DE3715241A1 - Verfahren zur auswertung eines vom ansteuerwinkel abhaengigen rueckmeldesignals einer rueckmeldevorrichtung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur auswertung eines vom ansteuerwinkel abhaengigen rueckmeldesignals einer rueckmeldevorrichtung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3715241A1 DE19873715241 DE3715241A DE3715241A1 DE 3715241 A1 DE3715241 A1 DE 3715241A1 DE 19873715241 DE19873715241 DE 19873715241 DE 3715241 A DE3715241 A DE 3715241A DE 3715241 A1 DE3715241 A1 DE 3715241A1
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Franz Dipl Ing Heinzler
Bernhard Kiefner
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung eines vom Ansteuerwinkel abhängigen Rückmeldesignals einer Rückmeldevorrichtung eines Thyristors, wobei von einer Steuer­ einheit ein Ansteuersignal und ein Nulldurchgangssignal der Thyristorspannung bereitgehalten wird, und eine Schaltungsan­ ordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE-OS 34 26 766 ist eine Schaltungsanordnung zur Über­ wachung eines Thyristors bekannt. Dabei ist dem Thyristor in einem Parallelzweig eine Reihenschaltung aus einem Bedämpfungs­ widerstand und einem Bedämpfungskondensator zugeordnet. Die Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Thyristors enthält eine Signalgebervorrichtung, an deren Ausgang eine Leuchtdiode zur Aussendung von Lichtsignalen angeschlossen ist. Um keine eigene Energieversorgung für die Schaltungsanordnung vorsehen zu müssen und um einen besonders einfachen und daher funktions­ sicheren Aufbau der Schaltungsanordnung zu erreichen, liegt die Signalgebervorrichtung eingangsseitig in Reihe mit dem Bedämp­ fungskondensator und enthält Schaltungsmittel zur Erzeugung einer aus dem Verschiebungsstrom durch den Bedämpfungskonden­ sator abgeleiteten Ausgangsgröße zur Beaufschlagung der Leucht­ diode. Aufgrund der unterschiedlichen Größe des Verschiebungs­ stromes des Bedämpfungskondensators ist die jeweilige Dauer, in der der Strom durch die Leuchtdiode fließt, und damit die Dauer des jeweils erzeugten Lichtsignals unterschiedlich. Bei einer Bedarfszündung des Thyristors fließt unmittelbar nach dem Zünd­ zeitpunkt ein Verschiebungsstrom, der sich nach einem hohen An­ fangswert mit der Zeitkonstante des Bedämpfungswiderstandes und den Bedämpfungskondensator abschwächt. Bei einer Schutzzündung des Thyristors ist der Anfangswert des Verschiebungsstromes in­ folge der höheren Spannung an dem Thyristor wesentlich größer als bei einer Bedarfszündung, so daß der abklingende Teil des Verschiebungsstromes für eine längere Zeitdauer durch die Leuchtdiode am Ausgang der Signalgebervorrichtung fließt. Somit erhält man am Ausgang der Schaltungsanordnung zur Über­ wachung eines Thyristors ein Rückmeldesignal, das abhängig ist vom Ansteuersignal des Thyristors.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Auswertung eines vom Ansteuerwinkel abhängigen Rückmeldesignals einer Rückmeldevorrichtung eines Thyristors und eine Schaltungs­ anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wobei die Auswertung über den gesamten Aussteuerbereich vorgenommen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem Nulldurchgangssignal und dem Ansteuersignal der Ansteuerwinkel bestimmt wird und daß aus diesem ermittelten Ansteuerwinkel und dem Rückmeldesignal ein vom Ansteuerwinkel abhängiges Referenz­ signal erzeugt wird, das mit dem Rückmeldesignal zeitlich ver­ glichen wird, wobei einerseits eine Anzeige "BOD" unterbleibt, wenn das Rückmeldesignal zeitlich kleiner ist als das Referenz­ signal, und wobei andererseits eine Anzeige "BOD" angesteuert wird, wenn das Rückmeldesignal zeitlich größer ist als das Re­ ferenzsignal.
Bei diesem Verfahren wird zunächst der Ansteuerwinkel ermittelt, da das Rückmeldesignal vom Ansteuerwinkel abhängig ist. Dabei wird die Zeit zwischen den Anstiegsflanken des Nulldurchgangs­ signals und des Ansteuersignals gezählt und als digitaler Wert bereitgehalten. Aus diesem ermittelten Wert wird mit Hilfe des Rückmeldesignals ein Referenzsignal erzeugt, das bezogen auf den gesamten Aussteuerbereich vom Ansteuerwinkel abhängig ist. Somit hat man eine Grundvoraussetzung für die Auswertung des Rückmeldesignals über den gesamten Aussteuerbereich geschaf­ fen. Da der Informationsgehalt des Rückmeldesignals in der zeitlichen Ausdehnung des Rückmeldesignals steckt, wird dieser Informationsgehalt mittels eines Zeitvergleichs zwischen dem vom Ansteuerwinkel erzeugten Referenzsignal und dem Rückmelde­ signal zurückgewonnen. Dabei liegt eine Bedarfszündung vor, wenn das Rückmeldesignal zeitlich kürzer ist als das erzeugte Refe­ renzsignal, wodurch eine Anzeige "BOD" unterbleibt. Ist jedoch das Rückmeldesignal zeitlich länger als das Referenzsignal, so liegt eine BOD-Schutzzündung vor, die durch die Ansteuerung der Anzeige "BOD" kenntlich gemacht wird.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird aus dem Rückmeldesignal ein normiertes Rückmeldesignal gebildet, das derart mit dem Ansteuersignal zeitlich verglichen wird, daß wenn zum Zeitpunkt der fallenden Flanke des Ansteuersignals das nor­ mierte Rückmeldesignal vorhanden ist, eine Anzeige "STÖR" ange­ steuert wird.
