positiver Pol z.B. am Massepotential liegt, mit einer negativen ersten Speisegleichspannung -IL gespeist wird. Die Signal-Aufbereitungsschaltung 2 steuert ihrerseits zweipolig über einen Retaisschaltverstärker 4 den Eingang eines Flamrnenrelais-Kreises 5. Der Relaisschaltverstärker 4 und der Flammenrelais-Kreis 5 werden zweipolig von einem gemeinsamen zweiten Speisegerät 6 mit einer positiven zweiten Speisegleichspannung IL gespeist. Der negative Pol des Speisegerätes 6 ist dabei mit dem positiven Pol der negativen ersten Speisegleichspannung -U verbunden. Eine Netzwechselspannung U., speist zweipolig über einen Einphasen-Transformator 7 beide Speisegeräte 3 und 6.device 3, the positive pole of which is e.g. at ground potential, is fed with a negative first DC supply voltage -IL. The signal conditioning circuit 2, for its part, controls two-pole Via a relay switching amplifier 4, the input of a flame relay circuit 5. The relay switching amplifier 4 and the flame relay circuit 5 are two-pole from a common second Supply device 6 with a positive second DC supply voltage IL fed. The negative pole of the supply device 6 is connected to the positive pole of the negative first DC supply voltage -U tied together. A mains alternating voltage U., feeds over two poles a single-phase transformer 7, both feed units 3 and 6.
Der Gleichspannungsfühler 1 ist z.B. eine für sichtbares oder UV-Licht empfindliche Zelle, deren Arbeitsspannung zu gering ist, um einen Schalttransistor direkt anzusteuern.The DC voltage sensor 1 is e.g. one for visible or UV light sensitive cell, the working voltage of which is too low to control a switching transistor directly.
Mit Ausnahme der Signal-Aufbereitungsschaltung 2 sind die in der Fig. 1 dargestellten Schaltungsteile aus dem angegebenen Stand der Technik bekannt; sie werden daher im folgenden nicht näher erläutert. Zum besseren Verständnis sei jedoch erwähnt, dass der Flammenrelais-Kreis 5 aus zwei (nicht gezeichneten), parallelen und einander entgegengesetzt gepolten Strompfaden besteht, die beide einen gemeinsamen Relaiskondensator aufweisen. Der erste Strompfad, welcher der Stromflussrichtung der positiven zweiten Speisegleichspannung LL entspricht, besteht in der angegebenen Reihenfolge aus der Reihenschaltung einer ersten Diode, einer Halte-Wicklung des Flammenrelais, einer zweiten Diode und des gemeinsamen Relaiskondensators. Der zweite Strompfad umfasst wiederum den Relaiskondensator, eine dritte Diode, eine Anzugs-Wicklung des Flammenrelais und eine vierte Diode, die ebenfalls alle in der angegebenen Reihenfolge in Reihe geschaltet sind. Die entsprechende, zugehörige zeichnerische Darstellung findet sich im angegebenen Stand der Technik, CH-Patentanmeldung 4708/80-3, Fig. 1, Bauteile 35 bis 41.With the exception of the signal conditioning circuit 2, the circuit parts shown in FIG. 1 are from the specified Prior art known; they are therefore not explained in more detail below. For a better understanding, however, it should be mentioned that the flame relay circuit 5 consists of two (not shown), parallel and oppositely polarized current paths exists, both of which have a common relay capacitor. The first current path, which corresponds to the direction of current flow corresponds to a positive second DC supply voltage LL, consists in the specified order of the series connection of a first Diode, a holding winding of the flame relay, a second Diode and the common relay capacitor. The second current path in turn includes the relay capacitor, a third diode, a pull-in winding of the flame relay and a fourth diode, all of which are also connected in series in the specified order are. The corresponding, associated graphic representation can be found in the stated prior art, CH patent application 4708 / 80-3, Fig. 1, components 35 to 41.
