DE3731537A1 - Schaltungsanordnung zum ueberwachen eines leiters einer mehradrigen leitung auf das auftreten von fehlerhaften zustaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Überwachen eines Leiters einer mehradrigen Leitung, insbeson­ dere der elektrisch leitenden Abschirmumg einer Koaxialleitung, auf das Auftreten von fehlerhaften Zuständen, wobei der andere Leiter der genannten Leitung, insbesondere der Mittelleiter der Koaxialleitung, über einen Verbraucher an einer elektrischen Spannungsquelle angeschlossen ist.

Zur Überwachung eines Leiters einer mehradrigen Leitung auf das Auftreten von fehlerhaften Zuständen ist es generell üblich, den Isolationswiderstand zwischen dem betreffenden einen Leiter und anderen Leitern zu messen. Derartige Messungen werden durch­ geführt um festzustellen, ob die erwähnte Leitung überhaupt bzw. noch brauchbar ist. Der für die Durchführung derartiger Mes­ sungen erforderliche schaltungstechnische und apparative Auf­ wand wird zuweilen als zu hoch betrachtet.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzu­ bilden, daß mit insgesamt relativ geringem schaltungstechni­ schen Aufwand ein Leiter einer mehradrigen Leitung auf das Auf­ treten von fehlerhaften Zuständen überwacht werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schal­ tungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß da­ durch, daß an der Spannungsquelle zwei ohmsche Spannungsteiler angeschlossen sind, deren Abgriffe durch ein erstes Anzeigeele­ ment miteinander verbunden sind, daß die Abgriffe der beiden Spannungsteiler mit den Enden des genannten einen Leiters der zweiadrigen Leitung verbunden sind und daß die beiden Span­ nungsteiler so dimensioniert sind, daß das Anzeigeelement bei Unterbrechung des genannten einen Leiters eine Anzeige liefert.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit insgesamt besonders geringem schaltungstechnischen Aufwand, nämlich durch die Verwendung zweier ohmscher Spannungsteiler und eines einzigen Anzeigeelements erreicht ist, daß der erwähnte eine Leiter der mehradrigen Leitung, insbesondere die elektrisch leitende Abschirmung einer Koaxialleitung auf das Auftreten von fehlerhaften Zuständen überwacht werden kann, die sich insbe­ sondere aus einer Unterbrechung des betreffenden einen Leiters, insbesondere der elektrisch leitenden Abschirmung der Koaxial­ leitung ergeben. Von Vorteil ist ferner, daß eine gewisse Eigen­ überwachung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung möglich ist. Wenn nämlich die Verbindung zwischen dem zu überwachenden Leiter und der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung unterbro­ chen ist, dann liefert das Anzeigeelement der Schaltungsanord­ nung ebenfalls eine auf einen Fehlerfall hinweisende Anzeige.

Zweckmäßigerweise ist das eine Ende des genannten einen Leiters uber ein zweites Anzeigeelement mit dem einen Pol der Span­ nungsquelle verbunden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß mit insgesamt besonders geringem schaltungstechnischen Aufwand ein weiterer fehlerhafter Zustand des genannten einen Leiters ermittelt werden kann.

Vorzugsweise ist das eine Ende oder das andere Ende des genann­ ten einen Leiters über ein drittes Anzeigeelement mit dem an­ deren Pol der Spannungsquelle verbunden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise das Auftreten eines noch weiteren fehlerhaften Zustands auf dem bzw. mit dem ge­ nannten einen Leiter ermittelt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist jedes der zuvorerwähnten zweiten und dritten Anzeigeelemente so ausgelegt, daß es erst dann eine An­ zeige liefert, wenn an ihm die Spannung der Spannungsquelle an­ liegt. Dies bringt den Vorteil einer besonders einfachen Über­ wachungsmöglichkeit mit sich.

Vorzugsweise enthält jedes Anzeigeelement eine Leuchtdiode. Dies bringt den Vorteil eines besonders geringen schaltungstech­ nischen Aufwands hinsichtlich der Realisierung der Anzeigeele­ mente mit sich.

Von Vorteil ist es ferner, wenn die zu den zweiten und dritten Anzeigeelementen gehörenden Leuchtdioden jeweils mit einer Zenerdiode in Reihe geschaltet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß für die Anzeigeelemente handelsübliche Leuchtdi­ oden verwendet werden können, die dennoch erst nach Überschrei­ ten einer durch die jeweilige Zenerdiode festgelegten Schwell­ wertspannung zum Aufleuchten kommen.