Dadurch kann man mittels eines Zeitvergleichs zwischen dem nor­ mierten Rückmeldesignal und dem Ansteuersignal feststellen, ob überhaupt ein Rückmeldesignal von der Rückmeldevorrichtung des Thyristors abgesendet wurde. Somit kann man mit diesem Verfahren bei einer auftretenden Betriebsstörung bereits zwei Arten, näm­ lich BOD-Schutzzündung und Ausbleiben des Rückmeldesignals, un­ terscheiden.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt werden das Ansteuersignal, das Nulldurchgangssignal und die Betriebsspan­ nung der Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Auswertung eines vom Ansteuerwinkel abhängigen Rückmelde­ signals überwacht, wobei eine Anzeige "OK" unterbleibt, sobald eines der beiden von der Steuereinheit bereitgehaltenen Signale fehlt oder der Wert der Betriebsspannung außerhalb eines vorbe­ stimmten Spannungswertebereichs liegt. Somit kann man eine wei­ tere Betriebsstörungsart erkennen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird aus dem Ansteuersignal ein Freigabesignal erzeugt, welches einen Zeitbe­ reich festlegt, in dem die Auswertung des Ansteuersignals, des Rückmeldesignals, des Referenzsignals und des normierten Rück­ meldesignals durchgeführt wird. Durch dieses erzeugte Freigabe­ signal wird ein vorbestimmter Zeitbereich für die Auswertung der Signale festgelegt. Durch dieses Freigabesignal werden Kom­ ponenten der Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für diesen vorbestimmten Zeitbereich freigegeben, so daß Stör­ signale außerhalb dieses vorbestimmten Zeitbereichs keinen Ein­ fluß auf die Auswertung des Rückmeldesignals haben. Somit wer­ den nur Signale innerhalb dieses relevanten Zeitbereichs für die Auswertung freigegeben.
Bei einer vorteilhaften Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Rückmeldevorrichtung, die elektrisch parallel zu einem Thyristor geschaltet ist, und mit einer Steuer­ einheit, die dem Thyristor das Ansteuersignal liefert, sind das Nulldurchgangssignal und das Ansteuersignal einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Ansteuerwinkels zugeführt, deren Ausgänge mit einem einstellbaren Zeitglied verbunden ist, dessen weite­ rer Eingang mit dem Rückmeldesignal beaufschlagt ist, weiterhin ist der Ausgang des einstellbaren Zeitgliedes mit einem Taktein­ gang eines speichernden Mittels verknüpft, wobei dessen Daten­ eingang mit dem Rückmeldesignal beaufschlagt ist und dessen Aus­ gang mit einer Anzeigevorrichtung verknüpft ist.
Bei dieser Schaltungsanordnung erhält man eine Auswerteelektro­ nik, die aus der zeitlichen Länge des Rückmeldesignals erkennen kann, ob eine Bedarfszündung des Thyristors oder eine BOD-Schutz­ zündung vorliegt. Dabei wird das vom Ansteuerwinkel abhängige Referenzsignal mittels einer Vorrichtung zur Ermittlung des An­ steuerwinkels mit nachgeschaltetem einstellbarem Zeitglied er­ zeugt. Der Zeitvergleich, d. h. die Rückgewinnung des Informa­ tionsgehaltes aus dem Rückmeldesignal, wird mittels eines spei­ chernden Mittels durchgeführt, wobei das auszuwertende Signal bzw. das Rückmeldesignal dem Dateneingang zugeführt ist. Der Takteingang des speichernden Mittels ist mit dem zu verglei­ chenden Signal bzw. Referenzsignal beaufschlagt. In Abhängig­ keit des Ausgangssignals des speichernden Mittels wird die Anzeige "BOD" angesteuert. Somit erhält man eine einfach auf­ gebaute Auswerteelektronik für die von einer Rückmeldevorrich­ tung abgesendeten vom Ansteuerwinkel abhängigen Rückmeldesi­ gnale, wobei sich die Auswertung über den gesamten Aussteuer­ bereich erstreckt, d. h. zu jedem beliebigen Zeitpunkt innerhalb dieses Aussteuerbereichs kann der Informationsgehalt des Rück­ meldesignals bestimmt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Schaltungsanordnung ist das Nulldurchgangssignal und das Ansteuersignal jeweils einem Takt­ eingang eines Zeitgliedes zugeführt, deren Ausgänge mit einem EXNOR-Gatter verknüpft sind, wobei der Ausgang des EXNOR-Gat­ ters mit einem NOR-Gatter verknüpft ist, dessen Ausgang mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist und daß ein zweiter Eingang des NOR-Gatters mit einem Ausgang einer Betriebsspan­ nungsüberwachung verknüpft ist.
Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung kann man überprüfen, ob die beiden Eingangssignale, nämlich das Nulldurchgangssignal und das Ansteuersignal, für die Vorrichtung der Ermittlung des Ansteuerwinkels vorhanden sind und ob der Spannungswert der Betriebsspannung innerhalb eines vorbestimmten Spannungs­ wertbereichs liegt. Dadurch wird einerseits sichergestellt, daß ein Ansteuerwinkel für die Erzeugung des Referenzsignals ermittelt werden kann, wodurch die Auswertung des Rückmelde­ signals vorgenommen werden kann. Andererseits wird durch die Überprüfung des Spannungswertes der Betriebsspannung dafür gesorgt, daß immer eine gleichbleibende Startbedingung der Komponenten der Auswerteelektronik gewährleistet ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel nach der Erfin­ dung schematisch veranschaulicht ist.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern und Über­ wachen eines Thyristors, in
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung der Vorrichtung zur Er­ mittlung eines Ansteuerwinkels und des einstellbaren Zeitgliedes der Schaltungsanordnung nach Fig. 2, in
Fig. 4 ist eine Kennlinie des einstellbaren Zeitgliedes in einem Diagramm über der Taktperiode aufgetragen, in
Fig. 5 sind das Rückmeldesignal, das Referenzsignal und das Rückmeldesignal bei Schutzzündung in einem Diagramm für vorbestimmte Parameter über den Ansteuerwinkel aufgetra­ gen, in den
Fig. 6 bis 13 sind die Signalläufe der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 jeweils in einem Diagramm über der Zeit für den Be­ triebszustand "normal" aufgetragen, in den
Fig. 14 bis 21 sind die Signalläufe der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 jeweils in einem Diagramm über der Zeit für den Be­ triebszustand "BOD-Schutzzündung" aufgetragen, in den
Fig. 22 bis 29 sind die Signalläufe der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 jeweils in einem Diagramm über der Zeit für den Be­ triebszustand "STÖR" aufgetragen, und die
Fig. 30 veranschaulicht eine vorteilhafte Erweitung der Schal­ tungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens nach Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 2 zum Ansteuern und Überwachen eines lichtzündbaren Thyristors 4, dem elektrisch parallel eine Rückmeldevorrichtung 6 geschaltet ist. Der Thyri­ stor 4 erhält von einer Steuereinheit 8 ein Ansteuersignal U α S . Dabei wird wegen der Potentialtrennung zwischen dem Thyristor 4 und der Steuereinheit 8 das Ansteuersignal U α S mittels eines Lichtsenders 10 in ein Lichtsignal umgewandelt und über einen Lichtwellenleiter 12 dem Steuereingang 14 des Thyristors 4 zu­ geleitet. Als Thyristor 4 kann man auch elektrisch zündbare Thyristoren verwenden, jedoch müssen aus Gründen der Potential­ trennung der Steuereinheit 8, auch als Fußpunktelektronik be­ zeichnet, und der auf hohem Potential gelegene Ansteuervorrich­ tung, die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist, Impulsübertrager vorgesehen sein. Die Rückmeldevorrichtung 6 erzeugt aus dem Verschiebungsstrom durch den Bedämpfungskonden­ sator ein Rückmeldesignal U a R , das vom Ansteuerwinkel α derart abhängig ist, daß das Rückmeldesignal U α R 20 µsec bis 200 µsec lang sein kann. Die verschiedenen Ausführungsformen der Rück­ meldevorrichtung 6 sind der DE-OS 34 26 766 zu entnehmen. Das erzeugte Rückmeldesignal U a R wird mittels eines Lichtwellenlei­ ters 16 einer Schaltungsanordnung 18 zur Auswertung dieses Rückmeldesignals U a R zugeführt. Außerdem werden dieser Schal­ tungsanordnung 18 auch noch das Nulldurchgangssignal U α O und das Ansteuersignal U α S von der Steuereinheit 8 zugeführt. Dabei gibt das Nulldurchgangssignal U a O kurze Impulse für die Null­ durchgänge der am Thyristor 4 abfallenden Spannung U Th an. Das Ansteuersignal U α S ist abhängig von den verwendeten Thyristoren und der zu schaltenden Sperrspannung, wobei das Ansteuersignal U a S eine zeitliche Länge von 230 µsec haben kann. Mit Hilfe dieser beiden Signale U α O und U α S und der Schaltungsanordnung 18 wird der Informationsgehalt, der in der zeitlichen Ausdeh­ nung des Rückmeldesignals U α R steckt, zurückgewonnen und zur Anzeige gebracht. Dabei werden nur die Störfälle angezeigt. Mittels der Anzeige 20 wird angezeigt, daß der Thyristor 4 durch eine BOD-Schutzzündung gezündet wurde. Durch die Anzeige 22 wird angezeigt, daß von der Rückmeldevorrichtung 6 kein Rück­ meldesignal U a R erzeugt wurde, d. h. bei dieser Störung kann man keine Aussage über das Zündverhalten des zu überwachenden Thyri­ stors 4 machen. Durch die Anzeige 24 wird angezeigt, daß die Signale U α O und U α S der Schaltungsanordnung 18 vorliegen und daß der Spannungswert der Betriebsspannung U B innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt. Sobald das Nulldurchgangs­ signal U a O oder das Ansteuersignal U α S der Schaltungsanordnung 18 zur Auswertung des Rückmeldesignals U α R nicht zugeführt wird oder der Spannungswert der Betriebsspannung U B außerhalb des angegebenen Wertebereichs liegt, wird die Anzeige 22 nicht an­ gesteuert. Sobald die Anzeige 20 oder 22 angesteuert wird, erfolgt eine Sammelmeldung in Form eines Sammelrückmeldesignals U SRM an die Steuereinheit 8.