Funktionsbeschreibung der Schaltung nach Fig. 1 Functional description of the circuit according to FIG. 1
Die kleine Spannung des Gleichspannungsfühlers 1 wird in der Signal-Aufbereitungsschaltung 2 in eine Reihe von Schaltimpulsen umgewandelt, die den Eingang des Relaisschaltverstärkers 4 mit Hilfe eines Ausgangsschalters periodisch kurzschliessen. Der Ausgangsschalter des Relaisschaltverstärkers 4, z.B. ein bipolarer Transistor, schaltet im Rhythmus der Impulse den Flammenrelais-Kreis 5 kurz. Dessen beide Strompfade sind so ausgelegt, dass nur der zweite Strompfad das Flammenrelais zum Anziehen bringen kann, während der erste Strompfad lediglich einen Haltestrom für das Flammenrelais liefert.The small voltage of the DC voltage sensor 1 is in the The signal conditioning circuit 2 is converted into a series of switching pulses which are sent to the input of the relay switching amplifier 4 periodically short-circuit using an output switch. The output switch of the relay switching amplifier 4, e.g. a bipolar one Transistor, switches the flame relay circuit 5 short in the rhythm of the impulses. Both of its current paths are designed so that only the second current path can attract the flame relay, while the first current path only provides a holding current for the flame relay delivers.
Solange der Ausgangsschalter der Signal-Aufbereitungsschaltung 2 offen ist, ist auch der Ausgangsschalter des Relaisschaltverstärkers 4 offen und der gemeinsame Relaiskondensator wird über den ersten Strompfad geladen. Solange ein Ladestrom fliesst, wird das Flammenrelais, falLs es zu Beginn des Ladevorganges angezogen war, gehalten. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Ladevorgängen ist so gewählt, dass der Ladestrom des Relaiskondensators bei ordnungsgemässem Zustand der Schaltung jeweils gerade noch ausreicht, um das Halten des Flammenrelais zu bewirken. Im vorliegenden Beispiel darf der zeitliche Abstand höchstens 900 ms betragen .As long as the output switch of the signal conditioning circuit 2 is open, the output switch of the relay switching amplifier is also open 4 open and the common relay capacitor is charged via the first current path. As long as a charging current flows, it will Flame relay, if it is activated at the beginning of the charging process was held. The time interval between two charging processes is chosen so that the charging current of the relay capacitor at correct condition of the circuit is just enough to cause the flame relay to stop. in the In this example, the time interval must not exceed 900 ms.
Ist der Ausgangsschalter der Signal—Aufbereitungsschaltung 2 geschlossen, so ist auch derjenige des Relaisschaltverstärkers 4 geschlossen, der Flammenrelais-Kreis 5 kurzgeschlossen, und der gemeinsame Relaiskondensator entlädt sich über den zweiten Strompfad und erregt dadurch das Flammenrelais. Dessen Schaltkontakt zeigt im erregten Zustand das Vorhandensein einer Flamme an.Is the output switch of the signal conditioning circuit 2 closed, so that of the relay switching amplifier 4 is closed, the flame relay circuit 5 is short-circuited, and the common relay capacitor discharges via the second current path and thereby excites the flame relay. Its switch contact indicates the presence of a flame when excited.
Durch die Aüsgangsimpulse der Signal-Aufbereitungsschaltung 2 3c wird somit der Relaiskondensator periodisch geladen und entladen. Dies findet jedoch nur solange statt, wie alle Bauteile korrekt funktionieren und der Gleichspannungsfühler 1 eine Flamme wahrnimmt.The relay capacitor is thus periodically charged and discharged by the output pulses of the signal conditioning circuit 2 3 c. However, this only takes place as long as all components are functioning correctly and the DC voltage sensor 1 detects a flame.
Die Dauer des Entladestroms des Relaiskondensators sollte einen vorgegebenen Wert, z.B. annähernd 50 ms entsprechen. Ist sie wesentlich langer, etwa wegen irgendeines Fehlers, so wird der Kondensator zu stark entladen und ist dann nicht mehr fähig, den Haltestrom zu liefern. Ebenso darf diese Dauer nicht wesentlich kurzer sein, da der Relaiskondensator sich sonst zu wenig entlädt und der Ladestrom in der nachfolgenden Ladephase zu schwach ist, um das Flammenrelais zu halten.The duration of the discharge current of the relay capacitor should correspond to a specified value, e.g. approximately 50 ms. Is she much longer, for example because of some error, the Capacitor discharged too much and is then no longer able to deliver the holding current. Likewise, this duration must not be significant be shorter, as otherwise the relay capacitor will not discharge enough and the charging current will increase in the subsequent charging phase is weak to hold the flame relay.
