DE60211533T2

DE60211533T2 - Stromfehlerdetektor und schutzschalter

Info

Publication number: DE60211533T2
Application number: DE60211533T
Authority: DE
Inventors: A. Ronald Burbank BAX; H. Rudy Fountain Valley RUSALI; E. Timothy Auburn KING
Original assignee: Hydro Aire Inc
Current assignee: Hydro Aire Inc
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2022-09-14
Also published as: ES2265050T3; ATE326786T1; US7375937B2; CN1586028A; DE60211533D1; JP2005531268A; BR0212538A; US20070139985A1; WO2003026091A1; US20060028779A1; CN100568656C; US7016171B2; EP1425836A1; CA2460609A1; US7248451B2; EP1425836B1; US20030030954A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Diese Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf elektrische Steuerungssysteme und genauer auf ein elektrisches Steuerungssystem für Flugzeuge, das den Stromzustand in einem Strompfad überwacht und den Strompfad nach Erfassung eines Stromfehlers unterbricht.
Beschreibung des Standes der Technik:
In der elektro-mechanischen Technik weisen Stromungleichgewichte auf ernsthafte Probleme hin, die zu verheerenden Auswirkungen führen können, wie z. B. Lichtbogenbildungen in Kraftstoffpumpen. Da Kraftstoffpumpen häufig in einem Kraftstoffbehälter untergebracht sind, um Kraftstoff direkt aus dem Behälter zu pumpen, kann eine Lichtbogenbildung in einer Kraftstoffpumpe zu einer Explosion eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und einem nachfolgenden Bruch des Kraftstoffbehälters führen, was katastrophal sein kann. Angesichts des Ausmaßes eines solchen Ereignisses bedarf es einer Vorrichtung oder einer Methodik, die neben einer derartigen Lichtbogenbildung auch andere damit verbundene Probleme beheben kann. Gegenwärtig wird in Flugzeugen als gängige Art einer Schaltkreisschutzvorrichtung eine thermische Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung verwendet. Lichtbogenbildungen veranlassen jedoch typischerweise nicht das Aktivieren der thermischen Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung. Somit besteht seit Langem ein Bedarf an einer Funktion einer Stromungleichgewichtserfassung in einem Flugzeug. Eine sehr bedeutende Form eines Stromungleichgewichts ist ein Masseschluss, bei dem Strom zwischen einem Schaltkreis oder einer elektrischen Vorrichtung nach Masse fließt, wenn ein solcher Stromfluss nicht erwünscht ist. Beim Stand der Technik wird eine Masseschlusserfassung von einer separaten Masseschlussunterbrechungseinheit bearbeitet. Solche Systeme nach dem Stand der Technik wiesen jedoch Einschränkungen auf, einschließlich der Notwendigkeit der Neuverkabelung des Flugzeugs. Neben der erforderlichen Neuverkablung des Flugzeugs muss zusätzlicher Raum gefunden werden, um das Masseschlussunterbrechungssystem aufzunehmen.
Eine gegenwärtig erhältliche Masseschlussunterbrechungseinheit von Autronics (Modell 2326-1) wird zum Zweck des Schutzes vor Masseschluss in Kraftstoffpumpen bei großen Verkehrsflugzeugen verwendet. Die Autronics-Einheit erfasst einen Masseschluss und gibt mittels eines Stromtransformators ein Signal aus, das einen Fehler anzeigt, und dient dazu, Leistung von dem Kraftstoffpumpen-Steuerungsrelais wegzunehmen.
Systeme zur Masseschlusserfassung nach dem Stand der Technik sind hilfreich, um Lichtbogenbildung in elektrischen Flugzeugsystemen, einschließlich Flugzeug-Kraftstoffpumpen, zu reduzieren. Diese Aufgabe wurde zu einem Hauptanliegen der US-Luftfahrtbehörde (Federal Aviation Administration FAA), und neueste Studien haben mehrere Untersuchungen und Vorschriften veröffentlicht, um Kraftstofftankentzündungen zu verhindern. Eine Konferenz der FAA zur Verhinderung von Kraftstofftankentzündung am 20. und 21. Juni 2001 im SEATEC Airport Hilton wurde abgehalten, um die Vorschriften SFAR Nr. 88 und ähnliche Zertifizierungsverfahren und Flugfähigkeitsstandards für Transportkategorie-Flugzeuge besser nachzuvollziehen. Ferner enthält in diesem Zusammenhang das Federal Register von Montag, dem 7. Mai 2001 einen Artikel, der sich auf SFAR Nr. 88 bezieht, "Fuel Tank System Fault Tolerance Evaluation Requirements and Related Airworthiness and Certification Standard". Diese Materialien und die FAA-Konferenz unterstreichen die Bedeutung der Erfassung von Masseschlüssen und der Steuerung des Schaltkreises, um möglichst weitgehend Lichtbogenbildung in Kraftstoffpumpen und ähnlichen Vorrichtungen, die brennbaren Materialien ausgesetzt sein können, zu verhindern.
Neben der vorher erläuterten Masseschlussstromerfassungsvorrichtung der Modellserie Nr. 2326-1 der Autronics Corporation gibt es auch ein von der PRIMEX Aerospace Company als Teil Nr. 437.437 vertriebenes Masseschlusserfassungssystem. Das PRIMEX-System verwendet einen Stromtransformator, um Masseschlussströme in 400Hz-Dreiphasenmotoren zu erfassen. Diese Systeme nach dem Stand der Technik weisen jedoch erhebliche Einschränkungen auf, wenn sie entweder als Originalausstattung oder als Umrüstung verbreitet in Flugzeugen verwendet werden sollen, da sie eine separate Verkabelung und neben der bereits bestehenden Ausstattung Raum erfordern. Beispiele der vorliegenden Erfindung bieten insofern viele Betriebs- und Funktionsvorteile, insofern, als sie in den Raum passen, der auf der Schalttafel für die bestehenden Relais verfügbar ist, für den Betrieb die Leistung des Systems nutzen, das sie überwachen, und funktionell schneller und effizienter bei der Erfassung eines Masseschlusses und bei der Wegnahme der Leistung vom überwachten System sind.
Es besteht ein Bedarf an einer verbesserten Schaltkreisschutzvorrichtung für Flugzeuge. Es ist ferner wünschenswert, dass die Schaltkreisschutzvorrichtung in eine bestehende Vorrichtung im Flugzeug integriert wird oder mit einer bestehenden Vorrichtung untergebracht wird, wobei dieselben Verbindungen zu bestehenden elektrischen Schaltkreisen gemeinsam genutzt werden, da der Raum für Avionik in jedem Flugzeug begrenzt ist, und das Hinzufügen von Leitungen zum Aufnehmen einer neuen Vorrichtung sehr schwierig ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diese und andere Belange.
US-A-4.688.134 offenbart eine Masseschluss-Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegt ist.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt.
Kurz gefasst und allgemein ausgedrückt, ist die Erfindung gerichtet auf Vorrichtungen zum Überwachen der Stromzustände in einem Strompfad zwischen der Leitungsseite und der Lastseite eines elektrischen Schaltkreises und zum Unterbrechen des Strompfades, wenn ein Stromfehlerzustand erfasst wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung zum Schutz eines Schaltkreises mit einer Leitungsseite und einer Lastseite, die besonders zur Verwendung in Flugzeugen geeignet ist. Bei einer vorliegenden Ausführungsform integriert die vorliegende Erfindung die Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung in das bestehende Flugzeugleistungssteuerrelaisgehäuse. Zum Beispiel ist bei einer Kraftstoffsystemanwendung die Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung in die Kraftstoffpumpensteuerrelaisbaugruppe integriert. Daher kann in bestehenden Flugzeugen auf die Unterbrechungsvorrichtung umgerüstet werden, oder diese kann in neu gebauten Flugzeugen verwendet werden, wobei der Entwurf der neuen Flugzeuge das Relaissystem bereits integriert. Die Stromungleichgewichtserfassungs- und Fehlerschaltkreisunterbrechungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Stromversorgung, einen überwachten Schaltkreis, einen Sensor, eine logische Steuervorrichtung und eine Leistungssteuervorrichtung (z. B. Relais, Schütz, Festkörperrelais, und dergleichen). Bei einer Ausführungsform kann die Erfindung auch einen Fehleranzeiger, einen Testschalter und einen Rücksetzschalter umfassen. Die Stromversorgung ist so konfiguriert, dass sie dem Sensor, der logischen Steuervorrichtung und der Leistungssteuervorrichtung Leistung liefert. Der Sensor ist so konfiguriert, dass er ein Stromungleichgewicht im überwachten Schaltkreis erfasst. Bei einer Ausführungsform ist der Sensor, der das Stromungleichgewicht überwacht, ein Hall-Effekt-Sensor. Die logische Steuervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie ein Relaissteuerungseingangssignal überwacht und Eingänge vom Sensor bearbeitet.
Bei einer anderen Ausführungsform vergleicht die logische Steuervorrichtung das Sensorsignal mit vorgegebenen Grenzen, die einen zulässigen Betrieb darstellen, und gibt ein Signal aus, das ein Stromungleichgewicht im Schaltkreis anzeigt, wenn das Sensorsignal außerhalb der zulässigen Grenzen liegt. Die Leistungssteuervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie Eingangsleistung von der logischen Steuervorrichtung erhält und Leistung von der Lastseite des Schaltkreises wegnimmt, wenn ein Stromungleichgewicht erfasst wird. Bei einer Ausführungsform wird die Entziehung der Leistung von der Lastseite des Schaltkreises aufgrund eines erfassten Stromungleichgewichts beibehalten, bis die Stromquelle der Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung wieder betrieben wird. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Entziehung der Leistung beibehalten, bis ein Rücksetzschalter aktiviert wird. Bei noch einer weiteren Ausführungsform bietet der Fehleranzeiger eine Anzeige, ob ein Stromungleichgewichtszustand eingetreten ist. Ein Testschalter kann integriert werden, um während des Haltens den Betrieb der Einheit zu überprüfen. Der Fehlerrücksetzschalter wird verwendet, um den Fehleranzeiger zurückzusetzen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass sie die Masseschlusserfassung und Schaltkreisunterbrechung (GFI) ausführt und gegenüber Systemen nach dem Stand der Technik erhebliche Vorteile bietet. Da das GFI-System der Ausführungsform in der gleichen Hülle wie ein bestehendes Relaissystem untergebracht ist, kann es leicht in bestehenden Flugzeugen umgerüstet werden. Da es sowohl von Wechselstrom- als auch von Gleichstromschaltkreisen aus einfach betrieben werden kann, indem es seine eigene Stromversorgung umfasst, die von dem überwachten Schaltkreis gespeist wird, kann es ohne weitere Veränderung oder Neuverkabelung im Flugzeug sowohl in gleichstrom- als auch in wechselstrombeschalteten Flugzeugen verwendet werden. Da das GFI-System der Ausführungsform direkt in dem Schaltkreis arbeitet, der überwacht wird, und Teil dessen ist, verhindert es ferner ein Hauptproblem von Systemen nach dem Stand der Technik, die separat mit dem überwachten Schaltkreis verbunden werden mussten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Ausführungsform ist, dass sie schneller Leistung von dem Schaltkreis mit einem Fehler wegnimmt, da die Erfassung und Steuerung an einem Ort gebündelt ist, wodurch die Erfassung und Steuerung an Ort und Stelle geschaffen wird.