Von Vorteil ist es schließlich, wenn jede der zuvorerwähnten Reihenschaltungen aus Leuchtdiode und Zenerdiode einen ohmschen Widerstand enthält. Dies bringt den Vorteil eines besonders einfachen Schutzes der jeweiligen Leuchtdiode bzw. Zenerdiode mit sich.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine zweiadrige Leitung in Form einer Ko­ axialleitung K 1 dargestellt, die aus einem Innen- bzw. Mittel­ leiter I und einem Außenleiter A besteht. Der Mittelleiter I der Koaxialleitung K 1 ist über einen Verbraucher V an einer Spannungsquelle U angeschlossen. In die betreffende Verbindung ist im vorliegenden Fall ein Schalter S einbezogen. Bei dem er­ wähnten Verbraucher V kann es sich beispielsweise um einen Starkstromverbraucher, wie um einen Anlasser eines Kraftfahr­ zeugs handeln. Mit der auf einem definierten Potential liegen­ den Abschirmung A wird die Ausbreitung von störenden elektri­ schen Feldern vermieden, die sich aufgrund von impulsartigen Stromflüssen über den Mittelleiter I der Koaxialleitung er­ geben.

Um die Abschirmung A der Koaxialleitung K 1, also den einen Lei­ ter der vorhandenen Leitung auf das Auftreten von fehlerhaften Zuständen zu überwachen, ist mit den beiden Enden der Abschir­ mung A eine Überwachungsschaltung verbunden. Diese Überwa­ chungsschaltung enthält zwei ohmsche Spannungsteiler, deren einer aus den Widerständen R 1 und R 2 besteht und deren andere aus den Widerständen R 3 und R 4 besteht. Diese beiden Spannungs­ teiler sind parallel an der Spannungsquelle U angeschlossen. Die Verbindungspunkte a, b der beiden Spannungsteiler sind di­ rekt mit den beiden erwähnten Enden der Abschirmung A der Ko­ axialleitung K 1 verbunden. Außerdem sind die Abgriffe a und b der beiden Spannungsteiler über ein Anzeigeelement D miteinan­ der verbunden, welches im vorliegenden Fall durch eine Leucht­ diode gebildet ist. Die Widerstände R 1, R 2, R 3 und R 4 der bei­ den erwähnten Spannungsteiler sind so dimensioniert, daß das Anzeigeelement erst bei einer Ünterbrechung der Abschirmung A oder einer der Verbindungsleitungen zwischen den Abgriffen a, b der erwähnten Spannungsteiler und der erwähnten Abschirmung A eine Anzeige liefert. Dabei können beispielsweise die Wider­ stände R 1 und R 4 den gleichen Widerstandswert haben, und die Widerstände R 2 und R 3 können ebenfalls den gleichen Widerstands­ wert haben. Eine günstige Dimensionierung hat sich bei Abgabe einer Spannung von 12V durch die Spannungsquelle U dadurch erge­ ben, daß für die Widerstände R 1 und R 4 jeweils ein Widerstands­ wert von ca. 200 Ohm und für die Widerstände R 2 und R 3 jeweils ein Widerstandswert von 1 kOhm gewählt wird.

Zu der Überwachungsschaltung gehören noch zwei weitere Schal­ tungsteile. Der eine Schaltungsteil umfaßt ein zweites Anzeige­ element in Form einer Leuchtdiode D 2, und der andere Schal­ tungsteil umfaßt ein drittes Anzeigeelement in Form einer wei­ teren Leuchtdiode D 3. Die Leuchtdiode D 2 liegt in Reihe mit einer Zenerdiode Z 1 und einem Schutzwiderstand R 5 zwischen dem einen Ende der Abschirmung A und dem einen Pol, das heißt im vorliegenden Fall dem Pluspol, der Spannungsquelle U. Die Leuchtdiode D 3 liegt in Reihe mit einer weiteren Zenerdiode Z 2 und einem weiteren Schutzwiderstand R 6 zwischen dem erwähnten einen Ende der Abschirmung A der Koaxialleitung K 1 und dem an­ deren Pol, das ist der Minuspol der Spannungsquelle U.

