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Modulare elektronische Steuerung
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Die Erfindung umfaßt eine aus Modulen bestehend. Steuerung zum Betrieben
von Prüfkammern. Angewendet werden kann die Er findung in Betrieben und Einrichtungen,
die derartige Prüfkammern herstellen, insbesondere Kammern zur Simulation der Umweltbedingungen.
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Es sind bereits typenbezogene elektromechanische Steuerungen sowie
elektronische Lösungen bekannt, die durch hohen Arbeitszeit- und Materialaufwand
charakterisiert sind. Damit verbunden sind aufwendige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten.
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Bei den bekannten elektromechanischen Steuerungen werden die Steuersignale
über mehrere Spannungsebenen an die Stellglieder geleitet. Für eine bestimmte Punktion
werden dait aus Gründen der Spannungsfestigkeit und Störsicherheit mindestens drei
verschiedene Schaltglieder benötigt, wobei die Schalthäufigkeit vom langsamsten
Schaltglied bestimmt wird. Bei elektronischen Steuerungen sind ebenfalls einfache
Lösungen bekannt, die keinen Systemcharakter tragen.
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Das größte Arbeitsgebiet besitzen zur Zeit die elektrischen Schaltsysteme,
die auch für den einsatz in den Kammern zur Umweltsimulation am meisen verbreitet
sind.
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Die elektromechanischen Steuersysteme stellen bei den einzelnen Prüfkammertypen
Einheitavorrichtungen dar und sind so aufgebaut, daß sie alle elemente enthalten,
die für Kammern zur Umweltsimulation für die verschiedenen Parameter benötigt werden.
Diese Einrichtungen weisen eine Heihe von Nachteilen auf. Sie sind aus Kontaktelementen
zusammengesetzt, so daß die Einrichtungen großen Platz benötigen bei einer geringen
Zuverlässigkeit. Bekannte elektrische Steuereinrichtungen dieser Art sind deshalb
teilweise mit kontaktlosen Bausteinen aufgebaut. die bilden in ihrer Anordnung die
gewünschte Grundfunktion für Regel- und Steuersbläufe.
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Darin liegt der größte Nachteil dieser Art von Steuerungen. Für andere
Funktionen, die in anderen Typen von Prüfkammern realisiert werden, müssen alle
Steuer. und Regelfunktionen grundsätzlich neu aufgebaut werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bausteinsystem zu schaffen,
das die vielfältigen Steuerfunktionen, die für die Funktion aller Prüfkammertypen
erfüllt werden müssen, gewährleistet.
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Erfindumgsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöSt, daß Eingangsstufen
jeweils kontaktbehaftete Eingänge bzw. Eingänge für Regelsignale bzw. Eingänge für
Analogsignale aufweisen und ausgangaseitig diese Jeweils verknüpft sind mit einer
Steuerlogik zum Betreiben einer Kälteanlage, einer Steuarlogik zum Betrieben einer
Heizung bzw. Wärmepumpe, einer Steuerlogik zum Betrieben eines Vakuumteils, einer
Steuerlogik zum Betrieben einer Entfeuchtungseinrichtung und einer Steuerlogik zum
Betreiben einer Befeuchtungseinrichtung. Dabei sind die Logikgruppen Jeweils ausgangsaeitig
mit einer Anzeigenaussteuerung mit den Signaleinrichtungen und die Ausgänge zum
Betreiben der Stellglieder Je nach Leistungsaufnahme der Steliglieder direkt oder
über Verstärkerstufen mit diesen verbunden. Rrfindungsgemäß versorgt die Baugruppe
zur Stromversorgung die inerenen Bausteine.
