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Anordnung zur Ermittlung und Rückmeldung der Stellung
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von Schaltern und zur Uberwachung der Verbindungsleitung zwischen
den Schaltern und einer Abfrageeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Anordnung,
insbesondere eine eigensichere Anordnung zur Ermittlung und Rückieldung der Stellung
einer Reihe von Schaltern und zur Uberwachung der Verbindungsleitung zwischen einer
einen Mikroprozessor und ein Anzeigegerät enthaltenden Abfrageeinrichtung und Je
einem den zu überwachenden Schaltern zugeordneten, mit einer Adresse versehenen
Meldegerät, das nach Anwahl an die Abfrageeinrichtung die Jeweilige Stellung des
zugehörigen Schalters kennzeichnende Gleichstromimpulse unterschiedlicher Breite
abgibt.
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In einer bekannten Anordnung dieser Art sind die Meldegeräte über
eine Leitung mit drei Adern, von denen eine zur Übertragung von Steuer- und Informationssignalen
dient, an die Abfrageeinrichtung angeschlossen und werden nach dem Zeitmultiplex-Verfahren
in der Weise abgefragt, daß von der Abfrageeinrichtung ein Startimpuls an das erste
Meldegerät ausgegeben wird, das seinerseits nach Ablauf einer Reaktionszeit mit
einem die Stellung des zu überwachenden Schalters kennzeichnenden Stromimpuls antwortet.
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Das Ende des ersten Stromimpulses wirkt als Startimpuls auf das nächste
Meldegerät usw., bis schließlich ein die Reihe der Meldegeräte abschließendes Endglied
angesteuert wird. Die Meldegeräte müssen also der Reihe nach fortlaufend adressiert
sein. An die Abfrageeinrichtung können maximal 96 Meldegeräte und das Endglied angeschlossen
werden und die zu überwachenden Schalter müssen als
Wechsler ausgeführt
sein. Alle Meldegeräte werden von einer an die Abfrageeinrichtung angeschlossenen
Stromversorgung ferngespeist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand an Leitungen
ftir die Übertragung der Steuer- und Rückmeldesignale zu verringern und eine Anwahl
der Meldegeräte auch dann zu ermöglichen, wenn die Meldegeräte nicht fortlaufend
nummeriert, sondern Nummern über sprungen sind.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Meldegeräte
in Parallelschaltung über eine zweiadrige Leitung mit der Abfrageeinrichtung verbunden
sind, die in zyklischer Folge eine der höchsten Ziffer der Meldegeräteadressen entsprechende
Anzahl von Spannungsimpulsen an die Meldegeräte sendet, und daß die Meldegeräte
mit Je einem eine über die Verbindungsleitung aufladbare Stromversorgung enthaltenden
Eingangsbaustein ausgestattet ist, der das Meldegerät nach Empfang Jedes Spannungsimpulses
lastmäßig von der Leitung trennt. In dieser Ausführung kann die Schaltstellung eines
als Schließer, Öffner oder Wechsler ausgeführten Schalters ermittelt werden. Im
Vergleich zu der bekannten Anordnung enthält die Verbindungsleitung nur zwei Adern,
über die die Meldegeräte mit Strom versorgt und die Steuer- und Rückmeldesignale
übertragen werden. Durch die während der aufeinanderfolgenden Zyklen abgegebenen
Spannungsimpulse werden in aufsteigender Folge die Meldegeräte nacheinander angewählt,
auch wenn die Nummernfolge in der Adressierung unterbrochen ist. Mit Hilfe der aufladbaren
Stromversorgung steht nach der lastmäßigen Trennung des Meldegerätes von der Verbindungsleitung
diese für die Informationsübertragung der Schaltstellung zur Verfügung.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält jedes der Meldegeräte
einen die spannungsimpulse zahlenden Adresszähler, einen Zahleneinsteller und einen
den Stand des Adresszählers und die im Zahleneinsteller eingestellte Adressenziffer
miteinander vergleichenden Baustein mit nachgeschaltetem Steuerwerk, das mit dem
Eingangsbaustein und einem die Schaltstellung des Schalters erfassenden Geber verbunden
ist. erden ein 8-bit-Adresszähler und ein 8-bit-Zahleneinsteller verwendet, können
an die Abfrageeinrichtung insgesamt maximal 255 Meldegeräte angeschlossen werden.