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung 18 nach Fig. 1 dargestellt. Diese Schaltungsanordnung 18 zur Aus­ wertung des Rückmeldesignals U α R enthält eine Vorrichtung 26 zur Ermittlung des Ansteuerwinkels α, ein einstellbares Zeit­ glied 28, ein erstes Zeitglied 30, ein erstes speicherndes Mit­ tel 32, ein zweites speicherndes Mittel 34 und zwei Anzeigevor­ richtungen 36 und 38. Die Eingänge der Vorrichtung 26 zur Er­ mittlung des Ansteuerwinkels α werden mit dem Nulldurchgangs­ signal U a O bzw. mit dem Ansteuersignal U α S beaufschlagt. Ein weiterer Eingang dieser Vorrichtung 26 wird mit einem Reset- Signal beaufschlagt, damit die Vorrichtung 26 wieder zurückge­ setzt werden kann. Die Vorrichtung 26 ermittelt nun aus dem Null­ durchgangssignal U a O und dem Ansteuersignal U α S den Ansteuer­ winkel α, der an den Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 als digitaler Wert ansteht. Dieser digitale Wert des Ansteuerwinkels α wird nun dem einstellbaren Zeitglied 28 zugeführt, das mit Hilfe des Rückmeldesignals U α R ein vom Ansteuerwinkel α abhängiges Refe­ renzsignal U Ref bildet. Dieses Referenzsignal U Ref wird dem Takteingang 40 des ersten speichernden Mittels 32 zugeführt. Der Dateneingang D des ersten speichernden Mittels 32 wird mit dem auszuwertenden Signal, hier das Rückmeldesignal U α R , beauf­ schlagt. Am Ausgang Q des ersten speichernden Mittels 32 wird in Abhängigkeit des Ergebnisses des Zeitvergleichs beider Si­ gnale U Ref und U a R die Anzeigevorrichtung 36 angesteuert, wo­ durch die Anzeige "BOD" aufleuchten kann. Sobald das Rückmelde­ signal U a R zeitlich größer ist als das Referenzsignal U Ref wird die Anzeigevorrichtung 36 angesteuert und die Anzeige "BOD" leuchtet auf. Wenn jedoch das Rückmeldesignal U α R zeitlich kleiner ist als das entsprechende Referenzsignal U Ref wird die Anzeigevorrichtung 36 nicht angesteuert, wodurch man annehmen kann, daß eine Bedarfzündung vorlag. Das Rückmeldesignal U α R wird auch noch einem Eingang des ersten Zeitgliedes 30 zuge­ führt, wodurch an dessen Ausgang ein normiertes Rückmeldesignal U α RN ansteht. Dieses normierte Rückmeldesignal U α RN ist zeit­ lich länger als das längste Ansteuersignal U α S . Dieses nor­ mierte Rückmeldesignal U α RN ist dem Dateneingang D des zweiten speichernden Mittels 34 zugeführt, wogegen sein Takteingang 42 mit dem Ansteuersignal U α S beaufschlagt ist. Somit ist das aus­ zuwertende Signal das normierte Rückmeldesignal U a RN . Am Aus­ gang Q des zweiten speichernden Mittels 34 steht ein Ausgangs­ signal an, sobald kein Rückmeldesignal U a R am ersten Zeitglied 30 ansteht. Dann wird die Anzeigevorrichtung 38 angesteuert und die Anzeige "STÖR" leuchtet auf. Daraus ist zu schließen, daß das Rückmeldesignal U α R am Eingang der Schaltungsanordnung 18 nicht anstand bzw. die Rückmeldevorrichtung 6 kein Rückmelde­ signal U α R aus dem Verschiebungsstrom des Bedämpfungskondensa­ tors des Thyristors 4 erzeugt hat. Das Ansteuersignal U a S wird außerdem einem zweiten Zeitglied 43 zugeführt, das aus diesem Ansteuersignal U α S ein Freigabesignal U AK erzeugt, das am Aus­ gang des zweiten Zeitgliedes 43 zur Verfügung steht. Dieses Freigabesignal U AK wird dem einstellbaren bzw. dem ersten Zeit­ glied 28 bzw. 30 zugeführt. Durch dieses Freigabesignal U AK wird das Zeitglied 28 und 30 aktiviert, d. h. innerhalb der Freigabezeit kann jeweils das Signal am Dateneingang D, d. h. das Rückmeldesignal U α R bzw. normierte Rückmeldesignal U α RN , mit dem Signal am Takteingang 40 bzw. 42, d. h. das Referenz­ signal U Ref bzw. das Ansteuersignal U α S , zeitlich verglichen werden. Somit erreicht man, daß Störsignale außerhalb der Freigabezeit keinen Einfluß auf die Auswertung des Rückmelde­ signals U α R haben, d. h. nur relevante Signale zur Auswertung herangezogen werden. Dem Eingang CLR des speichernden Mittels 32 bzw. 34 wird ein Signal U OK zugeführt, wodurch immer gleich­ bleibende Startbedingungen erreicht werden. Als speichernde Mittel 32 und 34 werden jeweils taktgesteuerte D-Flip-Flops verwendet.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung der Vorrichtung 26 zur Ermittlung des Ansteuerwinkels α und eine Schaltungsanordnung des einstellbaren Zeitgliedes 28 nach der Fig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung 26 enthält einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 44, ein Start-Stop-Glied 46, einen Oszillator 48 und eine Umschalt­ vorrichtung 50, die ein Flip-Flop 52, ein NAND-Gatter 54 und ein EXOR-Gatter 56 enthält. Als Start-Stop-Glied 46 ist ein nichtretriggerbares Monoflop vorgesehen, das mittels des Null­ durchgangssignals U α O gestartet wird. Dieses Nulldurchgangs­ signal U a O ist einem Takteingang 58 des Monoflops zugeführt. Ein weiterer Takteingang ist mit dem Ausgang des Monoflops verknüpft, wodurch dieses Monoflop nicht retriggerbar ist. Das heißt, das Monoflop wird mit der ersten positiven Flanke am Takt­ eingang 58 gestartet. Weitere Triggersignale an diesem Taktein­ gang 58 bleiben wirkungslos. An seinem Sperreingang C steht das Ansteuersignal U α S an, womit das Monoflop wieder zurückgesetzt werden kann. Sollte das Ansteuersignal U a S ausbleiben, so er­ folgt durch die RC-Beschaltung des Monoflops nach beispiels­ weise 12 msec eine automatische Rücksetzung. Hiermit wird ein endloser Lauf des Oszillators 48 im Falle einer Störung vermie­ den. Der Ausgang ist außerdem mit einem Eingang des Oszilla­ tors 48 verknüpft und der Ausgang Q ist mit einem Eingang eines NAND-Gatters 60 verknüpft, dessen zweiter Eingang mit dem Aus­ gang des Oszillators 48 verbunden ist. Der Ausgang des NAND- Gatters 60 ist über einen Inverter 62 mit dem Takteingang 64 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 44 verknüpft. Zum Zeitpunkt t 0 wird das nichtretriggerbare Monoflop des Start-Stop-Gliedes 46 gestartet. Damit wird der Oszillator 48 aktiviert und der Zäh­ ler 44 freigegeben. Der Oszillator 48 liefert die Taktsignale für den Zähler 44. Sobald nun das Ansteuersignal U a S zum Zeit­ punkt t 1 eintrifft, wird das Monoflop des Start-Stop-Gliedes 46 wieder zurückgesetzt, wodurch der Zähler 44 stoppt und an sei­ nem vierstufigen Ausgang Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 eine entsprechende Binärkombination ansteht, die den Ansteuerwinkel α digital darstellt. Die Ausgänge Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 sind alle mit einem NAND-Gatter 54 verknüpft. Erreicht der Zähler 44 seinen End­ stand, d. h. die Ausgänge Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 sind im High-Zu­ stand, so wird über das NAND-Gatter 54 und das EXOR-Gatter 56 das Flip-Flop 52 gesetzt, wodurch der Zähler 44 am UP/DO-Ein­ gang ein Low-Signal erhält, was den Zähler 44 zum Rückwärtszäh­ len veranlaßt.