Nachdem zuvor der prinzipielle Aufbau der in der Zeichnung dar­ gestellten Schaltungsanordnung erläutert worden ist, wird nun­ mehr auf die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung näher ein­ gegangen.

Zunächst sei der Normalzustand der dargestellten Schaltungsan­ ordnung betrachtet. Nach Schließen des Schalters S fließt ein Strom über den Innen- bzw. Mittelleiter I der Koaxialleitung K 1 und durch den Verbraucher V. An den beiden Abgriffen bzw. Schaltungspunkten a und b der obenerwähnten Spannungsteiler liegt bei intakter Koaxialleitung K 1 jeweils dasselbe Poten­ tial; die Leuchtdiode D 1 ist über die Abschirmung A der Ko­ axialleitung K 1 kurzgeschlossen. Unter Berücksichtigung der oben als Beispiel angegebenen Widerstandsverhältnisse in den beiden Spannungsteilern führen die beiden Schaltungspunkte a und b jeweils die halbe Spannung der von der Spannungsquelle U abgegebenen Spannung. Wenn nun eine Unterbrechung in der Ab­ schirmung A oder in den Zuleitungen zwischen den Enden dieser Abschirmung und den Schaltungspunkten a und b auftritt, dann ist der zuvorerwähnte Kurzschluß über die Leuchtdiode D 1 nicht mehr wirksam. Durch die erwähnte Dimensionierung der Widerstän­ de der beiden Spannungsteiler liegt am Schaltungspunkt a nun­ mehr ein derart höheres Potential als am Schaltungspunkt b, das die Leuchtdiode D 1 zum Aufleuchten kommt. Dadurch ist also das Vorliegen eines fehlerhaften Zustands im Zusammenhang mit der überwachten Leitung signalisiert.

Bei der vorstehenden Erläuterung der Arbeitsweise der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung sind die die Leuchtdioden D 2 und D 3 umfassenen Schaltungsteile außer Be­ tracht gelassen worden. Diese Schaltungsteile dienen nämlich zur Ermittlung von anderen fehlerhaften Zuständen, die im Zu­ sammenhang mit der Koaxialleitung K 1 auftreten können. Grund­ sätzlich ist anzumerken, daß die als Schwellwertglieder dienen­ den Zenerdioden Z 1 und Z 2 in den beiden gerade betrachteten Schaltungsteilen so bemessen sind, daß sie eine Zenerspannung von mindestens der halben Spannung der von der Spannungsquelle U abgegebenen Spannung haben. In diesem Falle werden im Normal­ zustand, also dann, wenn am Schaltungspunkt b der Schaltungsan­ ordnung die halbe Spannung der von der Spannungsquelle U abgege­ benen Spannung liegt, die Leuchtdioden D 2 und D 3 nicht zum Auf­ leuchten kommen.

Tritt nun ein Kurzschluß zwischen der Abschirmung A und dem Minus- bzw. Massepol der Spannungsquelle U auf, so führt der Schaltungspunkt b bei intakter Abschirmung A ebenfalls dieses Potential. Dadurch liegt aber der aus der Reihenschaltung der Leuchtdiode D 2 der Zenerdiode Z 1 und dem Widerstand R 5 beste­ hende Schaltungsteil an der vollen Spannung der Spannungsquelle U. Dies hat zur Folge, daß die Leuchtdiode D 2 aufleuchtet und das Vorliegen des erwähnten fehlerhaften Zustands signalisiert.

Tritt ein Kurzschluß zwischen der Abschirmung A und dem Mittel­ bzw. Innenleiter I der Koaxialleitung K 1 auf, so führt der Schaltungspunkt b der Schaltungsanordnung das von der Span­ nungsquelle U gelieferte Pluspotential. Damit liegt aber der aus der Reihenschaltung der Leuchtdiode D 3, der Zenerdiode Z 2 und dem Schutzwiderstand R 6 bestehende Schaltungsteil an der gesamten Spannung der Spannungsquelle U. Dies hat zur Folge, daß nunmehr die Leuchtdiode D 3 das Vorliegen des erwähnten fehlerhaften Zustands signalisiert.