Die meisten gegenwärtig betriebenen Flugzeuge verwenden Schaltkreisunterbrechungsvorrichtungen mit den vorher erwähnten Einschränkungen. Da die elektronischen und elektromechanischen Eigenschaften von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegenüber diesen Schaltkreisunterbrechungsvorrichtungen zusätzlichen Schutz bieten, ist es wünschenswert, Ausführungsformen der Erfindung in einer Form unterbringen zu können, welche die Umrüstung in bestehenden Flugzeugen, in neu gebauten Flugzeugen und bei neuen Flugzeugentwürfen erleichtern, wodurch die Vorteile der Erfindung in eine breitere Spanne von Anwendungen eingebracht werden. Folglich können die elektronischen und elektromechanischen Elemente der Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung in einem Gehäuse untergebracht werden, das einen Formfaktor aufweist, der Leistungssteuervorrichtungen nach dem Stand der Technik ähnlich ist. Die Ausführungsform steht über den bestehenden elektrischen Leistungssteuerungsverbinder mit dem Schaltkreis, der überwacht und gesteuert werden soll, in Verbindung und bezieht Strom von dem zu steuernden Schaltkreis. Während mehrere Formfaktoren bestehen, die gegenüber diesen Schaltkreisunterbrechungsvorrichtungen zusätzlichen Schutz bieten, sind die wünschenswertesten Formfaktoren den in Flugzeugen verwendeten Leistungssteuervorrichtungen ähnlich.
Eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Unterbrechung eines Strompfades zwischen der Leitungsseite und der Lastseite eines elektrischen Schaltkreises. Die Vorrichtung umfasst eine Stromversorgung, die entweder an der Leitungsseite oder an der Lastseite elektrisch mit dem Strompfad verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst auch eine Leistungssteuervorrichtung, die im Strompfad angeordnet ist. Die Leistungssteuervorrichtung ist dafür ausgelegt, den Strompfad zu schließen, wenn eine Steuersignalzufuhr anliegt, und den Strompfad bei Fehlen der Steuersignalzufuhr zu öffnen. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Sensorsystem und eine logische Steuervorrichtung. Das Sensorsystem empfängt Leistung von der Stromversorgung, überwacht den Strom im Strompfad und gibt ein Sensorsignal aus, das einen Stromzustand im Strompfad anzeigt. Die logische Steuervorrichtung erhält ebenso Leistung von der Stromversorgung, empfängt das Sensorsignal und entzieht die Steuersignalzufuhr von der Leistungssteuervorrichtung, wenn das Sensorsignal ein festgesetztes Kriterium nicht erfüllt.
In einem detaillierten Aspekt der Vorrichtung wird die Steuersignalzufuhr von der Stromversorgung zugeführt, wobei die Stromversorgung dafür ausgelegt ist, dann, wenn die Leistungssteuervorrichtung offen ist und das Sensorsig nal das vorgegebenen Kriterium erfüllt, eine Steuersignalzufuhr auszugeben, die für eine erste Zeitspanne eine erste Spannung aufweist, die ausreicht, die Leistungssteuervorrichtung zu veranlassen, den Strompfad zu schließen. Nach der ersten Zeitspanne gibt die Stromversorgung eine Steuersignalzufuhr aus, die eine zweite Spannung aufweist, die niedriger ist als die erste Spannung und ausreicht, die Leistungssteuervorrichtung in der geschlossenen Stellung zu halten. Bei weiterer detaillierter Ansicht der Vorrichtung umfasst das Sensorsystem entweder einen einzelnen Sensor, der mit den drei elektrischen Leitungen eines Dreiphasenwechselstromsystems oder den zwei Leitungen eines Gleichstromsystems verbunden ist, um zwischen den Leitungen eine Stromgleichgewichtsmessung zu schaffen, oder unabhängige Sensoren, von denen jeder mit einer der elektrischen Leitungen des Strompfades verbunden ist, um unabhängige Strommessungen für jede elektrische Leitung zu schaffen, oder eine Kombination aus beidem.
Eine weitere gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine integrierte Stromfehlererfassungs-/Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung, die eine Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung umfasst, die dafür ausgelegt ist, in einem Strompfad angeordnet zu sein, welcher eine Leitungsseite und eine Lastseite sowie eine Stromversorgung aufweist, die elektrisch mit dem Strompfad verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Sensorsystem, das Leistung von der Stromversorgung erhält, das den Strom im Strompfad überwacht und das ein Sensorsignal ausgibt, das einen Stromzustand im Strompfad anzeigt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuervorrichtung, die Strom von der Stromversorgung erhält, das Sensorsignal empfängt und die Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung öffnet, wenn das Sensorsignal nicht ein vorgegebenen Kriterium erfüllt.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich eine Ausführungsform der Erfindung auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Strompfades durch einen elektrischen Schaltkreis mit einer Leitungsseite und einer Lastseite und einer dazwischen angeordneten Leistungssteuervorrichtung. Die Leistungssteuervorrichtung schließt den Strompfad, wenn eine Steuersignalzufuhr anliegt, und öffnet den Strompfad bei Fehlen der Steuersignalzufuhr. Der elektrische Schaltkreis ist in einem Gehäuse untergebracht, wobei die Vorrichtung eine Stromversorgung umfasst, die ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht ist und mit dem Strompfad elektrisch verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Sensorsystem und eine logische Steuervorrichtung, die ebenfalls beide in dem Gehäuse untergebracht sind. Das Sensorsystem erhält Strom von der Stromversorgung, überwacht den Strom im Strompfad und gibt ein Sensorsignal aus, das einen Stromzustand im Strompfad anzeigt. Die logische Steuervorrichtung erhält Leistung von der Stromversorgung, empfängt das Sensorsignal und entzieht die Steuersignalzufuhr von der Leistungssteuervorrichtung, wenn das Sensorsignal ein vorgegebenes Kriterium nicht erfüllt. In einem detaillierten Aspekt umfasst die Vorrichtung ferner eine flexible gedruckte Leiterplatte, die um einen Abschnitt der Leistungssteuervorrichtung angeordnet ist, wobei der Schaltkreis wenigstens die Stromversorgung, den Sensor und/oder die logische Steuervorrichtung umfasst und auf der Leiterplatte montiert ist.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich eine Ausführungsform der Erfindung auf eine Vorrichtung zum Schließen eines Strompfades zwischen der Leitungsseite und der Lastseite eines elektrischen Schaltkreises. Die Vorrichtung umfasst eine Leistungssteuervorrichtung mit einer offenen und einer geschlossenen Stellung. Die Leistungssteuervorrichtung ist im Strompfad angeordnet und wechselt von der offenen in die geschlossene Stellung, wenn eine erste Steuersignalzufuhr anliegt, und verharrt in der geschlossenen Stellung, wenn eine zweite Steuersignalzufuhr anliegt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Stromversorgung, die dann, wenn die Leistungssteuervorrichtung offen ist, die erste Steuersignalzufuhr mit einer ersten Spannung für eine erste Zeitspanne ausgibt, und nach der ersten Zeitspanne die zweite Steuersignalzufuhr mit einer zweiten Spannung ausgibt, die ausreicht, um die Leistungssteuervorrichtung in der geschlossenen Stellung zu halten, wobei die zweite Spannung kleiner als die erste Spannung ist.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich eine Ausführungsform der Erfindung auf eine Vorrichtung zum Unterbrechen eines Strompfades zwischen der Leitungsseite und der Lastseite eines elektrischen Schaltkreises, der mit einer elektrischen Last verbunden ist, die für eine erste Zeitspanne einen zugehörigen ersten Betriebsstrom und einen zweiten Betriebsstrom für eine zweite Zeitspanne aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Leistungssteuervorrichtung, die im Strompfad angeordnet ist. Die Leistungssteuervorrichtung schließt den Strompfad, wenn eine Steuersignalzufuhr anliegt, und öffnet den Strompfad bei Fehlen der Steuersignalzufuhr. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Sensorsystem, das den Strom im Strompfad überwacht und ein Sensorsignal ausgibt, das einen Stromzustand im Strompfad anzeigt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine logische Steuervorrichtung, die das Sensorsignal empfängt und während der ersten Zeitspanne das Sensorsignal mit einem ersten vorgegebenen Kriterium vergleicht, das von dem ersten Betriebsstrom definiert wird, und die Steuersignalzufuhr von der Leistungssteuervorrichtung wegnimmt, wenn das Sensorsignal nicht das erste vorgegebene Kriterium erfüllt. Während der zweiten Zeitspanne vergleicht die logische Steuervorrichtung das Sensorsignal mit einem zweiten vorgegebenen Kriterium, das von dem zweiten Betriebsstrom definiert wird, und entzieht die Steuersignalzufuhr von der Leistungssteuervorrichtung, wenn das Sensorsignal nicht das zweite vorgegebene Kriterium erfüllt.
Diese und andere Aspekte und Vorteile der Ausführungsformen der Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Systems, das eine Stromversorgung, eine logische Steuervorrichtung und eine Leistungssteuervorrichtung umfasst;
2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Gleichstrompumpeneingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung umfasst, die ein Gleichstromrelais enthält;
3-1 bis 3-3 bilden ein schematisches Diagramm der Stromversorgung der 2;
4 ist ein schematisches Diagramm des Stromungleichgewichtssensors der 2;
5a-1 bis 5c-4 bilden ein schematisches Diagramm der logischen Steuervorrichtung der 2;
6 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor und drei Überschussstromsensoren umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Gleichstrompumpeneingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung umfasst, die ein Gleichstromrelais enthält;
7-1 bis 7-3 bilden ein schematisches Diagramm der Stromversorgung der 6;
8a-1 bis 8c-4 bilden ein schematisches Diagramm der logischen Steuervorrichtung der 6;
9 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Wechselstrompumpeneingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung enthält, die ein Gleichstromrelais umfasst;
10a und 10b bilden ein schematisches Diagramm der Stromversorgung der 9;
11 ist ein schematisches Diagramm des Stromungleichgewichtssensors der 9;
12-1 und 12-2 bilden ein schematisches Diagramm der logischen Steuervorrichtung der 9;
13 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor und drei Überschussstromsensoren umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Wechselstrompumpen-Eingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung enthält, die ein Gleichstromrelais umfasst;
14 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Wechselstrompumpeneingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung enthält, die ein Wechselstromrelais umfasst;
15 ist ein schematisches Diagramm der Stromversorgung der 14;
16 ist ein schematisches Diagramm des Stromungleichgewichtssensors der 14;
17-1 und 17-2 bilden ein schematisches Diagramm der logischen Steuervorrichtung der 14;
18 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Konfiguration des Systems, das eine Stromversorgung, ein Sensorsystem, das einen Stromungleichgewichtssensor und drei Überschussstromsensoren umfasst, eine logische Steuervorrichtung, einen externen Wechselstrompumpeneingangsschalter und eine Leistungssteuervorrichtung enthält, die ein Wechselstromrelais umfasst;
19a ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert ist und die dafür ausgelegt ist, in den Flugzeugmodellen Boeing 737/747 Classic und in Airbus-Flugzeugen verwendet zu werden;
19b bis 19d sind jeweils eine Draufsicht, eine Vorderansicht und Bodenansicht der Vorrichtung der 19a;
19e ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der 19a mit einer Schnittansicht, die Komponenten zeigt, welche die Leistungssteuervorrichtung, das Sensorsystem und eine flexible gedruckte Leiterplatte mit darauf montierten Systemkomponenten umfassen;
19f ist eine Draufsicht auf die flexible gedruckte Leiterplatte der 19e;
20a ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert ist und die dafür ausgelegt ist, in den Flugzeugmodellen Boeing 747-700, 757 und 767 verwendet zu werden;
20b bis 20d sind jeweils eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Bodenansicht der Vorrichtung der 20a;
20e ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der 20a mit einer Schnittansicht, die Komponenten zeigt, welche die Leistungssteuervorrichtung, das Sensorsystem und gedruckte Leiterplatten mit darauf montierten Systemkomponenten umfassen;
21a ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert ist und die dafür ausgelegt ist, in den Flugmodellen DC-10, MD10 und MD11 verwendet zu werden;
21b bis 21d sind jeweils eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Bodenansicht der Vorrichtung der 21a dar;
21e ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der 21a mit einer Schnittansicht, die Komponenten zeigt, welche die Leistungssteuervorrichtung, das Sensorsystem und eine flexible gedruckte Leiterplatte mit darauf montierten Systemkomponenten umfassen;
21f ist eine Draufsicht auf die flexible gedruckte Leiterplatte der 21e.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, die zum Zweck der Veranschaulichung und nicht als Einschränkung bereitgestellt werden, und insbesondere mit Bezug auf 1, wird ein System 10 zur Unterbrechung eines Strompfades 20 zwischen der Leitungsseite 24 und der Lastseite 26 eines elektrischen Schaltkreises nach Erfassung eines Stromfehlerzustands im elektrischen Schaltkreis gezeigt. Ein Stromfehlerzustand kann das Ergebnis eines Stromungleichgewichtszustands im elektrischen Schaltkreis sein.
