DE4217694A1 - Anordnung zur Auswertung von zwei zu einem Überwachungskreis gehörenden Spannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auswertung von zwei zu einem Überwachungskreis gehörenden Spannungen ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Anordnung ist durch die DE-PS 87 93 93 be­ kannt. Bei dieser Anordnung ist ein mechanisches Relais vorgesehen, das zwei Magnetsysteme aufweist, von denen das eine an der Hilfsspannung und das andere an der Steuer­ spannung liegt. In einem von den beiden Magnetsystemen ge­ meinsam beeinflußten Luftspalt ist ein beweglicher Anker angeordnet, der unter dem Einfluß der durch die Ströme der Steuer- und Hilfsspannung erzeugten magnetischen Flüsse in die eine oder andere Lage bewegt wird. Die jeweils von dem Anker eingenommene Lage hängt davon ab, ob die Steuer- und Hilfsspannung gleich- oder gegenphasig sind. Derartige Relais arbeiten relativ träge und weisen keine aus­ reichende Ansprechempfindlichkeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Auswertung von zwei zu einem Überwachungskreis ge­ hörenden Spannungen zu schaffen, die sich durch eine hohe Ansprechempfindlichkeit auszeichnet und mit der eine exakte Auswertung der Spannungen des Überwachungskreises möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale. Durch den Einsatz von elektronischen Bauteilen wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Auswertung der beiden Spannungen erreicht. Außerdem läßt sich eine derartige Anordnung leicht an unterschiedliche Größen der Hilfs- und Steuer­ spannung anpassen. Auch die Ansprechempfindlichkeit kann durch entsprechendes Einstellen der Bauteile der Anordnung variiert werden.

Dadurch, daß jeder Signalwandler zumindest ein eine Unter­ grenze der Spannungsamplitude Überwachendes Schwellwert­ glied enthält, können Fehlauswertungen aufgrund von Störungen, insbesondere der über das zu überwachende Element zugeführten Steuerspannung ausgeschaltet werden. Dies ist insbesondere beim Einsatz der Anordnung in Gleis­ stromkreisen von Vorteil, da dort wegen besonderer Ge­ gebenheiten, z. B. Rostansatz zwischen Schiene und Rad, kein exaktes Kurzschließen der an die beiden Schienen ge­ legten Steuerspannung erfolgt.

Fehlauslösungen durch eingestreute Störfrequenzen werden durch eine Ausgestaltung der Anordnung gemäß dem Kenn­ zeichen des Anspruches 3 ausgeschaltet. Durch das Frequenzauswerteglied wird sichergestellt, daß in dem Überwachungskreis eventuell vorkommende Spannungen mit einer von der Frequenz der Hilfs- und Steuerspannung ab­ weichenden Frequenz nicht zum Phasenvergleicher gelangen und somit nicht in die Auswertung eingehen.

Die Sicherheit der Anordnung kann durch die im Anspruch 4 beschriebene Maßnahme erhöht werden. Nur wenn beide Aus­ werteeinrichtungen zu dem gleichen Auswerteergebnis ge­ langen, wird in dem angeschlossenen Signalkreis eine Schalthandlung ausgelöst. Damit wird gleichzeitig eine Eigenüberwachung der Auswerteeinheiten erzielt.

Die Sicherheit läßt sich ferner durch die in den An­ sprüchen 5 und 6 beschriebenen Ausführungsvarianten der Anordnung erhöhen, wobei durch die Merkmale des Anspruches 6 wiederum die Eigenüberwachung der Transformatoren ge­ geben ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles wird die Erfindung nachfolgend näher be­ schrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Auswerten von zwei zu einem Überwachungskreis gehörenden Spannungen.

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung.

Mit 1 ist ein erster, eine Hilfsspannung liefernder und mit 2 ein zweiter, eine Steuerspannung liefernder Trans­ formator bezeichnet. Jeder Transformator 1 und 2 weist vier galvanisch voneinander getrennte Sekundärwicklungen 3 bzw. 4 auf. Die beiden Transformatoren 1 und 2 sind schaltungsmäßig so ausgeführt, daß die an den Sekundär­ wicklungen 3 des ersten Transformators 1 anstehenden Spannungen um 90° gegenüber den an den Sekundärwicklungen 4 des zweiten Transformators 2 anstehenden Spannungen phasenverschoben sind.