Beschreibung der Fig. 2Description of Fig. 2
In der Fig. 2 speist der Gleichspannungsfühler 1 die Signal-Aufbereitungsschaltung 2, indem sein erster Pol über einen ersten Widerstand R1 mit einem ersten Pol des Eingangs eines Pi-Netzwerkes 8 verbunden ist, dessen Ausgang seinerseits den Steuereingang eines ersten Schalters 9 ansteuert. Der Eingangsquerzweig des Pi-Netzwerkes 8 besteht aus einem ersten Kondensator ""CI, sein Längszweig aus einer Induktivität 10 und sein Ausgangsquerzweig aus einem zweiten Schalter 11, dessen Steuereingang über einen zweiten Widerstand R2 mit dem Ausgang eines Impulsgenerators 12 verbunden ist. Der erste Schalter 9 enthält z.B. einen bipolaren Halbleiterschalter 13, dessen Basis als Steuereingang arbeitet und über einen dritten Widerstand R3 angesteuert wird, wobei der Basis-Emitter-Strecke eine Spannungsbegrenzungsdiode 14 parallelgeschaltet ist. Die Diodenkathode ist mit der Basis des bipolaren Halbleiterschalters 13 verbunden, während dessen Kollektor den einpoligen Ausgang der Signal-Aufbereitüngsschaltung 2 bildet. Der bipolare Halbleiterschalter 13 ist z.B. ein NPN-Transistor. Der zweite Schalter 11 ist z.B. ein N-Kanal-Feldeffekttransistor. Der zweite Pol des Gleichspannungsfühlers 1, der gemeinsame Pol des ersten Kondensators C1 und des zweiten Schalters 11, die Anode der Spannungsbegrenzungsdiode 14 und der Emitter des bipolaren Halbleiterschalters 13 sind miteinander verbunden und liegen am positiven Pol der negativen ersten Speisegleichspannung -U-, der z.B. mit dem Massepotential verbunden ist..In FIG. 2, the DC voltage sensor 1 feeds the signal conditioning circuit 2 by connecting its first pole via a first resistor R1 to a first pole of the input of a Pi network 8 is connected, the output of which in turn controls the control input of a first switch 9. The entrance branch of the pi network 8 consists of a first capacitor "" CI, its series branch from an inductance 10 and its output cross branch from a second switch 11, the control input of which is connected to the output of a pulse generator 12 via a second resistor R2. The first switch 9 contains e.g. a bipolar semiconductor switch 13, the base of which works as a control input and is controlled via a third resistor R3 is, wherein the base-emitter path, a voltage limiting diode 14 is connected in parallel. The diode cathode is with the Base of the bipolar semiconductor switch 13 connected, while the collector of the unipolar output of the signal processing circuit 2 forms. The semiconductor bipolar switch 13 is, for example, an NPN transistor. The second switch 11 is, for example, an N-channel field effect transistor. The second pole of the DC voltage sensor 1, the common pole of the first capacitor C1 and the second Switch 11, the anode of the voltage limiting diode 14 and the emitter of the bipolar semiconductor switch 13 are connected to one another and are connected to the positive pole of the negative first DC supply voltage -U-, which is e.g. connected to the ground potential is..
Der Impulsgenerator 12 besteht aus einem ersten astabilen Multivibrator
15, dessen Ausgang den Steuereingang eines nachgeschalteten ersten monostabilen Multivibrators 16 speist, dessen Ausgang
seinerseits den Freigabeeingang eines nachgeschalteten, gegenüber dem Multivibrator 15 höherfrequenten zweiten astabi—
len Multivibrators 17 steuert. Der Ausgang des letzteren ist auf den Steuereingang eines nachgeschalteten zweiten monostabilen
Multivibrators 18 geschaltet, dessen Ausgang den Ausgang des Impulsgenerators 12 bildet.
10The pulse generator 12 consists of a first astable multivibrator 15, the output of which feeds the control input of a downstream first monostable multivibrator 16, the output of which in turn controls the release input of a downstream, second astable multivibrator 17, which has a higher frequency than the multivibrator 15. The output of the latter is connected to the control input of a downstream, second monostable multivibrator 18, the output of which forms the output of the pulse generator 12.