Die Schaltungsanordnung des digitalen und einstellbaren Zeit­ gliedes 28 enthält ein nichtretriggerbares Monoflop 66, ein RC-Glied 68, Schalter 70, 72 und 74 und NOR-Gatter 76, 78 und 80. Das RC-Glied 68 besteht aus einem Kondensator 82 und einem Widerstandsnetzwerk 84 mit drei Widerständen 86 und einem ver­ änderbaren Widerstand 88. Die Widerstände 86 können durch die Schalter 70, 72 und 74 überbrückt werden, wodurch ein veränder­ barer Widerstand entsteht, wodurch auch die Verzögerungszeit η = RC des Zeitgliedes 28 sich stufenweise ändert. Die Schal­ ter 70, 72 und 74 werden von den Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 des Zählers 44 der Vorrichtung 26 über die NOR-Gatter 76, 78 und 80 angesteuert. Dadurch entspricht jeweils eine Binärkombi­ nation an den Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 des Zählers 44 einem Widerstandswert bzw. einer Verzögerungszeit η des Zeitgliedes 28. Die Ausgänge Q 1, Q 2, Q 3 sind jeweils mit dem ersten Eingang der NOR-Gatter 76, 78 und 80 verknüpft. Der Ausgang Q 4 ist je­ weils mit einem zweiten Eingang der NOR-Gatter 76, 78 und 80 verbunden. Dadurch werden durch die NOR-Gatter 76, 78 und 80 die niederwertigen Bits an den Ausgängen Q 1, Q 2 und Q 3 des Zäh­ lers 44 gesperrt, sobald der Ausgang Q 4 im High-Zustand ist. Damit bleiben alle Widerstände 86 des Widerstandsnetzwerkes 84 aktiv, wodurch das digital einstellbare Zeitglied 28 seine maxi­ male Impulslänge erreicht hat und behält solange der Ausgang Q 4 im High-Zustand bleibt. Das Monoflop 66, das durch die Verknüp­ fung des Ausganges mit einem Takteingang 82 nicht retrigger­ bar geworden ist, wird durch das Freigabesignal U AK am Sperr­ eingang C freigegeben. Das Monoflop 66 wird gestartet durch die positive Flanke des Rückmeldesignals U α R . Durch die anste­ hende Binärkombination an den Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 ist eine Zeit durch das RC-Glied 68 am Monoflop 66 eingestellt. Nachdem die durch das RC-Glied 68 eingestellte Impulslänge ver­ strichen ist, folgt automatisch die Rücksetzung des Monoflops 66. An dessen Ausgang steht ein Referenzsignal U Ref an, des­ sen Impulslänge jeweils durch die Binärkombination an den Aus­ gängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 des Zählers 44 bestimmt ist. Das heißt, die Impulslänge ist vom Ansteuerwinkel α abhängig, da jede Binär­ kombination an den Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 des Vorwärts- Rückwärts-Zählers 44 jeweils einen Ansteuerwinkel veranschau­ licht.
In Fig. 4 ist das Referenzsignal U Ref in Abhängigkeit der Takt­ periode T dargestellt. Diese grafische Darstellung des Referenz­ signals U Ref zeigt, daß von T 1 bis T 7 das Referenzsignal U Ref stufenweise ansteigt. Von T 7 bis T 15 ist das Referenzsignal U Ref konstant und bei T 15 hat der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 44 der Vorrichtung 26 seinen Endstand erreicht, d. h. die Ausgänge Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 sind alle im High-Zustand. Von nun an zählt der Zähler 44 wieder abwärts, wodurch das Referenzsignal U Ref bis T 23 konstant bleibt. Von T 24 bis T 30 nimmt das Referenzsignal U Ref stufenweise ab. Durch den veränderbaren Widerstand 88 des Zeitgliedes 28 nach Fig. 3 kann man das Referenzsignal U Ref hori­ zontal verschieben. Durch das in Fig. 3 gezeigte RC-Glied 68, insbesondere durch das Widerstandsnetzwerk 84 hat das Referenz­ signal U Ref eine nichtlineare und symmetrische Einstellcharak­ teristik. Der stufenweise ansteigende Bereich des Referenzsi­ gnals U Ref wird bestimmt durch das Widerstandsnetzwerk 84 des einstellbaren Zeitgliedes 28, d. h. durch Abänderung des Wider­ standsnetzwerkes 84 kann man jede beliebige Kurvenform nach­ bilden.