In einer seiner grundlegendsten Formen umfasst das System 10 eine Stromversorgung 30, ein Sensorsystem 40, eine logische Steuervorrichtung 50 und eine Leistungssteuervorrichtung 60. Die Stromversorgung 30 stellt der logischen Steuervorrichtung 50, dem Sensorsystem 40 und der Leistungssteuervorrichtung 60 Leistung zur Verfügung. Die Leistungssteuervorrichtung 60 kann ein elektro-mechanisches Relais sein, entweder eine Wechselstromspule oder eine Gleichstromspule, oder eine Festkörperbauteil. Spulenartige Relais werden von einer Steuersignalzufuhr 32, die von der Stromversorgung zur Verfügung gestellt wird, mit Strom versorgt. Der Rückleitungspfad 34 für die Steuersignalzufuhr 32 verläuft durch die logische Steuervorrichtung 50. Bei anderen Ausführungsformen wird die Steuersignalzufuhr 32 durch einen externen Schalter statt durch die Stromversorgung 30 direkt der Leistungssteuervorrichtung 60 zugeführt.
Das Sensorsystem 40 überwacht den Strom, der den Strompfad 20 durchfließt, und gibt eines oder mehrere Sensorsignale 42 aus, die Stromzustände im Strompfad anzeigen. Die logische Steuervorrichtung 50 empfängt das Sensorsignal 42 oder mehrere Sensorsignale 42 vom Sensorsystem 40 und entzieht der Leistungssteuervorrichtung 60 Leistung, wenn wenigstens eines der Sensorsignale ein vorgegebenes Kriterium nicht einhält. Das vorgegebene Kriterium wird im Folgenden beschrieben, definiert jedoch im Wesentlichen die Grenzen des zulässigen Stromungleichgewichts- und Überschussstromzustands im elektrischen Schaltkreis. Wenn das Sensorsignal nicht das vorgegebene Kriterium einhält, unterbricht die logische Steuervorrichtung 50 den Rücklaufpfad 34 der Steuersignalzufuhr 32. Dies veranlasst die Leistungssteuervorrichtung 60, den Strompfad 20 zu unterbrechen, wodurch Leistung von der Lastseite 26 des Schaltkreises weggenommen wird. Die logische Steuervorrichtung 50 umfasst Schaltungen und externe Schalter, die mit der Fehleranzeige sowie Systemtest und Systemrücksetzung in Verbindung stehen. Nach Unterbrechung des Strompfades 20 liefert die logische Steuervorrichtung 50 eine Fehleranzeige, die eine aufleuchtende LED oder ein (nicht gezeigter) mechanischer Anzeiger sein kann. Mechanische Anzeiger sind insofern vorteilhaft, als sie keinen elektrischen Strom benötigen; wenn daher der Strom zum System abgeschaltet wird, wird der Fehler dennoch angezeigt.
Das System 10 der Erfindung ist dafür ausgelegt, in mehreren Flugzeugen und in mehreren Systemen im Flugzeug verwendet zu werden. Das System kann zum Beispiel in jedes Kraftstoffsystem der Boeing-Modelle 737, 747, 757, 767, DC-10, MD11 und in Airbus-Kraftstoffsystemen als Mittel zur Überwachung des Leistungsschaltkreises, der zur Leistungsversorgung der Pumpen im Kraftstoffsystem des Flugzeugs verwendet wird, integriert werden. Das System 10 kann auch in anderen Flugzeugsystemen Anwendung finden, die elektro-mechanische Vorrichtungen oder feste Schalter verwenden, zum Beispiel bei einem Bremssystem, das hydraulische Pumpen oder einen hydraulischen Motor und Sperrventile umfasst oder dem Flugzeugumgebungssystem, das schaltergesteuerte Lichter, Gebläse, Öfen und dergleichen umfasst.
Die im Folgenden beschriebene Konfiguration ist eine integrierte Stromfehlerschutz-/Leistungssteuervorrichtung, die einen Stromfehlerschutz in ein Leistungssteuerrelais integriert, und ist dafür ausgelegt, bestehende Flugzeugsystemrelais zu ersetzen. Die Konfiguration wird im Zusammenhang mit Flugzeugkraftstoffsystemen beschrieben. Die Anwendung dieser Systeme ist jedoch nicht auf Kraftstoffsysteme beschränkt.
Integrierte Stromfehlerschutz-/Leistungssteuervorrichtung
Jede der Pumpen in einem Kraftstoffsystem erhält typischerweise ihre Leistung über ein elektro-mechanisches Relais von einer Dreiphasenwechselstromversorgung. Das Relais selbst ist typischerweise ein Gleichstromspulenrelais, obwohl ein Wechselstromspulenrelais verwendet werden kann. Gleichstromspulenrelais werden gegenwärtig aufgrund ihrer schnelleren Reaktionszeit bevorzugt, die höchstens ungefähr 10–15 Millisekunden (ms) beträgt. Ein typisches Wechselstromspulenrelais hat eine Reaktionszeit von ungefähr 15–50 ms. Wechselstromspulenrelaismodelle, deren Reaktionszeit sich der von Gleichstromspulenrelais annähert, werden gegenwärtig in der Industrie entwickelt. Abhängig von der Art des Relais versorgt entweder eine Wechselstromsteuersignalzufuhr oder eine Gleichstromsteuersignalzufuhr das Relais mit Strom. Diese Steuersignalzufuhren werden hin und wieder als Pumpeneingangsleistungen bezeichnet. Der Leistungseingang des Relais ist typischerweise durch einen Cockpitschalter umschaltbar.
Das System der Erfindung ist dafür ausgelegt, die in typischen Flugzeugkraftstoffsystemen verwendeten Relais zu ersetzen. Dazu kann das System eine von mehreren Konfigurationsarten annehmen, abhängig von der Art des Relais, das im bestehenden Flugzeugsystem verwendet wird, und von der Art der umschaltbaren Pumpeneingangsleistung. Zum Beispiel verwenden die Flugzeugmodelle Boeing 757 und DC-10 eine Gleichstromrelaisspule und einen Wechselstrompumpeneingang. Die Boeing 737, 747 und 767 sowie Airbus-Flugzeuge verwenden eine Gleichstromrelaisspule und einen Gleichstrompumpeneingang. Für jede dieser bestehenden Flugzeugkonfigurationen umfasst das System ein entsprechendes Relais sowie die zur Stromversorgung des Relais notwendigen Schaltungen. Das System der Erfindung ist nicht auf diese bestehenden Flugzeugsystemkonfigurationen begrenzt und ist vollständig in mehreren herangezogenen Systemen anwendbar. Zum Beispiel kann das System so konfiguriert werden, dass es ein Wechselstromrelais umfasst, das entweder mit dem Wechselstrompumpeneingang oder dem Gleichstrompumpeneingang verwendet werden kann. Im Folgenden werden Beschreibungen mehrerer Konfigurationen des Systems gegeben. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Konfigurationen sind sie auf Grundlage der Art ihres Relais und ihres Pumpeneingangs unterteilt.
Gleichstromrelais mit Gleichstrompumpeneingang
Mit Bezug auf 2 wird ein System 10 zur Verwendung in einem Flugzeugkraftstoffsystem gezeigt, das einen Gleichstrompumpeneingang 80 und ein Gleichstromspulenrelais 60 aufweist, wie es etwa in dem Flugzeugmodell Boeing 737/747 Classic vorliegt. Das System 10 umfasst eine Stromversorgung 30, die an der Eingangsseite 24 des elektrischen Schaltkreises jede der 115-V-Wechselspannungsdreiphasenleitungen anzapft. Die Stromversorgung 30 stellt dem Sensorsystem 40, der logischen Steuervorrichtung 50 und dem Gleichstromrelais 60 Leistung zur Verfügung. Die Gleichstrompumpeneingangsleistung 80 der logischen Steuervorrichtung 50 wird durch einen Cockpitpumpenschalter 82 bereitgestellt, der Leistung von einer Flugzeug-Gleichstromstromversorgung bezieht.
Wie in den 3-1 bis 3-3 gezeigt ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Stromversorgung eine rücklaufartige umschaltende Stromversorgung mit zwei linearen Stromversorgungen U14 und U15. Stromversorgung U14 liefert dem Stromsensor U7 (4) 7 V Gleichspannung, um die maximale Verstärkung aus dem Stromsensor zu erhalten, während die Stromversorgung U15 der logischen Steuervorrichtungsschaltung (5a-1 bis 5c-3) 5 V Gleichspannung bereitstellt. Wie im Folgenden erläutert wird, liefert die Stromversorgung zudem der Leistungssteuervorrichtung entweder 28 V Gleichspannung oder 16 V Gleichspannung.
An der Eingangsseite der Stromversorgung bilden die Dioden CR12, CR13, CR14, CR15, CR16 und CR17 eine Vollwellen-Dreiphasen-Brücke. Die Kondensatoren C17 und C18 dienen als Speichervorrichtungen für die von der Brücke erzeugte Spitzenspannung von ungefähr 300 V. Die Widerstände R42, R43 bieten eine Filterfunktion, wobei der Widerstand R42 und der Kondensator C17 als RC-Glied dient, und der Widerstand R43 und der Kondensator C18 als ein weiteres RC-Glied eines Zweipolfilters dient. Die Widerstände R44 und R45 bieten einen EMI-Schutz gegen Rauschen, das durch eine der Dioden CR15, CR16 und CR17 durch den Eingang wieder hinausgelangen kann. Die Dioden VR2 und VR3 schützen den Steuerschaltkreis U12 und den Transistor Q8 gegen Spannungsspitzen, die deren jeweilige Betriebsfähigkeiten überschreiten, welche bei einer Konfiguration 450 V und 800 V betragen.