10
Der astabile Multivibrator 15 bzw. 17 besteht aus einem ersten, zwei Eingänge aufweisenden Schmitt-Trigger Nand-Gatter 19 bzw. einem zweiten zwei Eingänge aufweisenden Schmitt-Trigger Nand-Gatter 20, welches mit einer ersten RC-Reihenschaltung R4-C2 bzw. einer zweiten RC-Reihenschaltung R5-C3 belastet ist, wobei der jeweilige gemeinsame erste Pol des die RC-Reihenschaltung bildenden Widerstandes und Kondensators mit einem ersten Eingang des zugehörigen Schmitt-Trigger Nand-Gatters 19 bzw. 20 verbunden ist. Die RC-Reihenschaltung R4-C2 besteht aus einem vierten Widerstand R4 und einem zweiten Kondensator C2 und die RC-Reihenschaltung R5-C3 aus einem fünften Widerstand R5 und einem dritten Kondensator C3. Der Ausgang des Nand-Gatters 19 ist mit dem zweiten Pol des Widerstandes R4 verbunden und bildet gleichzeitig den Ausgang des Multivibrators 15. Der Ausgang des Nand-Gatters 20 ist mit dem zweiten Pol des Widerstandes R5 verbunden und bildet gleichzeitig den Ausgang des Multivibrators 17. Der jeweils zweite Pol der Kondensatoren C2 und C3 liegt am negativen Pol der Speisegleichspannung -U1- Die zweiten Eingänge der beiden Nand-Gatter 19 und 20 sind die jeweiligen Freigabeeingänge, wobei derjenige des Nand-Gatters 19 dauernd an Massepotential und damit am logischen Wert "1" liegt und somit dauernd freigegeben ist.The astable multivibrator 15 or 17 consists of a first, two-input Schmitt trigger Nand gate 19 and a second two-input Schmitt trigger Nand gate 20, which is connected to a first RC series circuit R4-C2 or a second RC series circuit R5-C3 is loaded, the respective common first pole of the resistor and capacitor forming the RC series circuit being connected to a first input of the associated Schmitt trigger Nand gate 19 or 20. The RC series circuit R4-C2 consists of a fourth resistor R4 and a second capacitor C2, and the RC series circuit R5-C3 consists of a fifth resistor R5 and a third capacitor C3. The output of the NAND gate 19 is connected to the second pole of the resistor R4 and simultaneously forms the output of the multivibrator 15. The output of the NAND gate 20 is connected to the second pole of the resistor R5 and simultaneously forms the output of the multivibrator 17. The second pole of each of the capacitors C2 and C3 is connected to the negative pole of the DC supply voltage -U 1 - The second inputs of the two NAND gates 19 and 20 are the respective enable inputs, with that of the NAND gate 19 constantly at ground potential and thus at the logic value "1" is and is therefore permanently enabled.
Die monostabilen Multivibratoren 16 und 18 bestehen jeweils aus einem dritten Schmitt-Trigger Nand-Gatter 21 bzw. aus einemThe monostable multivibrators 16 and 18 each consist of a third Schmitt trigger Nand gate 21 or one
vierten Schmitt-Trigger Nand Gatter 22 und einem ersten CR-Netzwerk C4-R6 bzw. einem zweiten CR-Netzwerk C5-R7, wobei der jeweilige gemeinsame erste Pol des das betreffende CR-Netzwerk bildenden Widerstandes und Kondensators auf den ersten Eingangfourth Schmitt trigger Nand gate 22 and a first CR network C4-R6 or a second CR network C5-R7, the respective common first pole of the CR network in question forming resistor and capacitor to the first input
, 5 des zugehörigen Nand-Gatters 21 bzw. 22 geschaltet ist. Das CR-Netzwerk C4-R6 besteht aus einem vierten Kondensator C4 und einem sechsten Widerstand R6 und das zweite CR-Netzwerk C5-R7 aus einem fünften Kondensator C5 und einem siebten Widerstand R7. Der Steuereingang des monostabilen Multivibrators 16 ist mit dem zweiten Pol des Kondensators C4, der Steuereingang des monostabilen Multivibrators 18 mit dem zweiten Pol des Kondensators C5 und der jeweilige zweite Pol bzw. Eingang der Widerstände R6 und R7, der Nand-Gatter 21 und 22 mit dem positiven Pol der Speisegleichspannung -U-, der z.B. an Massepotential liegt, verbunden. , 5 of the associated NAND gate 21 or 22 is connected. The CR network C4-R6 consists of a fourth capacitor C4 and a sixth resistor R6 and the second CR network C5-R7 consists of a fifth capacitor C5 and a seventh resistor R7. The control input of the monostable multivibrator 16 is connected to the second pole of the capacitor C4, the control input of the monostable multivibrator 18 to the second pole of the capacitor C5 and the respective second pole or input of the resistors R6 and R7, the NAND gates 21 and 22 with the positive pole of the DC supply voltage -U-, which is connected to ground potential, for example.