Die Anordnung enthält zwei Auswerteeinrichtungen 5, mit jeweils einem ersten und zweiten Eingang 6 und 7. An den ersten Eingang 6 jeder Auswerteeinrichtung 6 ist die der Sekundärwicklung 3 des ersten Transformators 1 entnommene Hilfsspannung gelegt. Dabei ist jede Auswerteeinrichtung 5 an eine eigene Sekundärwicklung 3 angeschlossen, so daß eine galvanische Trennung der beiden Auswerteeinrichtungen 5 gegeben ist. Aus diesem Grunde liegen auch die zweiten Eingänge 7 der Auswerteeinrichtungen 5 an gesonderten Sekundärwicklungen 4 des zweiten Transformators 2. Über einen Versorgungseingang 8 erhält jede Auswerteeinheit 5 ihre erforderliche Versorgungsspannung von einem Gleich­ richter 9 der wechselspannungsseitig mit der Reihen­ schaltung einer Sekundärwicklung 3 des ersten Trans­ formators 1 und einer Sekundärwicklung 4 des zweiten Transformators 2 verbunden ist.

An den Ausgang 10 jeder Auswerteeinheit 5 ist jeweils ein Relais 11 angeschlossen. Jedes Relais 11 weist mindestens einen Schaltkontakt 12 auf, der entsprechend den Er­ fordernissen eines zu steuern den Signalkreises 13 als Arbeits- oder Ruhekontakt ausgeführt sein kann. Die Schaltkontakte 12 sind in Reihenschaltung in dem Signal­ kreis 13 angeordnet. Der Signalkreis 13 enthält einen Ver­ sorgungsgleichrichter 14, der wechselspannungsseitig an der Reihenschaltung einer Sekundärwicklung 3 des ersten Transformators 1 und einer Sekundärwicklung 4 des zweiten Transformators 2 liegt. Auf der Gleichspannungsseite des Versorgungsgleichrichters 14 liegt mit der Reihenschaltung der Schaltkontakte 12 noch ein Schaltrelais 15 in Reihe, an dessen Relaiskontakt 16 ein zu schaltender Stromkreis angeschlossen ist.

Der Aufbau der Auswerteeinrichtung 5 geht aus der Fig. 2 hervor. Mit dem ersten und zweiten Eingang 6 und 7 ist je­ weils über ein Einstellpotentiometer 17 ein Signalwandler 18 verbunden. Die Signalwandler 18 können Schmidt-Trigger sein, die das empfangene Sinussignal der Hilfs- bzw. Steuerspannung in Rechteckimpulse umwandeln, wobei die am Ausgang 19 des Signalwandlers 18 erscheinenden Rechteck­ impulse der Amplitude der jeweils anliegenden Hilfs- bzw. Steuerspannung proportional sind. Die Signalwandler 18 können außerdem so ausgebildet sein, daß sie erst ab einer bestimmten Amplitudengröße der anliegenden Spannung ein Ausgangssignal liefern. Damit erfüllen die Signal­ wandler 18 die Funktion eines Schwellwertschalters.

Mit ihrem Ausgang 19 sind die Signalwandler 18 entweder direkt oder wie gestrichelt angedeutet über ein Frequenz­ auswerteglied 20 jeweils an einen Eingang 21 bzw. 22 eines Phasenvergleichers 23 angeschlossen. Dieser Phasenver­ gleicher 23 liefert an seinem Ausgang 24 ein Signal, welches der Größe der Phasenverschiebung zwischen den an dem Eingang 21 anliegenden Rechteckimpulsen der Hilfs­ spannung und den an dem Eingang 22 anliegenden Rechteck­ impulsen der Steuerspannung proportional ist. Da beide Spannungen um 90° phasenverschoben sind, erscheint am Ausgang des Phasenvergleichers 23 ein entsprechender Spannungspegel. Mittels eines über eine Gleichrichterdiode 25 am Ausgang 24 des Phasenvergleichers 23 angeschlossenen Kondensators 26 wird die Ausgangsspannung des Phasenver­ gleichers 23 aufintegriert.

Der gemeinsame Verbindungspunkt der Gleichrichterdiode 25 und des Kondensators 26 bildet den Ausgang 27 des Integriergliedes. Dieser Ausgang 27 ist an den Signalein­ gang 28 eines Fensterdiskriminators 29 angeschlossen. Der Fensterdiskriminator 29 weist ferner noch zwei Einstell­ eingänge 30 auf, die jeweils über einen einstellbaren Widerstand 31 an den Ausgang eines über den Versorgungs­ eingang 8 gespeisten Konstantspannungsreglers 32 ange­ schlossen sind. An diesem Ausgang liegt ferner noch der Versorgungseingang 33 des Fensterdiskriminators 29. An den Ausgang 34 des Fensterdiskriminators 29 ist die Steuer­ strecke eines Halbleiterschaltelementes 35 angeschlossen. Mit der einen Seite seiner Laststrecke ist das Halbleiter­ schaltelement 35 ebenfalls an den Ausgang des Konstant­ spannungsreglers 32 angeschlossen. Die andere Seite der Laststrecke bildet den Ausgang 10 der Auswerteinheit 5.