Der Steuerschaltkreis U12 erfasst die Spannung über der Eingangswicklung des Transformators L2 durch den Transistor Q8. Der Widerstand R49 und der Kondensator C22 filtern das Rauschen, das zum Erfassungseingang des Steuerschaltkreises U12 gelangt. Wenn die Steuereinheit U12 erfasst, dass die Ausgangsspannung niedrig ist, schaltet sie sich ein und bleibt eingeschaltet, bis die Spannung durch den Transformator L2 einen vorgegebenen Wert erreicht. Der Widerstand R50 ermöglicht dem Strom, der durch den Transformator L2 fließt, den vorgegebenen Wert zu erreichen. Sobald die vorgegebene Menge erreicht ist, schaltet sich die Vorrichtung aus, wobei die Energie auf die Sekundärseite des Transformators L2 übertragen wird. An der Sekundärseite filtert der Kondensator C26 Hochfrequenzrauschen heraus, während der Kondensator C25 den Großteil der Energie speichert. Die Energie von der Sekundärseite des Transformators L2 wird dann den linearen Stromversorgungen U14 und U15 bereitgestellt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Sensorsystem 40 einen einzelnen Sensor, der die drei elektrischen Dreiphasenleitungen umgibt, die den Strompfad 20 bilden. Der Sensor 40 bestimmt den Stromzustand im Strompfad 20, indem er ein Ausgangssensorsignal 42 liefert, das den Stromzustand zwischen den elektrischen Leitungen anzeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist bei einer Ausführungsform der Sensor 40 ein Hall-Effekt-Sensor, wie z. B. ein linearer Amploc Pro 5 Hall-Effekt-Stromsensor. Bei abweichenden Ausführungsformen kann der Sensor 40 ein Stromtransformator oder eine Großmagnetwiderstandsvorrichtung (GMR = Giant Magneto Resistor) sein. Der Sensor 40 weist ein Ausgangssignal von 233 mV/A auf, wenn er mit 10 V betrieben wird. Die Masseschlusserfassung wird erreicht, indem der Strom aller drei Phasen mit dem einzelnen Stromsensor überwacht wird. Der Stromsensor 40 summiert algebraisch den magnetischen Fluss, der von den drei Phasenströmen erzeugt wird, und erzeugt ein Ausgangssignal 42, das proportional dem Ergebnis ist. Da Dreiphasen-Wechselstrom-Kraftstoffpumpen typischerweise einen ungeerdeten Neutralleiter aufweisen, ist das System "geschlossen", wodurch der Strom, der zu der Kraftstoffpumpe fließt, gleich dem Rücklaufstrom und diesem entgegengesetzt sein muss. Wenn daher kein Masseschlusszustand existiert, ist der am Stromsensor gemessene magnetische Fluss gleich 0. Wenn ein Masseschlusszustand auftritt, fließt der Strom zur Masse (und fließt nicht durch den Sensor zurück), wodurch das geschlossene Kreislaufsystem durchbrochen wird und ein am Sensor gemessenes Ungleichgewicht im magnetischen Fluss ergibt. Da das Flussungleichgewicht proportional dem Strom ist, stellt der Ausgang des Sensors den Wert des Stromverlusts bereit. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Ausgangssignal des Sensors ungefähr die Hälfte der Speisespannung, wenn kein Ungleichgewicht gemessen wird.
Wie in 2 gezeigt ist, werden die Sensorsignalausgänge 42 des Sensorsystems 40 von der logischen Steuervorrichtung 50 empfangen. Die logische Steuervorrichtung 50 vergleicht die Sensorsignale 42 mit einem vorgegebenen Kriterium und unterbricht den Rücklaufpfad 34 der Stromversorgung 32, wenn das Kriterium nicht eingehalten wird. Dies entzieht das Ansteuerungssignal von der Leistungssteuervorrichtung 60 und veranlasst das Gleichstromrelais, in einem ausgeschalteten Zustand zu verharren und den Strompfad 20 zu der Lastseite 26 zu unterbrechen. Die logische Steuervorrichtung 50 umfasst Schaltungen und externe Schalter, die mit Fehleranzeige sowie Systemtest und Systemrücksetzung in Verbindung stehen, wobei diese Schalter nicht in 2 dargestellt sind, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren.
Wie in 5a-1 bis 5a-3 gezeigt ist, wird das Sensorausgangssignal dem Eingang des Verstärkers U1A zugeführt, der die Verstärkung des Sensorausgangssignals anpasst. Der Verstärker U1A dient zudem als Tiefpassfilter zum Zweck des Schutzes vor der Gefährdung durch EMI oder Blitz. Die Widerstände R6, R7 und R8 setzen das vorgegebenen Kriterium, mit dem das Sensorausgangssignal verglichen wird. Insbesondere setzen die Widerstände die Spannungs-Bezugsniveaus am Anschlusspunkt 6 von U1B und am Anschlusspunkt 10 von U1C, so dass eine Spannung der oberen Grenzspannung entspricht, während die andere der unteren Grenzspannung entspricht. Diese Spannungsniveaus entsprechen wiederum oberen und unteren Stromungleichgewichtsgrenzwerten, die bei einer Ausführungsform entsprechend +1,5 A effektiv und –1,5 A effektiv betragen.
Wenn die Spannung, die vom Verstärker U1A kommt, die obere Grenzspannung des Anschlusspunkts 6 überschreitet oder unterhalb der unteren Grenzspannung des Anschlusspunkts 10 liegt, steigt das Ausgangssignal des entsprechenden Verstärkers U1B, U1C an, was als Fehlersignal dient. Eine hohes Ausgangssignal von einem dieser Verstärker erhöht das Gate des Transistors Q1, was wiederum das Ausgangssignal des Transistors Q2 steigen lässt. Das Ausgangssignal des Transistors Q2 durchläuft den Verstärker U2A. Das Ausgangssignal des Verstärkers U2A wird dem Eingang des logischen Gatters U10B (5b-3) zugeführt.
Das logische Gatter U10B empfängt zwei zusätzliche Eingangssignale. Eine von einem Steuersignalzufuhrschaltkreis und eine von einem Sensorleistungsüberwachungsschaltkreis. Um das logische Gatter U10B zu betreiben, muss jedes seiner Eingangssignale logisch niedrig sein. Im Steuersignalzufuhrschaltkreis (5b-1) durchläuft die externe Gleichstromsteuersignalzufuhr den optischen Koppler U3, den Verstärker U2B und das logische Gatter U4A. Bei einer abweichenden Konfiguration kann der Steuersignalzufuhrschaltkreis dafür ausgelegt sein, eine externe Wechselstrom-Steuersignalzufuhr zu erhalten, indem der Wert der Widerstände R12 und R13 von 4,99 k auf 49,9 k verändert wird. Wenn die Steuersignalzufuhr hoch ist, d. h., wenn der Pilotenschalter an ist, ist das Ausgangssignal von U4A niedrig und der Betrieb des logischen Gatters U10B wird ermöglicht, vorausgesetzt, die anderen Eingangssignale des Gatters sind niedrig.
Mit Bezug auf den Sensorleistungsüberwachungsschaltkreis (5b-3) überwacht der Transistor Q7 die 7 V Gleichspannungsstromversorgung des Stromsensors und hindert den Sensorausgang an der Ausführung der Leistungssteuerfunktion, wenn die Spannungszufuhr unter ein Niveau fällt, bei dem der Sensor genau arbeitet. Wenn die Spannungszufuhr unter das Betriebsniveau fällt, wird der Transistor Q7 eingeschaltet, was wiederum den Betrieb des logischen Gatters U10B verhindert. Das System ignoriert im Wesentlichen das Sensorsignal, bis die Spannungszufuhr beim vorgegebenen Maß ist oder darüber liegt, woraufhin auch der Betrieb des logischen Gatters U10B wieder aufgenommen wird.
Die logische Steuervorrichtung ist dafür ausgelegt, dass nach dem Anschalten das System in einen Fehlerzustand versetzt wird, währenddessen es der Last keine Leistung liefert. Nachdem das System eingeschaltet und stabilisiert ist, schaltet das System in den Betriebsmodus um, vorausgesetzt, dass kein Fehler vorliegt. Während des Rücksetzens durchläuft das Signal vom logischen Gatter U9A in dem Rücksetzschaltkreis (5b-3) U11A und gelangt zu einem Halteglied (5b-4), das aus den logischen Gattern U9C und U9D besteht, wobei das Halteglied für die ersten 60 bis 100 Millisekunden (ms) in einen Fehlerzustand versetzt wird, abhängig von den Werten des Widerstands R31 und des Kondensators C9 (5b-3) und der Verzögerungszeit des Überwachungsschaltkreises U8, die 140 bis 560 ms beträgt.
Die längere Verzögerung bestimmt die Rücksetzzeit. Die beiden Methoden werden aufgrund gegenseitiger Einschränkungen verwendet.
Das Halteglied U9C/U9D kann auch durch ein Fehlersignal des logischen Gatters U10B (5b-3) in einen Fehlerzustand versetzt werden. Solch ein Fehler würde das Halteglied dauerhaft setzen. Eine Rücksetzfunktion ist nötig, um den Fehler von dem Halteglied zu beseitigen. Nach dem Rücksetzen während des Anschaltens besteht eine Sperre für das historische Halteglied. Falls ein Fehler hindurch gelangt, wechselt das Halteglied U9C/U9D in den gesperrten Zustand und sein Ausgangssignal wird U10C (5b-4) zugeführt. Alle Eingangssignale des U10C müssen für einen genauen Betrieb niedrig sein. Falls das Ausgangssignal des logischen Gatters U9C hoch ist, tritt ein Fehlerzustand ein und das Ausgangssignal des Gatters U10C ist niedrig. Eine solches Ausgangssignal setzt das Gate des Transistors Q3 (5c-1) auf niedrig, was den Pfad von der Steuersignalzufuhr zur Masse sowie die Stromversorgung des Relais unterbricht, d. h. das Relais öffnet. Das Ausgangssignal von U9C wird ebenso den Eingängen der logischen Gates U5B, U5C und U5D (5c-4) zugeführt, was wiederum die LED CR6 einschaltet, wenn das Ausgangssignal des logischen Gatters U9C hoch ist.
Die logischen Gatter U11C und U11D (5c-3), in Verbindung mit den Schaltungen der Stromversorgung, bilden eine einspringende Stromversorgung. Die einspringende Stromversorgung liefert dem Relais U6 (5c-1) eine erste Steuersignalzufuhrspannung, wenn das Relais von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung wechselt. Sobald das Relais für eine bestimmte Zeitspanne, die von den Werten des Kondensators C13 und des Widerstands R40 festgelegt wird, geschlossen ist, liefert die Stromversorgung dem Relais U6 eine zweite Spannung, um das Relais geschlossen zu halten, wobei die zweite Spannung niedriger als die erste ist. Dies verringert die Wärmeabgabe in der Stromversorgung und in der Relaisspule.
Wenn das Ausgangssignal des Gatters UC10 (5b-4) hoch ist, wird der Transistor Q3 eingeschaltet. Dies stellt die 28 V Gleichspannungssteuersignalzufuhr zum Relais her, indem durch den Transistor Q3 ein Rücklaufpfad für die Steuersignalzufuhr geschaffen wird. Die Anwesenheit der Steuersig nalzufuhr versorgt das Relais U6 mit Strom und veranlasst dieses, zu schließen. Bei Erteilung des Steuerbefehls, das Relais zu schließen, erhöht sich das Ausgangssignal des logischen Gatters U11D, wobei diese in das logische Gatter U11C rückgekoppelt wird. Wenn das Ausgangssignal des Gatters U11D steigt, wird der Transistor Q9 (3-3) in der Stromversorgung eingeschaltet und zieht durch den Widerstand R54 Strom ab, wodurch der Widerstand R52 parallel geschaltet wird. Dies veranlasst die Spannung am oberen Ende des Widerstands R53, auf 28 V Gleichspannung überzugehen. Wenn der Widerstand R52 nicht parallel geschaltet wird, beträgt die Spannung an den Widerständen R52 und R53 ungefähr 16 V Gleichspannung. Somit liefert die einspringende Stromversorgung 28 V Gleichspannung, um das Relais anzuziehen, d. h., um es von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung umzuschalten, und 16 V Gleichspannung, um das Relais U6 in der geschlossenen Stellung zu halten. Zu einem Zeitpunkt, der von dem Widerstand R40 und dem Kondensator C13 (5c-3) festgelegt wird, nach Erteilung des Steuerbefehls zur Schließung des Relais, sinkt das Ausgangssignal des Gatters U11D, was Q9 abschaltet und die Spannung auf 16 V Gleichspannung zurückgehen lässt.
Für Vorrichtungen, die nicht über einen Überschussstromschutz verfügen, wäre der vorliegende Ansatz, die erste Spannung zu halten, bis die Leistungssteuervorrichtung geschlossen ist, und zur ersten Spannung zurückzukehren, wenn die Leistungssteuervorrichtung öffnet. Ansonsten wird die zweite Spannung gehalten, solange die Leistungssteuervorrichtung geschlossen ist. Mit Überschussstrom wird dies von einer ersten Spannung mindestens für eine erste Zeitspanne verstärkt.