Die Fig. 5 zeigt das Rückmeldesignal U α R , das Rückmeldesignal U α RBOD bei BOD-Schutzzündung, das Referenzsignal U Ref und die Thyristorspannung U Th in einem Diagramm über dem Ansteuerwinkel α bzw. der Taktperiode T aufgetragen. Dabei erstreckt sich der Ansteuerbereich vom Ansteuerwinkel α gleich 0° bis zum Ansteuer­ winkel α kleiner 180°. Dabei gelten die Signale U α R und U a RBOD nur für folgende Parameter: Netzfrequenz = 50 Hz, Bedämpfungs­ kondensator C B = 3 µF, Bedämpfungswiderstand R B = 24 Ω und Vorwiderstand R′ B des BOD-Elementes = 1 Ω. Wie das Diagramm zeigt, ist das Rückmeldesignal U a R vom Ansteuerwinkel α stark abhängig, wogegen das Rückmeldesignal U α RBOD bei BOD-Schutz­ zündung annähernd konstant ist. Das Referenzsignal U Ref ist durch die Gestaltung des digital einstellbaren Zeitgliedes 28 genau zwischen den beiden Signalverläufen U α R und U α RBOD gelegt worden. Somit kann ein Zeitvergleich zwischen dem Referenzsi­ gnal U Ref und dem Rückmeldesignal U α R stattfinden, wobei aus dem Ergebnis dieses Zeitvergleiches eine Aussage gemacht werden kann, ob eine Bedarfszündung oder eine BOD-Schutzzündung vor­ lag.
In den Fig. 6 bis 13 sind die Signalläufe der Schaltungsanord­ nung 18 nach Fig. 2 jeweils in einem Diagramm über der Zeit t für den Betriebszustand "normal" aufgetragen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jeweils nur eine Halbperiode dargestellt. Die Fig. 6 zeigt das Nulldurchgangssignal U α O , das an den Null­ durchgängen t 0 und t 180 der Thyristorspannung U Th einen Impuls aufweist. Das Ansteuersignal U α S , das in Fig. 7 dargestellt ist, ist beispielsweise 230 µsec lang und beginnt zum Zeitpunkt t 1 und endet zum Zeitpunkt t 3. Die Differenz t 1 - t 0 stellt den Ansteuerwinkel α dar. Diese Differenz, beginnend von der posi­ tiven Flanke zum Zeitpunkt t 0 und endend bei der positiven Flanke zum Zeitpunkt t 1, wird mittels der Vorrichtung 26 erfaßt und als Binärkombination an seinen Ausgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 zur Verfügung gestellt. In Fig. 8 ist das Freigabesignal U AK dar­ gestellt. Dieses Signal U AK beginnt zum Zeitpunkt t 1, d. h. mit der ansteigenden Flanke des Ansteuersignals U α S und endet zum Zeitpunkt t 7. Die Zeitdifferenz t 7 - t 1 ist durch ein RC-Glied des zweiten Zeitgliedes 43 vorbestimmt. Nur während dieser Zeit t 7 - t 1 kann das Rückmeldesignal U a R ausgewertet werden, da nur dann die Komponenten 28 und 30 der Schaltungsanordnung 18 zur Auswertung des Rückmeldesignals U α R aktiv sind. Zum Zeit­ punkt t 2 beginnt das Rückmeldesignal U a R und endet bei Bedarf­ zündung bei dem Ansteuerwinkel α zum Zeitpunkt t 4. Dieses Rück­ meldesignal U a R ist in Fig. 9 dargestellt. Die Differenz t 2 - t 1 entsteht durch die Zeitverzögerung η = C B · R B der RC-Bedämp­ fungsschaltung des Thyristors 4 und wird durch diese Bauelemente bestimmt. Mit der positiven Flanke des Rückmeldesignals U α R zum Zeitpunkt t 2 beginnt auch das Referenzsignal U Ref , gemäß Fig. 11. Das Referenzsignal U Ref endet zum Zeitpunkt t 5, wobei die Zeit­ differenz t 5 - t 2 dem in einer Impulslänge gewandelten Ansteuer­ winkel α entspricht. Außerdem beginnt zum Zeitpunkt t 2 das nor­ mierte Rückmeldesignal U a RN , wobei zum Zeitpunkt t 2 das Signal vom High-Zustand in den Low-Zustand gelangt. Sobald die durch ein RC-Glied am Zeitglied 30 eingestellte Zeit verstrichen ist, geht das normierte Rückmeldesignal U α RN zum Zeitpunkt t 8 wieder in den High-Zustand gemäß Fig. 10. Durch das erste speichernde Mittel 32 wird das Referenzsignal U Ref mit dem Rückmeldesignal U a R zeitlich verglichen. Das heißt zum Zeitpunkt t 5 der fallenden Flanke des Referenzsignals U Ref , das am Takteingang 40 ansteht, wird das anstehende Signal am Dateneingang D des ersten spei­ chernden Mittels 32 an seinen Ausgang Q weitergegeben. Da bei diesem Betriebszustand "normal" zum Zeitpunkt t 5 kein Rückmelde­ signal U α R mehr am Dateneingang D ansteht, erscheint am Ausgang Q ein Low-Signal, wodurch die Anzeigevorrichtung 36 mit der An­ zeige "BOD" nicht angesteuert wird. Gemäß Fig. 12 ist das BOD- Signal U BOD im Low-Zustand. Durch das zweite speichernde Mittel 34 wird das Ansteuersignal U α S mit dem normierten Rückmeldesi­ gnal U a RN zeitlich verglichen. Dabei wird zum Zeitpunkt t 3 der fallenden Flanke des Ansteuersignals U a S , das am Takteingang 42 des zweiten speichernden Mittels 34 ansteht, das anstehende Si­ gnal an seinem Dateneingang D an seinem Ausgang Q weitergegeben. Zum Zeitpunkt t 3 steht am Dateneingang D das normierte Rück­ meldesignal U α RN an, das jedoch im Low-Zustand ist. Somit er­ scheint am Ausgang Q des zweiten speichernden Mittels 34 ein Low-Signal, wodurch die Anzeigevorrichtung 38 mit der Anzeige "STÖR" nicht angesteuert wird, so daß, gemäß Fig. 13, kein STÖR- Signal U STÖR vorhanden ist.