Für die vier Schmitt-Trigger Nand-Gatter 19, 20, 21 und 22 kann z.B. ein CMOS "Quad 2-Input Nand Schmitt-Trigger" vom Typ MC 14093B der Firma Motorola, Phoenix, Arizona, verwendet werden. For the four Schmitt trigger Nand gates 19, 20, 21 and 22 can E.g. a CMOS "Quad 2-Input Nand Schmitt-Trigger" of the type MC 14093B from Motorola, Phoenix, Arizona, can be used.
Funktionsbeschreibung der Schaltung nach Fig. 2 anhand des Diagramms nach Fig. 3Functional description of the circuit according to FIG. 2 with reference to the Diagram according to FIG. 3
Der astabile Multivibrator 15 erzeugt an seinem Ausgang dauernd niederfrequente Rechteckimpulse mit einer Periodendauer von z.B. T = 500 ms, welche in Funktion der Zeit t als Kennlinie A in der Fig. 3 dargestellt sind. Der nachfolgende monostabile Multivibrator 16 wird durch die negativ gehende Flanke der Ausgangsimpulse des astabilen Multivibrators 15 getriggert und liefert seiner seits an seinem Ausgang für jede negativ gehende Flanke, also mit einer Wiederholungszeit von ebenfalls T = 500 ms, einen positiven Impuls mit einer Dauer von z.B. t = 50 ms. Dieses Ausgangssignal ist in der Fig. 3 als Kennlinie B in Funktion der 'Zeit t dargestellt.The astable multivibrator 15 produces at its output constant low-frequency square-wave pulses having a period of, for example T = 500 ms, which in function of time t as the characteristic line A in Fig. 3 are shown. The subsequent monostable multivibrator 16 is triggered by the negative going edge of the output pulses of the astable multivibrator 15 and on its part delivers a positive pulse with a duration of e.g. t = 50 ms. This output signal is shown in FIG. 3 as characteristic curve B as a function of time t.
51429775142977
Der zweite astabile Multivibrator 17 schwingt mit einer Frequenz, die etwa um den Faktor 1000 grosser ist als die Frequenz des Ausgangssignals des astabilen Multivibrators 15, allerdings nur während der durch den monostabilen Multivibrator 16 vorgegebenen Freigabezeit t — 50 ms; dieses Signal erscheint in der Fig. 3The second astable multivibrator 17 oscillates at a frequency which is about a factor of 1000 greater than the frequency of the output signal of the astable multivibrator 15, but only during the release time t - 50 ms given by the monostable multivibrator 16; this signal appears in FIG. 3
P
als Kennlinie C.P.
as characteristic curve C.