Während eines Fehlerzustands ist das Ausgangssignal des logischen Gatters UC9 (5b-4) hoch. Diesem Ausgangssignal durch die logischen Gatter U5B und U5C (5c-4) folgend, wird das Ausgangssignal von U5C hoch gesetzt. Dies veranlasst den Transistor Q6, einzuschalten und die LED CR6 aufzuleuchten. Das hohe Ausgangssignal des Gatters U5C wird dem Eingang des logischen Gatters U10A (5c-2) zugeführt, das als Wechselrichter dient und dem Anschlusspunkt 11 des Gatters U4D ein logisches niedrig ausgibt. Anschlusspunkt 12 des Gatters U4D ist ebenfalls niedrig. Somit steuert der Ausgang des Gatters U4D den Transistor Q5 an, welcher wiederum das Verriegelungsrelais U7 ansteuert. Anschlusspunkt 3 des Verriegelungsrelais schaltet auf Anschlusspunkt 2 um und liefert dadurch dem Anschlusspunkt 12 des Gatters U4D 5 V Gleichspannung, was die Senkung des Ausgangssignals des Gatters U4D hervorruft. Wenn das Ausgangssignal des Gatters U4D sinkt, schaltet der Transistor Q5 ab, wodurch Logikleistung eingespart wird.
Befindet sich der Rücksetzschalter S2 (5b-1) einmal in einem Fehlerzustand, kann er dazu verwendet werden, die logische Steuervorrichtung zurückzusetzen. Wenn der Schalter S2 geschlossen wird, steigt das Ausgangssignal des Verstärkers U2C, wobei das Ausgangssignal von U4B (5c-1) sinkt. Am Gatter U4C (5c-2) sind beide Eingangssignale niedrig und das Ausgangssignal somit hoch. Eine hohes Ausgangssignal des Gatters U4C schaltet den Transistor Q4 ein, welcher wiederum das Verriegelungsrelais U7 ansteuert, den Kontakt von den Anschlusspunkten 3 und 2 auf die Anschlusspunkte 3 und 1 umzusetzen. Dies verursacht die Senkung des Ausgangssignals des Gatters U4C und das Abschalten des Transistors Q4.
Die logische Steuervorrichtung umfasst mehrere Halteschaltungen, einschließlich des vorher beschriebenen Rücksetzschalters S2 und der Fehleranzeige LED CR6. Ebenso eingeschlossen ist die Testschaltung (5c-1), welche die Spule L1, die Widerstände R25 und R26 und den Schalter S1 umfasst. Die Spule ist ausreichend oft um den (nicht gezeigten) Stromsensor gewickelt, so dass dann, wenn der Schalter S1 geschlossen wird, der Sensor ein Signal ausgibt, das ein Stromungleichgewicht anzeigt. Bei einer Konfiguration ist die Spule 25mal um den Sensor gewickelt.
Das auf diese Weise beschriebene System überwacht den Strompfad 20 auf ein Stromungleichgewicht und bietet der Last GFI-Schutz. Es können jedoch Stromfehlerzustände im elektrischen Schaltkreis auftreten, die von einem einzelnen Sensor nicht erfassbar sind. Wenn etwa dem einzelnen Sensor nachgeschaltet ein Kurzschluss an zwei der drei elektrischen Leitungen auftritt, kann die Gesamtsumme des Stroms, der den Sensor durchfließt, dennoch 0 betragen. Somit wird der Kurzschluss nicht erfasst. Gemäß der Erfindung wird das soeben erwähnte Vorkommnis verhindert, indem Überschussstromsensoren als Teil des Sensorsystems enthalten sind.
Mit Bezug auf 6 wird ein solches System 10 zur Verwendung in einem Flugzeugkraftstoffsystem gezeigt, das einen Gleichstrompumpeneingang 80 und ein Gleichstromspulenrelais 60 aufweist, wie es etwa in den Flugzeugmodellen Boeing 747-400 oder Boeing 767 vorliegt. Das System 10 umfasst eine Stromversorgung 30, die an der Eingangsseite 24 des elektrischen Schaltkreises jede der 115-V-Wechselspannungsdreiphasenleitungen anzapft. Die Stromversorgung 30 versorgt jeden Sensor des Sensorsystems 40, die logische Steuervorrichtung 50 und das Gleichstromrelais 60 mit Leistung.
Die Stromversorgung ist eine rücklaufartig schaltende Stromversorgung, deren Konfiguration und Funktionsweise ähnlich der Stromversorgung ist, die vorher mit Bezug auf 3-1 bis 3-3 beschrieben wurde. Die Stromversorgung umfasst zwei lineare Stromversorgungen U14, U15. Die Stromversorgung U14 liefert jedem der Stromsensoren des Sensorsystems 7 V Gleichspannung, während die Stromversorgung U15 der logischen Steuervorrichtungsschaltung 5 V Gleichspannung liefert. Die Stromversorgung dient ebenso als eine einspringende Stromversorgung, die dem Gleichstromrelais entweder 28 V oder 16 V Gleichspannungssteuersignalzufuhr liefert. Die Gleichstrompumpeneingangsleistung 80 der logischen Steuervorrichtung 50 wird mittels eines Cockpitpumpenschalters 82 bereitgestellt, der Leistung von einer Gleichstrom-Stromversorgung des Flugzeugs erhält. Ein detailliertes Schaltschema einer beispielhaften Stromversorgung ist in den 7-1 bis 7-3 gezeigt.
Das Sensorsystem 40 umfasst einen einzelnen Ungleichgewichtssensor 44, der die drei elektrischen Dreiphasenleitungen umgibt, die den Strompfad 20 bilden. Das Sensorsystem 40 umfasst zudem drei Überschussstromsensoren 46. Jeder der Überschussstromsensoren 46 umgibt eine der drei elektrischen Leitungen, die den Strompfad 20 bilden. Sowohl der Ungleichgewichtssensor 44 als auch die Überschussstromsensoren 46 können Hall-Effekt-Sensoren sein, wie etwa im Vorhergehenden mit Bezug auf 4 beschrieben. Der Ungleichgewichtssensor 44 summiert algebraisch den magnetischen Fluss, der von den drei Phasenströmen durch die elektrischen Dreiphasenleitungen erzeugt wird, und erzeugt ein Ausgangssignal 42, das proportional dem Ergebnis ist. Jeder der Überschussstromsensoren 46 gibt ein Signal 48 aus, das die Stromstärke anzeigt, welche die zugehörige elektrische Leitung durchfließt. Bei abweichenden Konfigurationen können die Sensoren 44, 46 auch ein Stromtransformator oder ein GMR-Sensor sein.
Wie weiter in 6 gezeigt ist, werden die Signale 42, 48 von dem Ungleichgewichtssensor 44 und den Überschussstromsensoren 46 der logischen Steuervorrichtung 50 bereitgestellt, wo sie mit dem entsprechenden vorher festgesetzten Kriterium verglichen werden. Hinsichtlich des Ungleichgewichtssensors 44 ist das Kriterium ähnlich dem vorher mit Bezug auf 2 beschriebenen, und zwar –1,5 A effektiv und +1,5 A effektiv. Hinsichtlich des Überschussstromsensors 46 ist das Kriterium eine Funktion der elektrischen Last, die mit der Lastseite 26 des Schaltkreises verbunden ist. Bei einer Ausführungsform ist der Grenzwert gleich 1,25mal dem Betriebsstrom der Last. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Logik mittels Hardware implementiert. Wahlweise kann die Logik von einer programmierbaren Firmware geliefert werden. In beiden Fällen ist die Logik so ausgelegt, dass dann, wenn eines der Sensorsignale 42, 48 das vorgegebene Kriterium nicht einhält, der Rücklaufpfad 34 der Steuersignalzufuhr 32 unterbrochen wird. Dies entzieht das Ansteuerungssignal zur Leistungssteuervorrichtung 60 und veranlasst das Gleichstromrelais, in einem ausgeschalteten Zustand zu verharren und den Strompfad 20 zu der Lastseite 26 zu unterbrechen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das System so konfiguriert, dass es einen zweistufigen Grenzwert zur Erfassung von Überschussstromfehlerzuständen liefert. Ein Kriterium ist während des normalen Betriebs der Last anzuwenden, während der andere während des Einschaltens der Last anzuwenden ist. Der Überschussstromgrenzwert ist für jede Betriebsart verschieden. Bei normalem Betrieb ist das Gleichstromrelais geschlossen und 115 V Wechselspannung werden dem Pumpenmotor bereitgestellt, der über einen zugehörigen dauerhaften Betriebsstrom verfügt. Während des normalen Betriebs erfasst das System den Überschussstromzustand, indem es einen Grenzwert verwendet, der auf dem dauerhaften Betriebsstrom beruht. Wenn zum Beispiel der dauerhafte Betriebsstrom des Motors 5 A beträgt, ist der festgesetzte Grenzwert 1,25 × 5 A effektiv.
Beim Einschalten ist die Last ausgeschaltet und dann wird die Leistung angelegt, indem das Gleichstromrelais geschlossen wird. Während des Einschaltens erfasst das System den Überschussstromzustand, indem es einen Grenzwert verwendet, der auf dem Einschaltstrom der Last beruht. Wenn zum Beispiel der Einschaltstrom 20 A beträgt, ist der festgesetzte Grenzwert 1,25 × 20 A effektiv. Das System verwendet diesen Einschaltgrenzwert für eine bestimmte Zeitspanne, d. h., für die Einschaltzeitspanne, bevor zum normalen Grenzwert gewechselt wird. Die Dauer der Einschaltzeitspanne beruht auf der Zeitspanne, die die Last zum Einschalten und Stabilisieren benötigt, und kann sich zum Beispiel ab ungefähr 80 ms erstrecken. Wenn somit das System während der Einschaltzeitspanne einen Strom oberhalb des Startgrenzwerts erfasst, wird das Relais geöffnet und Leistung von der Last weggenommen. Ein Vorteil des derartigen zweistufigen Grenzwertsystems ist, dass es während des Einschaltvorgangs der Last Störschaltungen verhindert und eine geschlossene Überwachung während des Normalbetriebs ermöglicht.
Wie in 8a-1 bis 8c-4 gezeigt ist, ist die Sensorsteuerschaltung der logischen Steuervorrichtung ähnlich der vorher mit Bezug auf 5a-1 bis 5c-4 beschriebenen. Das Ungleichgewichtssensorausgangssignal wird dem Eingang des Verstärkers U1A (8a-1) zugeführt, der die Verstärkung des Sensorausgangssignals anpasst. Die Widerstände R6, R7 und R8 (8a-2) setzen das vorgegebene Kriterium, mit dem das Sensorausgangssignal verglichen wird. Insbesondere setzen die Widerstände die Spannungsbezugsniveaus am Anschlusspunkt 6 von U1B und am Anschlusspunkt 10 von U1C, so dass eine Spannung der oberen Grenzspannung entspricht, während die andere der unteren Grenzspannung entspricht. Diese Spannungsniveaus entsprechen wiederum oberen und unteren Stromungleichgewichtsgrenzwerten, die bei einer Ausführungsform entsprechend +1,5 A effektiv und –1,5 A effektiv betragen.
Wenn die Spannung, die vom Verstärker U1A kommt, den oberen Grenzwert des Anschlusspunkts 6 überschreitet oder unter der unteren Grenzspannung von Anschlusspunkt 10 liegt, steigt das Ausgangssignal des entsprechenden Verstärkers U1B, U1C an. Ein hohes Ausgangssignal von einem dieser Verstärker senkt das Gate des Transistors Q2 (8a-4), was wiederum das Ausgangssignal des Transistors Q4 steigen lässt. Das Ausgangssignal des Transistors Q3 durchläuft den Verstärker U4D. Das Ausgangssignal des Verstärkers U4D wird dem Eingang des logischen Gatters U8 zugeführt.