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Mit besonderem Vorteil ist die Verbindungsleitung über einen im Eingangsbaustein
enthaltenen Gleichrichter geführt, so daß die Adern der Verbindungsleitung ohne
Rücksicht auf die Polarität an den Eingangsbaustein angeschlossen werden können.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung im folgenden näher erläuterte Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung der Anordnung, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Meldegeräte Fig. 3 ein
Blockschaltbild der Abfrageeinrichtung, Fig. 4 den Signalverlauf auf der Leitung.
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Wie aus dem in Fig. 1 dargestellten Ubersichtsschaltbild hervorgeht,
ist eine der Anzahl der zu uberwachenden Schalter 5.1 bis S.n entsprechende Anzahl
von Meldegeräten 1.1 bis 1.n vorgesehen, die durch eine zweiadrige Leitung 2 in
Parallelschaltung an eine Abfrageeinrichtung 3 angeschlossen sind.
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Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild den Aufbau der als Logikschaltungen
ausgeführten Meldegeräte, die entsprechend ihrer Zuordnung zu den Schaltern S.1
bis SOn mit 1.1 bis 1.n bezeichnet sind. Ein Eingangsbaustein 4, der einen Empfänger
für die von der Abfrageeinrichtung 3 ausgegebenen Signale, einen Sender für die
Rückmeldesignale der Logikschaltungen und eine aufladbare Stromversorgung enthält,
ist an die Leitung 2 über einen Gleichrichter angeschlossen und leitet die empfangenen
Signale an einen 8-bit-Adresszähler 5. In einem Vergleicher 6 wird der Stand des
Adresszählers laufend mit der an einem 8-bit-Zahleneinsteller 7 eingestellten, die
jeweilige Logikschaltung kennzeichnenden Adresse verglichen. An den Vergleicher
ist ein Steuerwerk 8 angeschlossen, das mit einem quarzgesteuerten Taktgeber 9,
einem Anzeigegerät 10, einem die Stellung des Schalters S erfassenden und an das
Steuerwerk meldenden Geber 11, einem Betriebsarteneinsteller 12 2 und dem Eingangsbaustein
4 verbunden ist. Der Geber 11 ist zur Stromversorgung zusätzlich an den Eingangsbaustein
angeschlossen.
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In Fig. 3 ist die Abfrageeinrichtung 3 mit den zum Verständnis des
Anmeldungsgegenstandes wesentlichen Bauteilen dargestellt. Ein an einen Taktgeber
13 angeschlossener Mikroprozessor 14 ist mit einem Dekoder 15 verbunden, der über
ein galvanisches Trennglied 16 und einen Treiber 17, der eine Spannungsquelle zur
Versorgung der Leitung 2 und der Logikschaltungen enthält, die Abfragesignale in
Gestalt von Spannungsimpulsen auf die Leitung 2 gibt und über einen Empfangsbaustein
18 und ein weiteres galvanisches Trennglied 19 die von den Gebern 11 der Logikschaltungen
1 abgegebenen Stromimpulse empfängt. Über ein drittes galvanisches Trennglied 20
ist eine Einrichtung 21 zur Überwachung der Leitung 2 auf Kurzschluß und Unterbrechung
mit dem Dekoder 15 verbunden. Als galvanische Trennglieder sind beispielsweise Optokoppler
eingesetzt. Mit Hilfe eines
Bedienungs- und Anzeigegerätes 22 wird
ueber den Dekoder dem Mikroprozessor 14 die Anzahl der jeweils angeschlossenen Logikschaltungen
vorgegeben und beispielsweise vorgewählt, welcher Schalter auf seine Schaltstellung
überprüft und angezeigt werden soll oder welche Schalter geschlossen oder geöffnet
sind.
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Wie bereits dargelegt, erhalten alle Logikschaltungen ihre Versorgungsspannung,
beispielsweise 12 V Gleichspannung, über die Leitung 2. Durch Herabsetzung der Spannung
auf einen vorgegebenen Betrag während vorgegebener, unterschiedlicher Zeiten gibt
die Abfrageeinrichtung 3 Spannungsimpulse unterschiedlicher Breite auf die Leitung
2.
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Der Signalverlauf für die auf eine Logikschaltung entfallende, beispielsweise
1000 s betragende Dauer eines Abfrage- und Rückmeldezyklus ist in Fig. 4 dargestellt.
Ein in der Abfragephase I abgegebener schmaler Impuls 23 mit einer Dauer von beispielsweise
80 bis 120 Guts wird von dem Eingangsbaustein aller Logikschaltungen als Zählimpuls
an den Adresszähler 5 weitergeleitet und von diesem als Zählimpuls verarbeitet.