Die Anordnung arbeitet wie folgt:

An dem ersten und zweiten Eingang 6 und 7 der Auswerte­ einrichtung 5 liegen jeweils die Hilfs- und die Steuer­ spannung an. Dies ist der Fall, wenn die Anordnung bei­ spielsweise in einem Gleisstromkreis eingesetzt wird und das zu überwachende Element (E) ein nicht durch einen Zug besetzter Gleisabschnitt ist. Die beiden Signalwandler 18 geben dann jeweils der Amplitude der Hilfs- und Steuer­ spannung entsprechende Rechteckimpulse ab, die ent­ sprechend der Phasenverschiebung dieser beiden Spannungen ebenfalls phasenverschoben sind. Da die Hilfs- und Steuer­ spannung gleich groß gewählt sind, weisen diese Recht­ eckimpulse ebenfalls gleiche Größe auf. Ist ein Frequenz­ auswerter 20 zwischen den Ausgang 19 der Signalwandler 18 und den entsprechenden Eingang 21 bzw. 22 des Phasenver­ gleichers 23 geschaltet, so werden durch diesen Frequenz­ auswerter 20 nur die Signale weitergeleitet, deren Frequenz der Hilfs- und Steuerspannung entspricht. Mittels eines solchen Frequenzauswerters 22 können somit in den Überwachungskreis eingekoppelte Störfrequenzen unterdrückt werden. Falls mit Sicherheit in dem Überwachungskreis keine Störfrequenzen auftreten, kann auf die Frequenzaus­ werter 20 verzichtet und die Signalwandler 18 können direkt mit dem Phasenvergleicher 23 verbunden werden.

Der Phasenvergleicher 23 ist so aufgebaut, daß er ein der Phasenverschiebung der eingehenden Rechteckimpulse pro­ portionales Signal liefert. Da die Rechteckimpulse bei un­ gestörtem Betrieb um 90° phasenverschoben sind, steht ein dieser Phasenverschiebung entsprechendes Signal am Ausgang des Phasenvergleichers 23 an. Eine Änderung der Phasenver­ schiebung bewirkt somit eine Pegeländerung des Ausgangs­ signales. Durch das am Ausgang 24 des Phasenvergleichers 23 angeschlossene Integrierglied (Gleichrichterdiode 25 und Kondensator 26) wird das Ausgangssignal des Phasen­ vergleichers 23 geglättet. Dieses geglättete Signal liegt am Signaleingang 28 des Fensterdiskriminators 29 an. Durch die an jedem Einstelleingang 30 des Fensterdiskriminators 29 anliegende Spannung, die durch den jeweiligen einstell­ baren Widerstand 31 auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann, wird ein oberer und unterer Ansprechwert und damit die Fensterbreite des Fensterdiskriminators 29 ein­ gestellt. Solange das am Signaleingang 28 anstehende Signal zwischen dem oberen und unteren Ansprechwert liegt, erscheint am Ausgang 34 des Fensterdiskriminators 29 ein Low-Signal, welches den als Halbleiterschaltelement vorge­ sehenen Transistor 35 durchsteuert, so daß das an dem Ausgang 10 der Auswerteeinheit 5 angeschlossene Relais 11 Spannung erhält und seinen Schaltkontakt 12 schließt.

Ist ein zu überwachender Gleisabschnitt von einem Zug be­ setzt, dann wird die an beide Schienen eines Gleises an­ gelegte Steuerspannung durch die Achsen des Zuges kurz­ geschossen. Damit liegt an dem einen Eingang 7 der Aus­ werteinrichtung 5 keine Steuerspannung oder zumindest keine ausreichend hohe Steuerspannung mehr an. Da der Phasenvergleicher 23 so aufgebaut ist, daß beispiels­ weise jeweils während der Zeit, in der an seinen beiden Eingängen 21 und 22 gleiche Signalarten (d. h. an jedem Eingang ein High- oder ein Low-Signal) anliegen an seinem Ausgang ein Low-Signal erscheint und bei unterschiedlichen Signalarten (d. h. am einen Eingang ein High- und am anderen Eingang ein Low-Signal) ein High-Signal erscheint, führt das Verschwinden der Steuerspannung zu einem Dauer- High-Signal am Ausgang des Phasenvergleichers 23. Damit erhöht sich der Pegel des an dessen Ausgang 24 er­ scheinenden Signales. Da dieses Signal den am Fenster­ diskriminator 29 eingestellte oberen Ansprechwert über­ schreitet, schaltet der Fensterdiskriminator 29 seinen Ausgang auf High und sperrt damit den Transistor 35. Das angeschlossene Relais 11 fällt ab und schaltet über seinen Schaltkontakt 12 den Signalkreis 13, wodurch das in diesem Signalkreis 13 angeordnete Schaltrelais 15, das ein Leistungsrelais ist, beispielsweise ein Streckensignal des überwachten Gleisabschnittes steuert.