Im Zusammenhang mit den beiden zuletzt betrachteten fehlerhaf­ ten Zuständen ist noch anzumerken, daß in diesen Fällen stets davon ausgegangen worden ist, daß die Verbindung zwischen der Abschirmung A des Koaxialleiters K 1 und den obenerwähnten beiden ohmschen Spannungsteilern intakt ist. Dies bedeutet, daß bei den zuletzt betrachteten beiden fehlerhaften Zuständen die Leuchtdiode D 1 nicht zum Aufleuchten kommt. Tritt jedoch bei Verbindung der Abschirmung A mit dem Minuspol der Spannungsquel­ le U oder bei einem Kurzschluß zwischen der Abschirmung A und dem Innen- bzw. Mittelleiter I der Koaxialleitung K 1 eine Un­ terbrechung in der Abschirmung A oder in einer der Zuleitungen zwischen den Enden dieser Abschirmung und den Schaltungspunkten a, b auf, so kommt es gegebenenfalls zusätzlich zum Aufleuchten der Leuchtdiode D 1. Um den erwähnten Unterbrechungsfall sowohl bei Verbindung der Abschirmung A mit Minus- bzw. Massepotential der Batterie U als auch bei einem Kurzschluß zwischen Abschir­ mung A und Innen- bzw. Mittelleiter I der Koaxialleitung K 1 zu ermitteln, könnte zweckmäßigerweise eine weitere Leuchtdiode antiparallel zur Leuchtdiode D 1 vorgesehen werden.

Bei der obigen Erläuterung der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung ist ausgeführt worden, daß die beiden Schaltungsteile mit den Leuchtdioden D 2 und D 3 an ein und dem­ selben Ende der Abschirmung A der Koaxialleitung K 1 angeschlos­ sen sind. Es sei jedoch bemerkt, daß in Abweichung davon der eine Schaltungsteil mit dem einen Ende und der andere Schal­ tungsteil mit dem anderen Ende der Abschirmung A der Koaxial­ leitung K 1 verbunden sein kann. Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung in Verbindung mit einer Ko­ axialleitung beschränkt ist, sondern daß sie vielmehr auch in Verbindung mit mehradrigen Leitungen eingesetzt werden kann, deren einer Leiter, auf das Auftreten bzw. Vorliegen von feh­ lerhaften Zuständen gesondert zu überwachen ist. Im übrigen sei noch angemerkt, daß die Erfindung nicht nur mit Leuchtdioden, sondern auch mit anderen Anzeigeelementen, wie z. B. Glühlam­ pen, realisiert werden kann.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zum Überwachen eines Leiters einer mehr­ adrigen Leitung, insbesondere der elektrisch leitenden Abschir­ mung einer Koaxialleitung, auf das Auftreten von fehlerhaften Zuständen, wobei ein anderer Leiter der genannten Leitung, ins­ besondere der Mittelleiter der Koaxialleitung, über einen Ver­ braucher an einer elektrischen Spannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Spannungsquelle (U) zwei ohmsche Spannungsteiler (R 1, R 2; R 3, R 4) angeschlossen sind, deren Abgriffe (a, b) durch ein erstes Anzeigeelement (D 1) miteinander verbunden sind,
daß die Abgriffe (a, b) der beiden Spannungsteiler (R 1, R 2; R 3, R 4) mit den beiden Enden des genannten einen Leiters (A) der zweiadrigen Leitung (A, I) verbunden sind
und daß die beiden Spannungsteiler (R 1, R 2; R 3, R 4) so dimen­ sioniert sind, daß das Anzeigeelement (D 1) bei Unterbrechung des genannten einen Leiters (A) eine Anzeige liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine Ende des genannten einen Leiters (A) über ein zweites Anzeigeelement (D 2) mit dem einen Pol (+) der Spannungsquelle (U) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine Ende des genannten einen Leiters (A) über ein drittes Anzeigeelement (D 3) mit dem anderen Pol (-) der Spannungsquelle (U) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das andere Ende des genannten einen Leiters (A) über ein drittes Anzeigeelement mit dem anderen Pol (-) der Spannungsquelle (U) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jewei­ lige Anzeigeelement (D 2, D 3) so ausgelegt ist, daß es erst dann eine Anzeige liefert, wenn an ihm die Spannung der Spannungs­ quelle (U) anliegt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anzeigeelement eine Leuchtdiode (D 1, D 2, D 3) enthält.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 in Verbindung mit An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leuchtdiode mit einer Zenerdiode (Z 1, Z 2) in Reihe ge­ schaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Reihenschaltung aus Leuchtdiode (D 2, D 3) und Zenerdiode (Z 1, Z 2) einen ohmschen Widerstand (R 5, R 6) enthält.