Jedes der Überschussstromsensorausgangssignale wird dem Eingang eines Verstärkers U2A, U3A, U4A (8a-1 und 8a-3) zugeführt, was die Verstärkung des Sensorausgangssignals anpasst. Jedes Verstärkerausgangssignal wird einem Paar von Komparatoren U2B/U2C, U3B/U3C, U4B/U4C (8a-2 und 8a-4) zugeführt, die als Überschussstromdetektoren für jede der Leitungen A, B und C des Dreiphasen-Strompfades dienen.
Wie bereits erwähnt, ist die logische Steuervorrichtung so konfiguriert, dass sie einen Einschaltgrenzwert und einen normalen Grenzwert für die Überschussstromdetektoren liefert. Diese Grenzwerte werden von den Widerständen R76 und R77 gesetzt. Während des Normalbetriebs ist die Komponente U5A (8a-3) eingeschaltet, wodurch der Widerstand R77 (8a-4) überbrückt wird. Die am Widerstand R76 entwickelte Spannung ist gering, wodurch der Überschussstromgrenzwert auf den normalen Grenzwert gesetzt wird. Bei einer Konfiguration ist R76 gleich 24,3 k und der normale Grenzwert beträgt 15 A. Wenn einer der drei Überschussstromverstärker U2A, U3A, U4A ein Signal ausgibt, das eine größere Spannung aufweist als die Spannung, die dem normalen Grenzwert entspricht, steigt das Ausgangssignal des Überschussstromdetektors, der mit dem Verstärker verbunden ist, an. Ein hohes Ausgangssignal von einem dieser Überschussstromdetektoren senkt das Gate des Transistors Q2, was wiederum das Ausgangssignal des Transistors Q3 steigen lässt. Das Ausgangssignal des Transistors Q2 durchläuft den Verstärker U4D. Das Ausgangssignal des Verstärkers U4D wird dem Eingang des logischen Gatters U8 zugeführt.
Während des Einschaltens ist die Komponente U5A ausgeschaltet und die an den Widerständen R76 und R77 entwickelte Spannung ist größer, wodurch der Überschussstromgrenzwert auf den Einschaltwert gesetzt wird. Bei einer Konfiguration beträgt der Widerstand R76 24,3k und Widerstand R77 beträgt 127 k, wobei der Einschaltgrenzwert 60 A beträgt. Die Ein/Aus-Funktion der Komponente U5A ist verbunden mit der Funktion der vorher beschriebenen einspringenden Stromversorgung durch die Transistoren Q1 und Q9 (8a-3 und 7-3). Die Zeitspanne für das Einschalten, d. h. die Zeitspanne, während der die Komponente U5A abgeschaltet ist, wird von dem Kondensator C53 (8c-3) und dem Widerstand R111 bestimmt. Beispielsweise beträgt die Zeitspanne für das Einschalten mit einem Kondensator C53 von einem Mikrofarad und einem Widerstand R111 von 100 k ungefähr 70 ms.
Der Rest des Schaltkreises der logischen Steuervorrichtung, wie in den 8b-1 bis 8c-4 gezeigt, ist ähnlich der mit Bezug auf die 5b-1 bis 5c-4 bereits beschriebenen Schaltung. In dem Schema wird jedoch nicht gezeigt, dass die logische Steuervorrichtung mehrere Halteschaltungen umfassen kann, einschließlich eines Rücksetzschalters und eines Testschalters sowie Schaltungen, die ähnlich den mit Bezug auf die 5b-1 und 5c-1 bereits beschriebenen Schaltungen sind.
Gleichstromrelais mit Wechselstrompumpeneingang
Mit Bezug auf 9 wird ein System zur Verwendung in einem Flugzeugkraftstoffsystem gezeigt, das einen Wechselstrompumpeneingang 80 und ein Gleichstromspulenrelais 60 aufweist, wie es etwa in dem Flugzeugmodell Boeing 757 vorliegt. Das System umfasst eine Stromversorgung 30, die jede der 115-V-Wechselspannungsdreiphasenleitungen an der Eingangsseite 24 des elektrischen Schaltkreises anzapft. Die Stromversorgung 30 stellt dem Sensorsystem 40, der logischen Steuervorrichtung 50 und dem Gleichstromrelais 60 Leistung zur Verfügung. Die Wechselstrompumpeneingangsleistung 80 zur logischen Steuervorrichtung 50 wird durch einen Cockpitpumpenschalter 82 bereitgestellt, der eine der Dreiphasenleitungen anzapft.
Wie in den 10a und 10b gezeigt ist, umfasst die Stromversorgung eine 10 V Versorgung (10a) und eine 20 V Versorgung (10b). Die Stromversorgung umfasst die Dioden CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 und CR6, die eine Vollwellen-Dreiphasen-Brücke bilden. Kondensator C1 dient als Speichervorrichtung für die Spitzenspannung von 281 V, die von der Brücke erzeugt wird. Die Regler sind derart konfiguriert, dass sie in entgegengesetzter Richtung wirken, mit der anormalen Bauweise, den Induktor an der Unterseite zu haben. Dies ist zulässig, da der Schaltkreis nicht geerdet sein muss. Tatsächlich liegt die bordinterne elektrische Masse entsprechend ungefähr 270 V beziehungsweise 260 V über der Erdmasse der 10 V und 20 V Versorgungen.
Vorzugsweise arbeitet der Umschalter auf unübliche Art und Weise. Wenn erfasst wird, dass eine Ausgangsspannung niedrig ist, wird die entsprechende Steuervorrichtung eingeschaltet und bleibt eingeschaltet, bis der Strom durch den Induktor L1 oder L1A einen vorher bestimmten Wert erreicht. Andernfalls wird der Kreislauf übersprungen. Energie wird im Induktor L1 oder L1A gespeichert und dem Ausgangskondensator C3 oder C3A durch die Diode CR7 oder CR7A übertragen. Die genaue Regelung wird durch Zener VR1 oder VR1A und durch optoelektronische Koppler U2 oder U2A bestimmt. Der Kondensator C2 oder C2A dient dazu, eine kleine Menge Energie zu speichern, die jeder entsprechende Regler verwendet, um seine interne Schaltungen zu betreiben.
Wie in 9 gezeigt ist, umfasst das Sensorsystem 40 einen einzelnen Sensor, der die drei elektrischen Dreiphasenleitungen umgibt, die den Strompfad 20 bilden. Der Sensor 40 bestimmt den Stromzustand im Strompfad 20, indem ein Ausgangssensorsignal 42 geliefert wird, welches das Stromgleichgewicht zwischen den elektrischen Leitungen anzeigt.
Wie in 11 gezeigt ist, ist bei einer Ausführungsform der Sensor 40 ein Hall-Effekt-Sensor, wie z. B. ein linearer Amploc Pro 5 Hall-Effekt-Stromsensor. Bei abweichenden Ausführungsformen kann der Sensor 40 ein Stromtransformator oder eine Großmagnetwiderstandsvorrichtung (GMR) sein. Der Sensor 40 weist einen Ausgang von 233 mV/A auf, wenn er mit 10 V betrieben wird. Die Masseschlusserfassung wird erreicht, indem der Strom aller drei Phasen mit dem einzelnen Stromsensor überwacht wird. Der Stromsensor 40 summiert algebraisch den magnetischen Fluss, der von den drei Phasenströmen erzeugt wird, und erzeugt ein Ausgangssignal 42, das proportional dem Ergebnis ist. Da Dreiphasen-Wechselstrom-Kraftstoffpumpen typischerweise einen ungeerdeten Neutralleiter aufweisen, ist das System "geschlossen", wodurch der Strom, der zu der Kraftstoffpumpe fließt, gleichgroß dem Rücklaufstrom und diesem entgegengesetzt sein muss. Wenn daher kein Masseschlusszustand existiert, ist der am Stromsensor gemessene magnetische Fluss gleich 0. Wenn ein Masseschlusszustand auftritt, fließt der Strom zur Masse (der nicht durch den Sensor zurückfließt), wodurch das geschlossene Kreislaufsystem durchbrochen wird und ein am Sensor gemessenes Ungleichgewicht im magnetischen Fluss ergibt. Da das Flussungleichgewicht proportional dem Strom ist, stellt der Ausgang des Sensors den Wert des Stromverlusts bereit. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Ausgangssignal des Sensors ungefähr die Hälfte der Speisespannung, wenn kein Ungleichgewicht gemessen wird.
Wie in 9 gezeigt ist, wird der Sensorsignalausgang 42 des Sensorsystems 40 von der logischen Steuervorrichtung 50 empfangen. Die logische Steuervorrichtung 50 vergleicht die Sensorsignale 42 mit einem vorgegebenen Kriterium und unterbricht den Rücklaufpfad 34 der Stromversorgung 32 zur Leistungssteuervorrichtung, wenn das Kriterium nicht erfüllt wird. Dies entzieht das Ansteuersignal zur Leistungssteuervorrichtung und veranlasst das Gleichstromrelais, in einem ausgeschalteten Zustand zu verharren und den Strompfad 20 zu der Lastseite 26 zu unterbrechen.
Wie in den 12-1 und 12-2 gezeigt ist, entspricht bei einer bevorzugten Ausführungsform das Ausgangssignal des Sensors ungefähr der Hälfte der Speisespannung, wenn kein Ungleichgewicht gemessen wird. Der Verstärker U3A verstärkt das Signal um den Faktor 10. Die Verstärkung wird durch das Verhältnis der Widerstände R5 und R3 bestimmt. Der 3dB-Punkt liegt dort, wo die Reaktanz des Kondensators C4 dem Widerstand von R5 entspricht. Dies geschieht bei 3.386 Hz. Die Widerstände R1, R2 und R4 setzen den Verstärker unter Vorspannung und wurden ausgewählt, so dass für den Widerstand R4 ein Höchstwert von 1 Megaohm erforderlich ist, um das Verstärkerausgangssignal an die halbe Stromversorgungsspannung anzugleichen, wobei sich der Sensor an seinem spezifisch hohen Ausgangssignal im ungünstigen Fall befindet. Die Anpassung des niedrigen Ausgangssignals des Sensors im ungünstigen Fall wird leicht erreicht.
Die Verstärker U3B und U3C sowie die Widerstände R6, R7 und R8 werden eingesetzt, um ein Stromungleichgewicht zu erfassen, das außerhalb der oberen und unteren Stromgrenzwerte liegt, die bei einer Ausführungsform entsprechend +1,5 A effektiv und –1,5 A effektiv betragen. Ein hohes Aus gangssignal des Verstärkers U3B oder U3C zeigt an, dass ein Ungleichgewicht vorliegt, das den Stromgrenzwert überschreitet. Das Gatter U4A oder-verknüpft die Ausgangssignale der Verstärker U3B und U3C. Eine logische 0 an dessen Ausgang zeigt an, dass der eine oder andere Fehlerzustand vorliegt. Gleichzeitige Ungleichgewichtseingänge können verarbeitet werden, sind jedoch technisch nicht möglich, da ein positives Ungleichgewicht nicht zum selben Zeitpunkt wie ein negatives Ungleichgewicht auftreten kann.