Die Fig. 14 bis 21 veranschaulichen die Signalläufe der Schal­ tungsanordnung 18 gemäß Fig. 2 bei einem Betriebszustand "BOD- Schutzzündung". Die Signalläufe U α O , U a S , U AK , U Ref , U α RN und U STÖR entsprechen den Signalläufen der Fig. 6, 7, 8, 11, 10 und 13. Bei diesem Betriebszustand "BOD-Schutzzündung" geht das Rückmeldesignal U a R erst zum Zeitpunkt t 6 in den Low-Zustand zurück, da nach Fig. 5 die Impulslänge des Rückmeldesignals U RBOD bei BOD-Schutzzündung wesentlich länger ist als das Rückmeldesignal U α R bei Bedarfzündung. Da zum Zeitpunkt t 5, d. h. zum Zeitpunkt der fallenden Flanke des Referenzsignals U Ref , das am Takteingang 40 des ersten speichernden Mittels 32 an­ steht, am Dateneingang D das Rückmeldesignal U α R noch im High- Zustand ist, erscheint am Ausgang Q des ersten speichernden Mittels 32 ein High-Signal. Dadurch wird zum Zeitpunkt t 6 der fallenden Flanke des Rückmeldesignals U α R die Ansteuervorrich­ tung 36 angesteuert, wodurch die Anzeige "BOD" aufleuchtet. Dementsprechend ist in Fig. 20 ein BOD-Signal U BOS dargestellt, das zum Zeitpunkt t 6 vom Low-Zustand in den High-Zustand über­ geht.
Die Fig. 22 bis 29 veranschaulichen die Signalläufe der Schal­ tungsanordnung 18 nach Fig. 2 bei einem Betriebszustand "STÖR". Die Signalläufe U α O und U α S , U AK und U BOS entsprechen den Si­ gnalläufen der Fig. 6, 7, 8 und 12. Bei diesem Betriebszustand gelangt kein Rückmeldesignal U α R zur Schaltungsanordnung 18 bzw. zum digital einstellbaren Zeitglied 28 und zum ersten Zeitglied 30. Dadurch wird kein Referenzsignal U Ref gebildet, da das Mono­ flop 66 des digital einstellbaren Zeitgliedes 28 durch das feh­ lende Rückmeldesignal U a R nicht gestartet wird. Außerdem geht das normierte Rückmeldesignal U α RN nicht während der Freigabe­ zeit t 7 - t 1 in den Low-Zustand zurück, da am Takteingang des Zeitgliedes 30 kein Rückmeldesignal U a R ansteht. Da am ersten speichernden Mittel 32 kein Signal ansteht, wird die Anzeige­ vorrichtung 36 mit der Anzeige BOD gemäß Fig. 28 nicht ange­ steuert. Am Takteingang 42 des zweiten speichernden Mittels 34 steht das Ansteuersignal U α S an und am Dateneingang D das nor­ mierte Rückmeldesignal U α RN . Zum Zeitpunkt t 3 der fallenden Flanke des Ansteuersignals U a S wird das anstehende Signal U α RN des Dateneingangs D an den Ausgang Q des zweiten speichernden Mittels 34 weitergegeben. Da das normierte Rückmeldesignal U α RN speichernden Mittels 34 auch ein High-Signal an. Dadurch wird die Anzeigevorrichtung 38 angesteuert, wodurch die Anzeige "STÖR" aufleuchtet. In der Fig. 29 ist das STÖR-Signal U STÖR dargestellt, wobei dieses Signal zum Zeitpunkt t 3 vom Low- Zustand in den High-Zustand wechselt.
Die Fig. 30 zeigt eine vorteilhafte Erweiterung der Schaltungs­ anordnung 18 zur Auswertung des Rückmeldesignals U α R . Dabei wird das Nulldurchgangssignal U α O bzw. das Ansteuersignal U α S jeweils einem Takteingang 90 bzw. 92 eines Monoflops 94 bzw. 96 zugeführt. Durch diese Monoflops 94 und 96 werden die Signale U α O und U α S auf 22 msec verlängert, so daß jeweils am Ausgang Q ein High-Signal für mindestens eine Netzperiode zur Verfügung stehen. Diese High-Signale werden jeweils einem Eingang eines EXNOR-Gatters 98 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines NOR-Gatters 100 verknüpft ist. Ein zweiter Eingang des NOR-Gatters 100 ist mit einem Ausgang einer Betriebsspannungs­ überwachung 102 verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters 100 steuert eine Anzeige "OK". Solange die Signale U α O und U α S an den Takteingängen der Monoflops 94 und 96 und damit an den Eingängen der Schaltungsanordnung 18 anstehen, und der Wert der Betriebsspannung U B innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt, wird die Anzeige "OK" angesteuert.