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Desweitern ist gemäß der Erfindung beim Betrieben einer Klimathermolichtprüfkammer
ein Steuermodul angeordnet, der die Funktion der Signalzuordnung übernimmt und dieser
eingangsseitig mit einem Regelmodul und auagangsaotbig Jeweils mit einem Steueriodul
und diese wiederum mit dem Leistungsteil verbunden sind. In diesem Leistungsteil
befinden sich weitere Schaltglieder, die ausgangsseitig den Anschlußbedingungen
der Stellglieder angepaßt sind. Die Baugruppe zur Stromversorgung verarogt die Module
über eine weitere Baugruppe.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen Steuermodule
Ausgänge
für Stellglieder geringer Leistung auf. Erfindungsgemäß wird die Beleuchtungfunktion
durch einen Lichts teuermodul gesteuert, bei dem nach dem Zuschalten einer Lampengruppe
eine Totzeit vergeht, nach der Jede weitere Lampengruppe verzögerungsfrei zugeschalten
werden kann und daß bei gleichzeitigem Zuschalten mehrerer Lampengruppen jeweils
eine intern gewählte Gruppe in Betrieb geht und nach Ablauf der totzeit jeweils
die nächste Lampengruppezugeschaltet wird.
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Einem weiteren Merkmal der Erfindung folgend, ist innernalb des dominierendem
Steuermoduls einer Elimakammer die Baugruppe sur Steuerung der Klimafunktion abschaltbar,
wobei aber weiterhin die Möglichkeit besteht, untergeordnete Module darüber zu betreiben
bzw. an- und abzuschalten.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine Einheitlichkeit der
Ein- und Ausgänge geschaffen, die eine gute Kombinationsfähigkeit der Module und
damit eine hohe Plexibilität ermöglicht. Durch eine kontaktlose elektronische Steuerlogik
wird ein Minimum an elektromechanischen Schaltgliedern benötigt und damit eine hohe
Zuverlässigkeit des Gesamtsystems erreicht.
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Durch die wanlweise An- und Absohaltbarkeit der Steuermodule ist eine
Lokalisierung von Störungen relativ einfach möglich, da nur die Anzeige des vorgewählten
Steuermoduls wirksam wird, wodurch die Ursache der Störung gesucht werden kann.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erlautert werden.
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Dabei zeigt Figur 1 das Blockschaltbild eines oteuermoduls für Thermobaroprüfkammern,
Figur 2 das Blockschaltbild eines Steuermoduls für Klimaprüfkammern, Figur 3 das
Blockschaltbild der Steuerung einer Klimathermolichtprüfkammer
mit
erweitertem Twemperaturbereich.
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Figur 1 stellt einen Steuermodul dar, der aus internen Baugruppen
1 und 9 zusammengesetzt ist. Er ist für die Verarbeitung der unterschiedlichsten
Eingangssignale ausgelegt die duroh die Baugruppen 1 bis 3 dargestellt werden. Die
Bingangastufen 1 bis 3 enthalten Schwellwertschalter zum Erzeugen bzw. Regenerieren
der Eigangssignale Ek1, ER1 und A1 bis Ekn, ERn und EAn.
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Die Gruppe der Eigangsstufen 3 zur Verarbeitung analoger Signale entfalten
außer den Zeitkonstanten zur Begrenzung der Schalthäufigkeit zusätzlich noch Brückenwiderstände,
die zur Anpassung an das Meßglied dienen. Die Logikgruppen 4 bis 6 realisieren die
Verknüpfung der verschiedenen externen und internen Steuersignale.
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Die Ausgangsatufen 8 mit den Ausgängen Al ... bis An, zum Betreiben
der Stellglieder, stellen die galvanische Trennung her und erzeugen einen Ausgangspegel
sum Betreiben von Stellgliedern mit geringer leistungsaufnahme.
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Die Anzeigenansteuerung 7 mit den Ausgängen H1 bis Hn sind für die
Signatisierung der Stör- und Regelsignale vorgesehen.
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Durch die Äusgangsstufen mit den Ausgängen H1 bis Hn, mit offenem
Kollektor, ist die Zusammenfassung von Anzeigesignalen möglich. Dadurch können auch
bei Parallelbetrieb von Modulen die Anzeigen mit gleicher Bedeutung zusammengefaßt
werden.