Wenn ein Fehlerzustand vorliegt, durchläuft er das Gatter U5A, wobei dem Halteglied, das die Gatter U4B und U4C umfasst, eine logische 1 angezeigt wird. Eine logische 1 am Anschlusspunkt 5 drückt das Ausgangssignal am Anschlusspunkt 4 nach unten, wobei der Transistor Q1 ausgeschaltet wird, was den Rücklaufpfad der Stromversorgung zum Gleichstromrelais unterbricht, wodurch das Ansteuersignal zum Gleichstromrelais effektiv beseitigt wird, was dieses veranlasst, zu öffnen und den Strompfad 20 zur Lastseite 26 zu unterbrechen. Anschlusspunkt 9, der andere Eingang des Haltegliedes, ist normalerweise auf logisch 0 gesetzt. Dies veranlasst den Anschlusspunkt 10 anzusteigen, wodurch das Halteglied gesetzt wird, indem dem Anschlusspunkt 6 eine logische 1 angezeigt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform initialisiert die Startsequenz den Leistungssteuerabschnitt auf den Ruhezustandsmodus. Dies wird erreicht, indem dem Anschlusspunkt 2 des Gatters U5A eine logische 0 angezeigt wird, um einen Stromungleichgewichtszustand zu imitieren. Der Rücksetzimpuls beim Einschalten, der vom Gatter U5B, Widerstand R13, Kondensator C5 und Diode CR8 erzeugt wird, beträgt typischerweise 7 μs. Das Rücksetzen wird von der Zeit bestimmt, die benötigt wird, um den Kondensator C5 durch den Widerstand R13 auf den vom Gatter U5B gesetzten Grenzwert zu laden. Die Diode CR8 ermöglicht ein schnelles Rücksetzen.
Mit Bezug auf 13 kann das System aus 9 so modifiziert werden, dass es ein Sensorsystem 40 mit Überschussstromsensoren 46, die den Strom zwischen den Phasen überwachen, umfasst. Die Konfiguration eines solchen Systems ist ähnlich dem vorher mit Bezug auf 6 beschriebenen.
Wechselstromrelais mit Wechselstrompumpeneingang
Mit Bezug auf 14 wird ein System zur Verwendung in einem Flugzeugkraftstoffsystem gezeigt, das einen Wechselstrompumpeneingang und ein Wechselstromspulenrelais 60 aufweist. Das System umfasst eine Stromversorgung 30, die jede der 115-V-Wechselspannungsdreiphasenleitungen an der Eingangsseite 24 des elektrischen Schaltkreises anzapft. Die Stromversorgung 30 stellt dem Sensorsystem 40 und der logischen Steuervorrichtung 50 Leistung zur Verfügung. Die Wechselstrompumpeneingangsleistung 80 für das Relais 60 wird von einem Cockpitpumpenschalter 82 bereitgestellt, der eine der Dreiphasenleitungen anzapft.
Wie in 15 gezeigt ist, bilden bei einer Ausführungsform der Stromversorgung 30 die Dioden CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 und CR6 eine Vollwellen-Dreiphasen-Brücke. Kondensator C1 dient als Speichervorrichtung für die Spitzenspannung von 281 V, die von der Brücke erzeugt wird. Der Regler ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass er in entgegengesetzter Richtung wirkt, mit der anormalen Bauweise, den Induktor an der Unterseite zu haben. Dies ist zulässig, da der Schaltkreis nicht geerdet sein muss. Tatsächlich liegt die bordinterne elektrische Masse ungefähr 270 V über der Erdmasse.
Vorzugsweise arbeitet der Umschalter auf unübliche Art und Weise. Wenn er erfasst, dass die Ausgangsspannung niedrig ist, wird er eingeschaltet und bleibt eingeschaltet, bis der Strom durch den Induktor L1 eine vorgegebene Menge erreicht. Andernfalls wird der Kreislauf übersprungen. Energie wird im Induktor L1 gespeichert und durch die Diode CR7 dem Ausgangskondensator C3 übertragen. Eine genaue Regelung wird durch Zener VR1 und durch den optoelektronischen Koppler U2 bestimmt. Der Kondensator C2 dient dazu, eine kleine Menge Energie zu speichern, die der Regler verwendet, um seine interne Schaltungen zu betätigen.
Wie in 14 gezeigt ist, umfasst das Sensorsystem 40 einen einzelnen Sensor, der die drei elektrischen Dreiphasenleitungen umgibt, die den Strompfad 20 bilden. Der Sensor 40 bestimmt den Stromzustand im Strompfad 20, indem ein Ausgangssensorsignal 42 bereitgestellt wird, welches das Stromgleichgewicht zwischen den elektrischen Leitungen anzeigt.
Wie in 16 gezeigt ist, ist bei einer Ausführungsform der Sensor 40 ein Hall-Effekt-Sensor, wie z. B. ein linearer Amploc Pro 5 Hall-Effekt-Stromsensor. Bei abweichenden Ausführungsformen kann der Sensor 40 ein Stromtransformator oder eine Großmagnetwiderstandsvorrichtung (GMR) sein. Der Sensor 40 weist ein Ausgangssignal von 233 mV/A auf, wenn er mit 10 V betrieben wird. Masseschlusserfassung wird erreicht, indem der Strom aller drei Phasen mit dem einzelnen Stromsensor 40 überwacht wird. Der Stromsensor 40 summiert algebraisch den magnetischen Fluss, der von den drei Phasenströmen erzeugt wird, und erzeugt ein Ausgangssignal 42, das proportional dem Ergebnis ist. Da Dreiphasen-Wechselstrom-Kraftstoffpumpen typischerweise einen ungeerdeten Neutralleiter aufweisen, ist das System "geschlossen", wodurch der Strom, der zu der Kraftstoffpumpe fließt, gleichgroß dem Rücklaufstrom und diesem entgegengesetzt sein muss. Wenn daher kein Masseschlusszustand vorliegt, ist der am Sensor 40 gemessene magnetische Fluss gleich 0. Wenn ein Masseschlusszustand auftritt, fließt der Strom zur Masse (der nicht durch den Sensor zurückfließt), wodurch das geschlossene Kreislaufsystem durchbrochen wird, und ein am Sensor 40 gemessenes Ungleichgewicht im magnetischen Fluss ergibt. Da das Flussungleichgewicht dem Strom proportional ist, stellt der Ausgang des Sensors 40 den Wert des Stromverlusts bereit. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht das Ausgangssignal des Sensors 40 ungefähr der Hälfte der Speisespannung, wenn kein Ungleichgewicht gemessen wird.
Wie in 14 gezeigt ist, wird der Sensorsignalausgang 42 des Sensorsystems 40 von der logischen Steuervorrichtung 50 empfangen. Die logische Steuervorrichtung 50 vergleicht das Sensorsignal 40 mit einem vorgegebenen Kriterium und unterbricht den Rücklaufpfad 34 der Stromversorgung 32 zur Leistungssteuervorrichtung, wenn das Kriterium nicht erfüllt ist.
Mit Bezug auf 17-1, 17-2 empfängt der Verstärker U3A der logischen Steuervorrichtung 50 das Sensorsignal 42 und verstärkt das Signal um den Faktor zehn. Die Verstärkung wird durch das Verhältnis der Widerstände R5 und R3 bestimmt. Der 3dB-Punkt liegt dort, wo die Reaktanz des Kondensators C4 dem Widerstand von R5 entspricht. Dies geschieht bei 3.386 Hz. Die Widerstände R1, R2 und R4 setzen den Verstärker unter Vorspannung und wurden so ausgewählt, dass für den Widerstand R4 ein Höchstwert von 1 Megaohm erforderlich ist, um das Verstärkerausgangssignal an die halbe Stromversorgungsspannung anzupassen, wobei sich der Sensor an seinem spezifisch hohen Ausgangssignal im ungünstigen Fall befindet. Die Anpassung des niedrigen Ausgangssignal des Sensors im ungünstigen Fall wird leicht erreicht.
Die Verstärker U3B und U3C sowie die Widerstände R6, R7 und R8 werden eingesetzt, um ein Stromungleichgewicht zu erfassen, das außerhalb der oberen und unteren Stromgrenzwerte liegt, die bei einer Ausführungsform entsprechend +1,5 A effektiv und –1,5 A effektiv betragen. Ein hohes Ausgangssignal des Verstärkers U3B oder U3C zeigt an, dass ein Ungleichgewicht vorliegt, das den Grenzwert von 1,5 A effektiv überschreitet. IC U4A oder-verknüpft die Ausgangssignale der Verstärker U3B und U3C. Eine logische 0 an dessen Ausgang zeigt an, dass der eine oder andere Fehlerzustand vorliegt. Gleichzeitige Ungleichgewichtseingänge können verarbeitet werden, sind jedoch technisch nicht möglich, da ein positives Ungleichgewicht nicht zum selben Zeitpunkt wie ein negatives Ungleichgewicht auftreten kann.
Wenn ein Fehlerzustand vorliegt, durchläuft er IC U5A, wobei dem Halteglied, das die ICs U4B und U4C umfasst, eine logische 1 angezeigt wird. Eine logische 1 an Anschlusspunkt 5 lässt das Ausgangssignal an Anschlusspunkt 4 sinken, wobei der Transistor Q1 ausgeschaltet wird, was den Rücklaufpfad 34 der Steuersignalzufuhr 32 zur Leistungssteuervorrichtung 60 unterbricht, wodurch das Ansteuersignal zu der Leistungssteuervorrichtung 60 beseitigt wird und das Wechselstromrelais veranlasst, in einem ausgeschalteten, d. h. offenen Zustand zu verharren und den Strompfad 20 zur Lastseite 26 zu unterbrechen. Der Anschlusspunkt 9, der andere Eingang des Haltegliedes, weist normalerweise eine logische 0 auf. Dies veranlasst den Anschlusspunkt 10 anzusteigen, wodurch das Halteglied auf Anschlusspunkt 6 gesetzt wird, indem eine logische 1 angezeigt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform initialisiert die Startsequenz den Leistungssteuerabschnitt auf den Ruhezustandsmodus. Dies wird erreicht, indem dem Anschlusspunkt 2 des ICs U5A eine logische 0 angezeigt wird, um einen Stromungleichgewichtszustand zu imitieren. Der Start- Rücksetzimpuls, der von IC U5B, Widerstand R13, Kondensator C5 und Diode CR8 erzeugt wird, beträgt typischerweise 7 μs. Das Rücksetzen wird von der Zeit bestimmt, die benötigt wird, um den Kondensator C5 durch den Widerstand R13 auf den Grenzwert zu laden, der von IC U5B gesetzt wird. Die Diode CR8 ermöglicht ein schnelles Rücksetzen.
Mit Bezug auf 18 kann das System aus 9 so modifiziert werden, dass es ein Sensorsystem 40 mit Überschussstromsensoren 46, die den Strom zwischen den Phasen überwachen, umfasst. Die Konfiguration eines solchen Systems ist ähnlich dem vorher mit Bezug auf 6 beschriebenen.
Gehäuse
Die meisten gegenwärtig betriebenen Flugzeuge verwenden Schaltkreisunterbrechungsvorrichtungen mit den vorher erwähnten Einschränkungen. Die beschriebenen Ausführungsformen werden in einem Gehäuse mit elektrischen Verbindungsmitteln zur Verbindung mit der Leitungsseite und der Lastseite des elektrischen Schaltkreises untergebracht. Das Gehäuse umfasst wenigstens die Stromversorgung, den Sensor und die logische Steuervorrichtung. Es ist ferner wünschenswert, die Erfindung in einer Form unterbringen zu können, welche die Umrüstung auf bestehende Flugzeuge, neu gebaute Flugzeuge und neue Flugzeugentwürfe erleichtert, wodurch die Vorteile der Erfindung auf eine breitere Spanne von Anwendungen eingebracht werden. Dementsprechend werden bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die elektronischen und elektromechanischen Elemente des Systems in einem Gehäuse untergebracht, das einen Formfaktor aufweist, der bestehenden Leistungssteuervorrichtungen ähnlich ist. Das System steht mit dem Schaltkreis, der durch den bestehenden elektrischen Leistungssteuervorrichtungsverbinder überwacht und gesteuert werden soll, in Verbindung und bezieht Leistung von dem gehaltenen Schaltkreis. Während mehrere Formfaktoren bestehen, die gegenüber diesen Schaltkreisunterbrechungsvorrichtungen zusätzlichen Schutz bieten, beruhen die Varianten der integrierten Stromfehlerunterbrechungsvorrichtung auf: einem Relais und einem Stromfehlerunterbrechungsschaltkreis, oder auf einer festen Schaltvorrichtung und einem Stromfehlerunterbrechungsschaltkreis. Die integrierte Stromfehlerunterbrechungsvorrichtung ist an bestimmte Flugzeuginstallationen angepasst. Passung und Form sind darauf zugeschnitten, bestimmte Relaisinstallationen im Flugzeug aufzunehmen.