Claims (11)

1. Verfahren zur Auswertung eines vom Ansteuerwinkel (α) ab­ hängigen Rückmeldesignals (U α R ) einer Rückmeldevorrichtung (6) eines Thyristors (4), wobei von einer Steuereinheit (8) ein Ansteuersignal (U α S ) und ein Nulldurchgangssignal (U α O ) der Thyristorspannung (U Th ) bereitgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Nulldurchgangssignal (U α O ) und dem Ansteuersignal (U α S ) der Ansteuerwinkel (α) be­ stimmt wird und daß aus diesem ermittelten Ansteuerwinkel (α) und dem Rückmeldesignal (U α R ) ein vom Ansteuerwinkel (α) ab­ hängiges Referenzsignal (U Ref ) erzeugt wird, das mit dem Rück­ meldesignal (U α R ) zeitlich verglichen wird, wobei einerseits eine Anzeige "BOD" unterbleibt, wenn das Rückmeldesignal (U α R ) zeitlich kleiner ist als das Referenzsignal (U Ref ), und wobei andererseits eine Anzeige "BOD" angesteuert wird, wenn das Rück­ meldesignal (U α R ) zeitlich größer ist als das Referenzsignal (U Ref ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Rückmeldesignal (U a R ) ein nor­ miertes Rückmeldesignal (U α RN ) gebildet wird, das derart mit dem Ansteuersignal (U α S ) zeitlich verglichen wird, daß wenn zum Zeitpunkt (t 3) der fallenden Flanke des Ansteuersignals (U α S ) das normierte Rückmeldesignal (U α RN ) vorhanden ist, eine Anzeige "STÖR" mit dem normierten Rückmeldesignal (U α RN ) ange­ steuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ansteuersignal (U α S ), das Nulldurch­ gangssignal (U α O ) und die Betriebsspannung (U B ) der Schaltungs­ anordnung (18) zur Durchführung des Verfahrens zur Auswertung eines vom Ansteuerwinkel (α) abhängigem Rückmeldesignals (U α R ) überwacht werden, wobei eine Anzeige "OK" unterbleibt, sobald eines der beiden von der Steuereinheit (8) bereitgehaltenen Signale (U α S , U α O ) fehlt oder der Spannungswert der Betriebs­ spannung (U B ) außerhalb eines vorbestimmten Spannungswertberei­ ches liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Ansteuersignal (U a S ) ein Frei­ gabesignal (U AK ) erzeugt wird, welches einen Zeitbereich fest­ legt, in dem die Auswertung der Signale (U a S , U α R , U Ref , U a RN ) durchgeführt wird.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Rückmeldevorrichtung (6), die elektrisch parallel zu einem Thyristor (4) geschaltet ist und mit einer Steuereinheit (8), die dem Thyristor (4) das Ansteuersignal (U α S ) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Nulldurchgangssignal (U α O ) und das Ansteuersignal (U a S ) einer Vorrichtung (26) zur Ermittlung eines Ansteuerwinkels (α) zugeführt sind, deren Ausgänge (Q 1, Q 2, Q 3, Q 4) mit einem ein­ stellbaren Zeitglied (28) verbunden sind, dessen weiterer Ein­ gang mit dem Rückmeldesignal (U α R ) beaufschlagt ist, daß der Ausgang des einstellbaren Zeitgliedes (28) mit einem Taktein­ gang (40) eines ersten speichernden Mittels (32) verknüpft ist, wobei dessen Dateneingang (D) mit dem Rückmeldesignal (U α R ) be­ aufschlagt ist und dessen Ausgang (Q) mit einer Anzeigevorrich­ tung (36) verknüpft ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückmeldesignal (U a R ) einem ersten Zeitglied (30) zugeführt ist, dessen Ausgang mit dem Dateneingang (D) eines zweiten speichernden Mittels (34) verknüpft ist, wobei dessen Takteingang (42) mit dem Ansteuer­ signal (U α S ) beaufschlagt ist und dessen Ausgang (Q) mit einer weiteren Anzeigevorrichtung (38) verknüpft ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nulldurchgangssignal (U α O ) und das Ansteuersignal (U α S ) jeweils einemTakteingang (90, 92) eines Zeitgliedes (94, 96) zugeführt ist, deren Aus­ gänge mit einem EXNOR-Gatter (98) verknüpft sind, wobei der Ausgang des EXNOR-Gatters (98) mit einem NOR-Gatter (100) ver­ knüpft ist, dessen Ausgang mit einer Anzeige "OK" verbunden ist und daß ein zweiter Eingang des NOR-Gatters (100) mit einem Ausgang einer Betriebsspannungsüberwachung (102) verknüpft ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal (U α S ) einem zweiten Zeitglied (43) zugeführt ist, an dessen Ausgang ein Freigabesignal (U AK ) ansteht, das dem einstellbaren Zeit­ glied (28) und dem ersten Zeitglied (30) zugeführt ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung (26) zur Ermittlung eines Ansteuerwinkels ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler (44) vorgesehen ist, dessen Takteingang (64) mit einem Oszilla­ tor (48) verknüpft ist, wobei dieser Oszillator (48) und der Vorwärts-Rückwärts-Zähler (44) mittels eines Start-Stop-Glie­ des (46) gestartet bzw. gestoppt werden und dessen Ausgänge (Q 1, Q 2, Q 3, Q 4) über ein NAND-Gatter (54) mit einem Flip-Flop (52) verbunden sind, dessen Ausgang mit einem Umschalteingang (UP/DO) des Zählers (44) verknüpft ist, und daß ein Takteingang (58) des Start-Stop-Gliedes (46) mit dem Nulldurchgangssignal (U α O ) und ein Sperreingang (C) des Start-Stop-Gliedes (46) mit dem Ansteuersignal (U α S ) beaufschlagt werden.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als einstellbares Zeitglied (28) ein nichtretriggerbares Monoflop (66) vorgesehen ist, des­ sen RC-Glied (68) ein Widerstandsnetzwerk (84) enthält, deren Widerstände (86) über Schalter (70, 72, 74) überbrückbar sind, wobei die Schalter (70, 72, 74) jeweils mit einem NOR-Gatter (76, 78, 80) verknüpft sind, und daß der erste Takteingang des nichtretriggerbaren Monoflops (66) mit dem Rückmeldesignal (U α R ) beaufschlagt ist, und dessen zweiter Takteingang mit dem Aus­ gang (), an dem das Referenzsignal (U Ref ) ansteht, verknüpft ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung (26) zur Ermittlung eines Ansteuerwinkels (α) und als einstellbares Zeitglied (28) ein Prozessor mit einem programmierbaren Spei­ cher vorgesehen ist.
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