DE3436844A1

DE3436844A1 - Schaltungsanordnung zum ueberwachen von messkreisen auf leitungsbruch

Info

Publication number: DE3436844A1
Application number: DE19843436844
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7590 Achern Klumpp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-10-08
Filing date: 1984-10-08
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3436844C2

Description

Schaltungsanordnung zum Überwachen von Meßkreisen auf Lei-
tungsbruch Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen von Meßkreisen auf Leitungsbruch gemäß dem Ohrrbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung ist in der DE-PS 12 83 378 beschrieben. Dort wird den Meßkreisen mit niederohmigen Meßwertgebern, z. B. Thermoelementen, über einen hochohmigen Widerstand ein Wechselstrom zugeführt. Die am Meßwertgeber auftretende Spannung wird in einen Digitalwert von einem Analog-Digital-Umsetzer umgesetzt, der aus einem Spannungs-Frequenz-Umformer und einem Zähler be-.
steht. Die jeweilige Zählperiode ist gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer des den Meßkreisen zugeführten Wechselstromes. Solange die Meßkreise nicht unterbrochen sind, tritt am Eingang des Analog-Digital-Umsetzers nur eine kleine Wechselspannung auf, die das Meßergebnis nicht beeinflußt, da der Analog-Digital-Umsetzer die Eingangsspannung über mindestens eine Periode der Wechselspannung integriert. Im Falle eines Leitungsbruchs tritt aber eine große Wechselspannung am Eingang des Spannungs-Frequenz-Umformers auf, so daß dessen Ausgangsfrequenz während des Maximalwertes der Wechselspannung einen vorgegebenen Wert übersteigt. Mit einem die Periodendauer der Ausgangsimpulse überwachenden Diskriminator kann dieser Zustand festgestellt und ein Meldesignal abgegeben werden. Der Hauptnachteil dieser bekannten Anordnung ist, daß der Meßspannung eine Prüfspannung überlagert ist, an deren Periodendauer die Integrationszeit des Analog-Digital-Umsetzers angepaßt werden muß. Eine etwaige Störspannung mit anderer Frequenz kann dann im Analog-Digital-Umsetzer nicht mehr kompensiert werden.
Ein weiterer Nachteil ist, daß der Prüfstrom den Meßwertgeber erwärmen und daher zu Meßwertverfälschungen führen kann.
In einer anderen Anordnung zum Überwachen von Leitungsbrüchen, die aus der DE-PS 22 03 307 bekannt ist, liegt am Eingang eines an den Meßkreis angeschlossenen Verstärkers ein Kondensator, der in Meßpausen von einer Prüfspannungsquelle auf eine Spannung aufgeladen wird, die größer als die zu erwartenden Meßwerte ist. Vor den Meßvorgängen wird die Prüfspannungsquelle vom Kondensator getrennt und der Kondensator an den Meßwertgeber angeschlossen. Nach einer Wartezeit wird die Kondensatorspannung überprüft.
Liegt kein Leitungsbruch vor, hat sich der Kondensator über den Meßkreis entladen. Im Falle eines Leitunnqhrilches wird dagegen eine über einem Schwellwert liegende Kondensatorspannung festgestellt und ein Meldesignsl abgegeben Diese bekannte Anordnung hat ebenso wie die oben beschriebene den Nachteil, daß bei einem Leitungsbruch der Meßverstärker bzw. der Analog-Digital-Umsetzer i einen Aussteuerungsbereich geführt wird, der meßtechnisch nicht in Frage kommt, und ein Diskriminator erforderlich wird, der die Aussteuerung feststellt. Ferner ist nachteilig, daß mit dem Meßvorgang erst dann begonnen werden kann, wenn der Kondensator vollständig entladen ist. Wird der Analog-Digital-Umsetzer, wie üblich, zeitmultiplex an mehrere Meßwertgeber angeschlossen, dann ist diese Wartezeit mindestens gleich der Zeit zu wählen, in der der Kondensator bei Anschluß an den hochohmigsten Meßwertgeber entladen wird. Vor allem wenn eine hohe Meßgenauigkeit verlangt wird, kann die Prüfzeit untragbar lange sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Uberwachen von Meßkreisen auf Leitungsbruch zu schaffen, mit der die Prüfung ohne lange Wartezeiten durchgeführt werden kann und ohne der Meßspannung eine Prüfspannung zu überlagern und die außerdem für galvanisch getrennte Meßkreise geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzei rhnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Der Prüfstrom wird somit in einfacher Weise zur Erzeugung eines Meldesignals ausgenutzt, wobei das Meldesignal vom Prüfstrom und damit dem Meßkreis galvanisch getrennt ist.