Ein breiter, beispielsweise 140 bis 220 1Cas langer Impuls 24 wird von den Eingangsbausteinen
aller Logikschaltungen ebenfalls als Zählimpuls gewertet, löst aber zusätzlich in
der jeweils angewählten Logikschaltung eine Anzeige durch das Anzeigegerät 10 aus,
beispielsweise eine Anzeige der Stellung des Schalters S.
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Ein Abfrageimpuls 25 von beispielsweise längerer Dauer als 240 gw3
wird von den Eingangsbausteinen der Logikschaltungen als Rücksetzimpuls an den Adreaszähler
weitergeleitet. Die Anzahl der insgesamt von der Abfrageeinrichtung während eines
Uberwachungszyklus abgegebenen Impulse entspricht der eingestellten höchsten Adresse
der Logikschaltungen, so daß die Logikschaltungen einzeln der Reihe nach angewählt
werden, auch wenn sie nicht mit fortlaufender Nummer adressiert
sind.
Stellt der Vergleicher 6 einer der mittels eines breiten Spannungsimpulses angewählten
Logikschaltungen fest, daß der Zählerstand des Adresszählers 5 mit der am Zahleneinsteller
7 festgelegten Nummer übereinstimmt (Phase II), dann fragt das Steuerwerk 8 den
Geber 11 ab.
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Ist der Schalter S geschlossen, liefert der Geber einen Stromimpuls
26 mit einer zeitlichen Länge von beispielsweise 120 gs auf Veranlassung des Steuerwerks
über den Sender des Eingangsbausteins an die Abfrageeinrichtung.
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Ist der Schalter S geöffnet, liefert der Geber beispielsweise einen
Stromimpuls von der doppelten Breite des den geschlossenen Schalter kennzeichnenden
Impulses (Meldephase III). Die Amplitude der Stromimpulse beträgt beispielsweise
10 mA. Mit Hilfe des Betriebsartenschalters 12 kann die Zuordnung der Impulse zu
den Schalterstellungen vertauscht und ein Alternativbetrieb eingestellt werden,
in dem beispielsweise die Schalterstellung geschlossen" durch ein aus einem kurzen
und einem breiten Stromimpuls zusammengesetztes Signal und die Schalterstellung
"offen durch ein aus zwei kurzen Stromimpulsen zusammengesetztes Signal dargestellt
wird. Diese die jeweilige Schalterstellung kennzeichnenden Stromimpulse bzw. Signale
überträgt das Steuerwerk auf den Sender des Eingangsbausteins. Die Logikschaltungen
schalten sich nach Empfang eines schmalen oder breiten Impulses (23 oder 24) über
das Steuerwerk und den Eingangsbaustein von der Leitung 2 ab. Während der Neldephase
III hält die aufladbare Stromversorgung den Betrieb innerhalb der Logikschaltung
für die Abgabe der Rückmeldesingale aufrecht.
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Eine vom Steuerwerk der Logikschaltungen eingeleitete Aufladephase
IV bewirkt, daß der Eingangsbaustein die Logikschaltungen zur Aufladung der internen
Stromversorgung an die Leitung 2 anschließt.
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Mit dieser Anordnung kann die Schalterstellung von maximal 255 Schaltern,
die z.B. zur Überwachung einer Förderbandanlage eingesetzt sind, ermittelt und angezeigt
werden.
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Als Anzeigegerät 10 ist vorteilhafterweise ein Fltssigkristailfenster
eingesetzt, das beispielsweise die geschlossene Stellung des Schalters S durch den
Zustand "lichtdurchläsQig" und die offene Stellung des Schalters durch den Zustand
Wlichtundurehlä8sig" anzeigt.
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Durch einen von der Abfrageeinrichtung ausgegebenen breiten Impuls
24 kann an dem Anzeigegerät anstelle einer Anzeige der Stellung des Schalters S
direkt der Zustand "lichtdurchlässig" oder lichtundurchlässig" ausgelöst werden.
Dadurch kann mittels eines dem FlUssigkristallfenster zugeordneten optoelektrischen
Abfragegerätes 27 eine von der Abfrageeinrichtung ausgegebene Information beispielsweise
in einen Befehl zur Betätigung eines Schaltgerätes 28 übersetzt werden.
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4 Figuren 8 Patentansprüche