Die Anordnung weist infolge des beschriebenen Aufbaus auch die erforderliche Eigensicherheit auf. Fällt beispiels­ weise eine der beiden Spannungen aus, so werden von dem betreffenden Signalwandler 18 keine Rechteckimpulse mehr abgegeben, was zu dem gleichen Schaltungsablauf wie beim gewollten Kurzschließen der Steuerspannung durch die Zug­ achsen führt. Beim Ausfall beider Spannungen liegen an beiden Eingängen des Phasenvergleichers 23 keine Rechteck­ impulse mehr an, d. h. jeder Eingang 21 bzw. 22 des Phasenvergleichers 23 erhält ein Low-Signal, so daß an seinem Ausgang ebenfalls ein Low-Signal erscheint. Infolge dieses Low-Signales am Ausgang 24 des Phasenvergleichers 23 unterschreitet das am Signaleingang 28 der Fenster­ diskriminators 29 anliegende Signal den eingestellten unteren Ansprechwert und der Fensterdiskriminator 29 schaltet einen Ausgang wiederum auf High, wodurch der Transistor 35 gesperrt wird. Damit ist sichergestellt, daß bei Spannungsstörungen an den Transformatoren 1 und 2 der Transistor 35 auf jeden Fall gesperrt und damit über das Schaltrelais 15 ein Streckensignal auf "Halt" gestellt werden kann.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, sind zwei Auswerteeinheiten 5 an die Transformatoren 1 und 2 angeschlossen. Beide Aus­ werteeinheiten 5 arbeiten parallel, wodurch die Sicherheit der Anordnung erhöht wird. Nur wenn beide Auswerteein­ heiten 5 aufgrund des Ausbleibens der Steuerspannung das jeweils angeschlossene Relais 11 abschalten, kann der Signalkreis ein- oder abgeschaltet und damit die Schalt­ lage des Schaltrelais 15 verändert werden, wodurch ein entsprechendes Schalten eines Streckensignals ausgelöst wird.

Claims (6)

1. Anordnung zur Auswertung von zwei zu einem Über­ wachungskreis gehörenden Spannungen, bei welcher Anordnung eine von einem ersten Transformator (1) entnommene Span­ nung als Hilfsspannung direkt einer Auswerteeinrichtung (5) und eine von einem zweiten Transformator (2) entnom­ mene Spannung als Steuerspannung über ein zu überwachendes Element (E) der Auswerteeinrichtung (5) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen gegeneinander phasenverschoben und getrennt jeweils einem in der Auswerteeinrichtung (5) enthaltenen Signalwandler (18) zugeführt sind, der ein der Amplitude der jeweiligen Spannung proportionales Ausgangssignal liefert, daß ferner die Ausgangssignale der beiden Signalwandler (18) einem Phasenvergleicher (23) zugeführt sind, dessen der Phasenverschiebung der beiden Spannungen proportionales Signal über ein Integrierglied (25, 26) am Signaleingang (28) eines Fensterdiskriminators (29) liegt, dessen Ausgangssignal einen Relaiskreis steuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalwandler (18) zumindest ein eine Untergrenze der Spannungsamplitude überwachendes Schwellwertglied enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (19) jedes Signalwandlers und dem entsprechenden Eingang (21 bzw. 22) des Phasenvergleichers (23) ein Frequenzauswerteglied (20) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auswerteeinrichtungen (5) vorgesehen sind, die parallel an galvanisch getrennte Sekundärwicklungen (3 bzw. 4) des ersten und zweiten Transformators (1 bzw. 2) angeschlossen sind und das die einen Signalkreis steu­ ernden Schaltkontakte (12) der in den durch die Auswerte­ einrichtungen (5) gesteuerten Relaiskreisen angeordneten Relais (11) in dem Signalkreis (13) in Reihe geschaltet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung des Signalkreises (13) von mindestens einem der Transformatoren (1 bzw. 2) ge­ liefert wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungsversorgung des Signalkreises (13) an jedem Transformator (1 bzw. 2) eine gesonderte Sekundärwicklung (3 bzw. 4) vorgesehen ist und die betreffenden Sekundär­ wicklungen (3 und 4) der beiden Transformatoren (1 und 2) in Reihe geschaltet sind.