Im allgemeinen, z. B. bei Thermoelementen, deren Überwachung auf Leitungsbruch besonders wichtig ist, sind die Meßkreise zweipolig. Um diese sicher auf Unterbrechung zu prüfen, ist der Umschalter ebenfalls zweipolig ausgeführt, und die Prüfspannungsquelle speist einen positiven und einen negativen Prüfstrom über den Umschalter in dpn Meßkreis ein. Jeder Prüfstrom ist über einen Optokoppler geführt, und die Ausgangssignale des Optokopplers sind nach einer ODER-Funktion verknüpft, derart, daß bei Ausfall schon eines Prüfstromes das Meldesignal abgegeben wird.
Mit einer solchen Anordnung wird auch im Falle elncs Masseschlusses im Meßkreis zuverlässig eine Unterbrechung festgestellt.
Anhand der Zeichnung, in der das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.
Mit MWGl, MWG2 ... MWGn sind Meßwertgeber unterschiedlicher Art bezeichnet, die über je ein Leitungspaar Lll, L12; L21, L22 ... Lnl, Ln2, über einen Multiplexer MUX und einen Umschalter S1 an einen Analog-Digital-Umsetzer ADU anschließbar sind. Der Multiplexer MUX wird über Optokoppler OK6 von einer Steuerung STE gesteuert. Der Analog-Digital-Umsetzer ADU gibt die umgesetzten Meßwerte über Optokoppler OK3 an die Steuerung STE, von der er auch über Optokoppler Steuersignale erhält. Zum Uberprüfen eines Meßkreises auf Leitungsbruch schließt der Multiplexer MUX diesen Meßkreis an den Schalter S1 an, und ferner bringt die Steuerung STE über einen Optokoppler OK5 den Umschalter Sl in die eingezeichnete Stellring, so daß der zu überprüfende Meßkreis über zwei weitere Optokoppler OK1, OK2 und je einen Widerstand Rpl, Rp an Prüfspannungsquellen V+, V- angeschlossen wird. Ist der Meßkreis in Ordnung, also nicht unterbrochen, geben beide Prüfspannungsquellen einen Prüfstrom Ip+ bzw. Ip ab, dessen Größe von den Widerständen Rpl, Rp2 und dem Innenwiderstand des geprüften Meßwertgebers abhängt. Die Ausgänge der Optokoppler OK1, OK2 sind in Reihe geschaltet und liegen über einen Widerstand R an einer Spannung U.
Das an der Reihenschaltung der Optokoppler auftretende Signal ist der Steuerung STE als Meldesignal zugeffihrt.
Die die Prüfströme bestimmenden Widerstände Rpl, Rp2 sind so dimensioniert, daß, wenn der Meßkreis in Ordnung und nicht unterbrochen ist, das der Steuerung STE zugeführte Signal den Pegel log. "0" hat. Ist jedoch eine der beiden Leitungen des Meßkreises unterbrochen, dann wird zumindest der zugehörige Prüfstrom Ip+ bzw. Ip gesperrt, der Ausgang des zugehörigen Optokopplers 01<1 bzw. OK2 wird hochohmig und der Steuerung STE wird log. 1" als Meldesignal für einen Leitungsbruch zugeführt. Da die Steuerung mittels des Multiplexers MUX den gestörten Meßkreis angewählt hat, ist ihr dieser bekannt, und es kann das Meldesignal dem Meßkreis zugeordnet werden. Auf das Meldesignal gibt die Steuerung STE über einen Optokoppler OK4 ein Steuersignal auf einen Schalter 52, über den dann dem Analog-Digital-Umsetzer eine definierte Spannung URef zugeführt wird, so daß der dieser Spannung entsprechende Digitalwert zusammen mit dem Meldesignal in einen Meßwertspeicher eingetragen werden kann. Der definierte Signalwert kann z. B. der Wert Null oder der Maximalwert sein.
Wird kein Leitungsbruch in dem geprüften Meßkreis festgestellt, schaltet die Steuerung STE über den Optokoppler OK5 den Umschalter S1 in die Schaltstellung, in welcher der geprüfte Meßkreis mit dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers verbunden wird.
In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind die die Prüfströme bestimmenden Widerstände Rpl, RP2 konstant. Dies ist dann möglich, wenn die Innenwiderstände der Meßwertgeber nicht allzu verschieden sind. Bei größeren nterschieden der Innenwiderstände sollten die Widerstände Rpl, Rp2 umschaltbar sein, damit die Prüfströme innerhalb der für die Optokoppler OK1, OK2 erforderlichen Grenzen bleiben. Die Umschaltung der Widerstände Rpl, Rp2 erfolgt zweckmäßig parallel zu der des Multiplexers MUX.
7 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims

Patentansprüche Schaltungsanordnung zum Uberwachen von Meßkreisen auf Leitungsbruch, mit einer Prüfeinrichtung, die eine Prüfstromquelle enthält, die einen Prüfstrom durch den Meßkreis schickt und die im Falle eines Leitungsbruchs im Meßkreis ein Meldesignal auslöst, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Umschalter (S1) vorhanden ist, der in der einen Schaltstellung den Meßkreis (MWG1, MWG2 ... MWGn) mit dem Eingang einer Meßwertverarbeitungseinheit (ADU, STE) verbindet und in der anderen Schaltstellung mit der Prüfstromquelle (V+, Rpl; V-, Rp2)2 und daß in den Prüfstromkreis eine Optokoppleranordnung (OK1, OK2) geschaltet ist, deren Ausgangssignal das Meldesignal auslöst.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei mehrpoligem Meßkreis der Umschalter (S1) mehrpolig ist und die Prüfspannungsquelle je Meßkreispol einen Prüfstrom über den Umschalter (S1) in den Meßkreis einspeist und daß jeder Prüfstrom (Ip+> Ip ) über einen Optokoppler (OK1, OK2) geführt ist und die Ausgangssignale der Optokoppler nach einer ODER-Funktion verknüpft sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei zweipoligem Meßkreis die Prüfspannungsquelle (v+, V-) einen positiven und einen negativen Prüfstrom (in+, 1P- in den Meßkreis einspeist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgänge der Optokoppler (OK1, OK2) in Reihe geschaltet sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ausgangssignal der Optokoppleranordnung (OK1, OK2) einer vom Umschalter (S1) galvanisch getrennten Steuerung (STE) der Meßwertverarbeitungseinheit zugeführt ist, die einen Schalter (S2) in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Optokoppleranordnung (OK1, OK2) ansteuert, derart, daß er bei einem einen Leitungsbruch signalisierenden Ausgangssignal der Optokoppleranordnung (OK1, OK2) ein vorgegebenes Signal (URef) auf den Meßwerteingang der Meßwertverarbeitungseinheit (ADU, STE) schaltet.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßwertverarbeitungseinheit einen von der Steuerung (STE) galvanisch getrennten Analog-Digital-Umsetzer (ADU) enthält, der mit den Schaltern (S1, S2) galvanisch verbunden ist, und daß der Steuereingang des Schalters (52) von der Steuereinheit (STE) galvanisch getrennt ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere Meßkreise vorhanden sind, daß zwischen den Meßkreisen und dem Umschalter (S1) ein Multiplexer (MUX) liegt, der von der Meßwertverarbeitungseinheit galvanisch entkoppelt gesteuert ist, daß bei Anwahl eines Meßkreises dieser über den Multiplexer und den Umschalter (S1) zunächst mit der Prüfspannungsquelle (V+, V-) und dann, wenn der Meßwertverarbeitungseinheit kein einen Leitungsbruch signalisierendes Signal zugeführt ist, mit deren Eingang verbunden wird.