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( 3mal H1 usw.) Bei der Bearbeitung der Regelsignale der Baugruppe
2 sind im Signalfluß die zusätzlichen Zeitkonstanten enthalten, die die Schalthäufigkeit
begrenzen.
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Zur Erhöhung der Kontaktsicherheit wird ii der Baugruppe 1,
Signaleingabe
zur Verarbeitung von Signalen externer Schaltkontakte ein Mindestatrom aufgenommen.
Die Baugruppe 1 wirkt damit als Belastung der externen Schaltkontakte, realisiert
durch Stromsenken Desweitern ist in Figur 1 zum Betreiben der Vakuumpuxapen und
der Vorpumpenschutzventile eine entsprechende Steuerlogik 6 dargestellt.
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Die Baugruppe 9 erfüllt die Aufgabe der Stromversorgung aller internen
Baugruppen.
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Die Verbindungspunkte S1 bis Sn stellen Bin- bzw. Ausgänge der Baugruppe
9 dar.
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Figur 2 beinhaltet im wesentlichen die Punktionsgruppe nach Figur
1. Charakterisiert wird der Steuermodul durch den modulapezifischen Aufbau der Steuerlogik,
dargestellt in den Baugruppen 4, 5, 10, 11. Durch die Verknüpfung zum Betreiben
der 4lteanlage 4 bzw. der Heizung 5 kann ein Dreipunktregelkreis betrieben werden.
Gleiches gilt für die Kombination in Pigur 1 (Baugruppe 4 und 5) und für die Snt-
bzw. Befeuohtungs-Steuerung (Baugruppe 10 und 11.) In dieser Betriebsart ist eine
Verriegelung zwischen den beiden Signalen vorhanden, so daß nur Jeweils ein Signal
anliegen kann, welches den Schaltvorgang auslöst. Die Baugruppe 12 stellt die Ausgangssignale
zum Betreiben untergeordneter Module bereit (AS1 bis ASn), wodurch eine zentrale
Vorwahl am Steuermodul nach Figur 2 möglich ist. Bin Beispiel für die Zusammenschaltung
mehrerer Module ist in Figur 3 dargestellt.
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Figur 3 zeigt das Zusammenwirken der Module 13 bis 18 bei der Steuerung
einer Klima-Thermo-Prüfkammer mit erweitertem Temperaturbereich. Der in Figur 2
dargestellte Steurmodul einer Klimaprüfkammer übernimmt zusammen mit dem iegelmodul
is mit den Eingängen 1 bis sowie dem Bedien- und Anzelsemodul 14 mit den Eingängen
EV1 bis EVn die Steuerung der untergeordneten Module, die Steuerung des moduls der
Thermokammer 16 und dem Lichtsteuermodul 17. Dabei ist der Lichtsteuermodul derart
verknüpft, daß nach dem Zuschalten einer
Lampengruppe zuerst eine
Totzeit abläuft, nach deren Ablauf jede weitere Lampengruppe verzögerungsfrei zugeschalten
werden kann. Bei gleichzeitigem Zuschalten mehrerer Lampengruppen wird Jeweils eine
intern ausgewählte Gruppe zu6eschalten, und zwar so lange, bis maximal alle Lampengruppen
im Intervall zugeschaltet wurden.
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Das gewählte Schaltungsprinzip hat den Vorteil, daß der Itimpenstrom
nach dem Zuschalten auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt wird. Bei Verwendung
von Lampen mit hohem Zündstromsind größere Gruppen automatisch zuschaltbar bei Einschaltung
des zulässigen Maximaiwertes der Stromaufnahme.
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Die Konstruktion der Module gestattet die Zusammenschaltung mehrerer
gleicher Einheiten, so daß z. B. höhere Leistungen im Nutzraum realisiert werden
können. Bei Bedarf stellen die Schaltglieder 19 bzw. 20 stärkere Ausgangsaignale
A1 bis (größere Spannungen bzw. Ströme) bereit.