Der zweite monostabile Multivibrator 18 wird durch die negativ gehenden Flanken der Ausgangsimpulse des astabilen Multivibrators 17 getriggert und liefert während der Freigabezeit t ~ 50 ms im Takt seiner Eingangsfrequenz kurze positive Impulse mit einem Tastverhältnis von z.B. 1/2 bis 1/3 der Periode des astabilen Multivibrators 17 je nach Bemessung des Kondensators C5 und des Widerstandes R7. Diese Ausgangsimpulse entsprechen der Kennlinie D der Fig. 3. Alle in der Fig. 3 dargestellten Impulse besitzen die Pegelwerte OV und -U.. Allenfalls kann ein Teil des Widerstandes R7 zur Erhöhung der Empfindlichkeit am Eingang des Schaltverstärkers 4 mittels eines nicht gezeichneten Schalters kurzgeschlossen werden, da dadurch die Ausgangsimpulse schmäler und somit die Energieentnahme aus dem Kondensator C1 geringer wird.The second monostable multivibrator 18 is caused by the negative going edges of the output pulses of the astable multivibrator 17 and delivers short positive pulses during the release time t ~ 50 ms in the cycle of its input frequency with a pulse duty factor of e.g. 1/2 to 1/3 of the period of the astable multivibrator 17 depending on the dimensioning of the capacitor C5 and resistor R7. These output pulses correspond to the characteristic curve D in FIG. 3. All shown in FIG Pulses have the level values OV and -U .. At most, a part of the resistor R7 can be used to increase the sensitivity of the Input of the switching amplifier 4 are short-circuited by means of a switch, not shown, as this causes the output pulses narrower and thus the energy extraction from the capacitor C1 is lower.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen Lösungen wird in der vorliegenden Lösung die geringe Fühlergleichspannung nicht direkt als Gleichspannungssignal verstärkt, sondern mit Hilfe des zweiten steuerbaren Schalters 11 zerhackt und mittels der Induktivität 10 hochtransformiert. Damit ist das bei den sonst benötigten Gleichspannungsverstärkern auftretende Driftproblem eliminiert. Die von dem Gleichspannungsfühler 1 erzeugte Spannung lädt den Kondensator CT. Die so gespeicherte Energie wird dann innerhalb sehr kurzer Zeit diesem Kondensator C1 entnommen und auf höherem Spannungsniveau dem Halbleiterschalter 13 zugeführt. Dies geschieht periodisch etwa 2 mal pro Sekunde. Der Ausgang des Halbleiterschalter .13 steuert den nachfolgenden Relaisschaltverstärker 4.In contrast to the previously known or proposed Solutions, the low sensor DC voltage is not amplified directly as a DC voltage signal in the present solution, but chopped up with the aid of the second controllable switch 11 and stepped up by means of the inductance 10. So that's that with the otherwise required DC voltage amplifiers, the drift problem that occurs is eliminated. The from the DC voltage sensor 1 generated voltage charges the capacitor CT. The energy stored in this way then becomes this capacitor within a very short time C1 removed and fed to the semiconductor switch 13 at a higher voltage level. This happens periodically about 2 times per Second. The output of the semiconductor switch .13 controls the following relay switching amplifier 4.
■ -K-.41.■ -K-.41.
Um die im Kondensator C1 gespeicherte Energie möglichst verlustarm auf den Steuereingang des Halbleiterschalters 13 zu übertragen, wird die Spannung des Kondensators C1 im oben genannten Halbsekundentakt jeweils während ca. 50 ms mit hoher Frequenz an die Induktivität 10 zu- und abgeschaltet. Die Wahl einer hohen Frequenz hat den Vorteil, dass die Induktivität TO sehr klein gewählt werden kann. Ausserdem sind die den zweiten Schalter 11 steuernden Impulse unsymmetrisch gewählt, und zwar so, dass die Einschaltdauer kürzer ist als die Ausschaltdauer, was den Wirkungsgrad der Energieübertragung günstig beeinflusst.To keep the energy stored in capacitor C1 as lossy as possible To transmit to the control input of the semiconductor switch 13, the voltage of the capacitor C1 in the above Half-second cycles are switched on and off to the inductance 10 at a high frequency for approx. 50 ms. Choosing one high frequency has the advantage that the inductance TO can be selected to be very small. Besides, they are the second Switch 11 controlling pulses selected asymmetrically, in such a way that the switch-on duration is shorter than the switch-off duration, which has a positive effect on the efficiency of the energy transfer.
In der Fig. 3 sind die Steuerimpulse rein schematisch als Kennlinie D dargestellt.In Fig. 3, the control pulses are purely schematic as a characteristic D shown.
.. c In der Zeit t ^50 ms, während der die Ausgangsimpulse des '. Impulsgenerators 12 den zweiten Schalter 11 leitend machen, wird der Kondensator C1 weitgehend entladen. Die während dieser Zeit am Ausgang des Halbleiterschalters 13 auftretenden O-Impulse werden im nachfolgenden Relaisschaltverstärker 4 geglättet, so.. c In the time t ^ 50 ms, during which the output pulses of the '. Pulse generator 12 make the second switch 11 conductive, the capacitor C1 is largely discharged. The 0-pulses occurring during this time at the output of the semiconductor switch 13 are smoothed in the following relay switching amplifier 4, see above
„β dass letztendlich ein 50 ms dauernder Impuls für den Flammenrelais-Kreis 5 zur Verfugung steht. Um diesen Impuls periodisch im Halbsekundentakt zu erhalten, muss also der Kondensator C1 immer wieder ausreichend aufgeladen werden, was nur geschehen kann, wenn der zweite Schalter 11 offen ist, und der Gleichspannungsfühler 1 genügend Spannung erzeugt. Prinzipiell wäre es auch möglich, aus der Kondensatorladung einen Einzelimpuls zu erzeugen und mit diesem eine monostabile Kippstufe zu triggern, die den 50 ms-Impuls dann liefert. Jedoch bietet die Steuerung mit einer Reihe von Schaltimpulsen eine höhere Sicherheit gegen“Β that ultimately a 50 ms pulse for the flame relay circuit 5 is available. In order to receive this pulse periodically every half second, the capacitor C1 are always sufficiently recharged, which can only happen when the second switch 11 is open, and the DC voltage sensor 1 generates enough tension. In principle, it would also be possible to generate a single pulse from the capacitor charge generate and use this to trigger a monostable multivibrator, which then delivers the 50 ms pulse. However, the control offers with a series of switching impulses a higher security against
2Q einzelne Störimpulse und die Verwendung eines einfachen integrierten Bausteins ist für die gewählte Art der Impulsaufbereitung geradezu augenfällig. Weitere Schaltungsvarianten sind denkbar und beeinträchtigen keineswegs das wesentliche Prinzip der Erfindung. 2Q single glitches and the use of a simple built-in The module is almost obvious for the type of pulse processing chosen. Further circuit variants are conceivable and in no way affect the essential principle of the invention.
Das Signal am ersten Eingang des Schmitt-Trigger Nand-GattersThe signal at the first input of the Schmitt trigger Nand gate
19 bzw. 20 des astabilen Multivibrators 15 bzw. 17 wird, wenn PA 216719 or 20 of the astable multivibrator 15 or 17, if PA 2167
3H29773H2977
dessen zweiter Eingang freigegeben ist, im Nand-Gatter invertiert, in den nachgeschaLteten RC-Reihenschaltung R4-C2 bzw. R5-C3 zeitverzögert und anschliessend wieder auf den ersten Eingang des Nand-Gatters 19 bzw. 20 zurückgegeben, so dass dessen Eingangssignal und mit ihm das Ausgangssignal des astabilen Multivibrators 15 bzw. 17 fortlaufend zeitverzögert seinen Digitalwert ändert und die betreffende Schaltung somit als Generator rechteckförmiger Signale arbeitet.whose second input is enabled, inverted in the NAND gate, in the downstream RC series connection R4-C2 or R5-C3 delayed and then returned to the first input of the NAND gate 19 or 20, so that its input signal and with it the output signal of the astable multivibrator 15 or 17 continuously time-delayed Digital value changes and the circuit in question thus works as a generator of square-wave signals.
Beim Erscheinen einer negativ gehenden Flanke am Steuereingang des monostabilen Multivibrators 16 bzw. 18 durchfliesst ein impulsförmiger Ladestrom den Kondensator C4 bzw. den Kondensator C5 und erzeugt im nachgeschalteten Widerstand R6 bzw. R7 efnen negativen Spannungsimpuls, dessen Dauer durch, die Werte des betreffenden Kondensators und Widerstandes bestimmt ist, und der im nachfolgenden Nand-Gatter 21 bzw. 22 in einen positiven Spannungsimpuls invertiert wird. Bei positiv gehenden Flanken des Steuereingangssignals geschieht nichts, da beide Pole des betreffenden Kondensators C4 bzw. C5 dann an Masse Liegen.When a negative-going edge appears at the control input of the monostable multivibrator 16 or 18, a pulse-shaped one flows through it Charging current efnen the capacitor C4 or the capacitor C5 and generated in the downstream resistor R6 or R7 negative voltage pulse, the duration of which is determined by the values of the capacitor and resistor concerned, and the is inverted in the subsequent NAND gate 21 or 22 into a positive voltage pulse. With positive going edges of the Control input signal, nothing happens because both poles of the relevant capacitor C4 or C5 are then grounded.
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Claims (8)
35DC supply voltage (-U) is present.
35
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