Wie in den 19a–19d gezeigt ist, können einige der obenbeschriebenen integrierten Stromfehlerschutz-/Leistungssteuervorrichtungen so konfiguriert sein, dass sie dem Formfaktor bestehender Leistungssteuervorrichtungsgehäuse 90, die in den Flugzeugmodellen Boeing 737 Classic, 747 Classic und in Airbus-Flugzeugen verwendet werden, entsprechen. Solche Gehäuse 90 umfassen typischerweise einen Verbinderabschnitt 92, einen Montageflansch 94 und eine Verkleidung 96. Die ungefähren Abmessungen des Gehäuses 90 sind wie folgt: ungefähr 2,65 Zoll (etwa 6,73 cm) vom Deckel 98 bis zum Fuß 100, entlang der Seiten 102 ungefähr 1,50 Zoll (etwa 3,81 cm) breit und ungefähr 2,0 Zoll (etwa 5,08 cm) von der Vorderseite 104 des Montierflansches 94 zur Rückseite 106 des Montierflansches.
Der Verbinderabschnitt 92 umfasst elektrische Verbindermittel, wie z. B. einen Anschlussblock oder eine Verbinderplatte 108, typischerweise mit acht elektrischen Schraubverbindern A1, A2, X1, B1, B2, C1, C2 und X2, obwohl auch andere herkömmliche Arten von Leitungsverbindern geeignet sein können. Mit Bezug auf 19d nehmen die Anschlusspunkte A1 und A2 eine erste Leitung A und Last A auf, die Anschlusspunkte B1 und B2 nehmen eine zweite Leitung B und Last B auf, und die Anschlusspunkte C1 und C2 nehmen eine dritte Leitung C und Last C auf.
Mit Bezug auf 19c und 19f sind die Schaltungen, welche die Stromversorgung 30, das Sensorsystem 40, die logische Steuervorrichtung 50 und die Leistungssteuervorrichtung 60 bilden, auf einer Anschlussleiterplatte 110 montiert. Die Anschlussleiterplatte 110 umfasst Abschnitte einer starren Leiterplatte 112, die durch flexible Abschnitte 114 aneinandergefügt sind. Die Leiterplatte 110 ist in einer rechteckigen Form gefaltet, so dass sie in die Gehäuseverkleidung 96 passt, wie in 19e gezeigt ist. Die Verwendung der flexiblen Leiterplatte ermöglicht den Systemschaltungen, in ein Gehäuse zu passen, das den selben Formfaktor aufweist wie das Teil, das es ersetzt. Ein Fehleranzeiger 116 sowie Rücksetz- und Testschalter sind auf der oberen Außenfläche der Verkleidung angeordnet.
Wie in den 20a–20f gezeigt ist, können einige der obenbeschriebenen integrierten Stromfehlerschutz-/Leistungssteuervorrichtungen so konfiguriert sein, dass sie dem Formfaktor bestehender Leistungssteuervorrichtungsgehäuse 120, die in den Flugzeugmodellen Boeing 747-400, 757 und 767 verwendet werden, entsprechen. Solche Gehäuse 120 umfassen typischerweise einen Verbinderabschnitt 122, einen Montageflansch 124 und eine Verkleidung 126. Die ungefähren Abmessungen des Gehäuses 120 sind wie folgt: ungefähr 3,28 Zoll (etwa 8,33 cm) vom Deckel 128 bis zum Fuß 130, entlang der kurzen Seiten 132 ungefähr 1,53 Zoll (etwa 3,89 cm) breit und entlang der langen Seiten 134 ungefähr 2,51 Zoll (etwa 6,38 cm) breit.
Der Verbinderabschnitt 122 umfasst elektrische Verbindermittel, wie z. B. einen Anschlussblock oder eine Verbinderplatte 136, typischerweise mit acht elektrischen Schraubverbindern A1, A2, X1, B1, B2, C1, C2 und X2, obwohl auch andere herkömmliche Arten von Leitungsverbindern geeignet sein können. Wie in 20d gezeigt ist, nehmen die Verbinder A1 und A2 eine erste Leitung A und Last A auf, die Verbinder B1 und B2 nehmen eine zweite Leitung B und Last B auf, und die Verbinder C1 und C2 nehmen eine dritte Leitung C und Last C auf.
Wie in 20e gezeigt ist, sind die Schaltungen, welche die Stromversorgung 30 und die logische Steuervorrichtung 50 bilden, auf zwei Leiterplatten 138, 140 montiert, die oberhalb des Sensorsystems 40 und der Leistungssteuervorrichtung 60 angeordnet sind. Ein Fehleranzeiger 142 sowie Rücksetz- und Testschalter sind auf der oberen Außenfläche der Verkleidung angeordnet.
Wie den 21a–21d gezeigt ist, können manche der obenbeschriebenen integrierten Stromfehlerschutz-/Leistungssteuervorrichtungen so konfiguriert sein, dass sie dem Formfaktor bestehender Leistungssteuervorrichtungsgehäuse 150, die in dem Flugzeugmodell DC-10 verwendet werden, entsprechen. Derartige Gehäuse 150 umfassen typischerweise einen Verbinderabschnitt 152, einen Montierflansch 154 und eine Verkleidung 156. Die ungefähren Abmessungen des Gehäuses 150 sind wie folgt: ungefähr 3,25 Zoll (etwa 8,26 cm) vom Deckel 158 bis zum Fuß 160 und entlang der Seiten 162 ungefähr 2,5 Zoll (etwa 6,35 cm) breit.
Der Verbinderabschnitt 152 umfasst elektrische Verbindermittel, wie z. B. einen Anschlussblock oder eine Verbinderplatte 164, typischerweise mit acht elektrischen Schraubverbindern A1, A2, X1, B1, B2, C1, C2 und X2, obwohl auch andere herkömmliche Arten von Leitungsverbindern geeignet sein können.
Wie in den 21e und 21f gezeigt ist, sind die Schaltungen, welche die Stromversorgung 30 und die logische Steuervorrichtung 50 bilden, auf einer Anschlussleiterplatte 166 montiert. Die Anschlussleiterplatte 166 umfasst Abschnitte einer starren Leiterplatte 168, die durch flexible Abschnitte 170 aneinandergefügt sind. Die Leiterplatte 166 ist in einer rechteckigen Form gefaltet, so dass sie in die Gehäuseverkleidung 156 passt. Die Haltesystemschaltungen sind nahe dem Deckel der Verkleidung angeordnet und stehen mit einem Fehleranzeiger 172 sowie Rücksetz- und Testschaltern, die auf der oberen Außenfläche der Verkleidung angeordnet sind, in Verbindung.

Claims

Stromungleichgewichtserfassungs- und Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung, die in Flugzeugen anwendbar ist, zum Unterbrechen eines elektrischen Schaltkreises zu einer elektrischen Last, wobei der elektrische Schaltkreis eine Leitungsseite (24) und eine Lastseite (26) aufweist, wobei die Unterbrechungsvorrichtung umfasst: ein Gehäuse (90) mit einem elektrischen Verbindermittel (92) zum Verbinden mit der Leitungsseite und der Lastseite des elektrischen Schaltkreises; eine Stromversorgung (30), die im Gehäuse (90) angeordnet ist; einen Sensor (40), der im Gehäuse (90) angeordnet ist, zum Erfassen eines Stromungleichgewichts in den elektrischen Schaltkreis und zum Bereitstellen eines Sensorsignals, das die Existenz eines Stromungleichgewichts innerhalb des elektrischen Schaltkreises auf der Grundlage der Erfassung des Stromungleichgewichts anzeigt; eine Leistungssteuervorrichtung (60), die so betreibbar ist, dass sie die leitungsseitige Leistung von der Lastseite des elektrischen Schaltkreises nimmt; eine logische Steuervorrichtung (50), die im Gehäuse (90) angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass sie von der Stromversorgung mit Strom versorgt wird, um das Sensorsignal vom Sensor (40) zu empfangen, das Sensorsignal mit einem vorgegebenen Bereich für einen zulässigen Betrieb für den elektrischen Schaltkreis vergleicht, und ein Fehlersignal zum Betätigen der Leistungssteuervorrichtung (60) bereitstellt, um die Leistung wegzunehmen, wenn das Sensorsignal den vorgegebenen Bereich überschreitet; dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie zusätzlich als Leistungssteuerrelais arbeitet; die Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung dafür ausgelegt ist, ein externes schaltbares Relaissteuersignal zu empfangen, und die logische Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie die Leistungssteuervorrichtung (60) betätigt, um die leitungsseitige Leistung bei Fehlen des Fehlersignals an die Lastseite anzulegen, wenn dass das externe schaltbare Relaissteuersignal anliegt.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromversorgung (30) mit der Leitungsseite des Strompfades elektrisch verbunden ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Sensor (40) einen Hall-Effekt-Sensor, einen Stromtransformator oder einen Großmagnetwiderstandssensor umfasst.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leistungssteuervorrichtung (60) ein Gleichstromrelais umfasst.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leistungssteuervorrichtung (60) ein Wechselstromrelais umfasst.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor (40) dafür konfiguriert ist, von der Stromversorgung (30) mit Strom versorgt zu werden, und die logische Steuervorrichtung (50) ferner dafür ausgelegt ist, den Spannungspegel des von der Stromversorgung (30) dem Sensor (40) bereitgestellten Stroms zu überwachen und das Sensorsignal zu ignorieren, wenn der Spannungspegel am Sensor (40) kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, die ferner einen Testschaltkreis umfasst, der dafür ausgelegt ist, den Sensor (40) zu veranlassen, ein Sensorsignal auszugeben, das den vorgegebenen Bereich überschreitet.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Testschalt kreis umfasst: eine Spule mit mehreren Windungen, die um den Sensor (40) gewickelt sind, wobei die Spule ein erstes und zweites Ende aufweist; und einen Testschalter mit einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung, der dafür ausgelegt ist, dann, wenn er sich in der geschlossenen Stellung befindet, ein Spannungspotential über den ersten und zweiten Enden herbeizuführen, das ausreicht, den Sensor (40) zu veranlassen, ein Sensorsignal auszugeben, das den vorgegebenen Bereich überschreitet, und dann, wenn er sich in der geöffneten Stellung befindet, das Spannungspotential über den ersten und zweiten Enden beseitigt.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine flexible gedruckte Leiterplatte umfasst, die um einen Abschnitt mit der Leistungssteuervorrichtung angeordnet ist, wobei der Schaltkreis wenigstens die Stromversorgung, den Sensor und/oder die logische Steuervorrichtung umfasst und auf der Leiterplatte montiert ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine lichtemittierende Diode umfasst, die mit der logischen Steuervorrichtung in Verbindung steht und an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, aufzuleuchten, wenn das Sensorsignal den vorgegebenen Bereich überschreitet.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen mechanischen Anzeiger mit ersten und zweiten Stellungen umfasst, der mit der logischen Steuervorrichtung in Verbindung steht und an der Außenseite des Gehäuses positioniert ist und dafür ausgelegt ist, die Stellungen zu wechseln, wenn das Sensorsignal den vorgegebenen Bereich überschreitet.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungssteuervorrichtung (60) eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung aufweist und dafür ausgelegt ist, in Reaktion auf eine erste Steuersignalzufuhr von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung umzuschalten, und in Reaktion auf eine zweite Steuersignalzufuhr in der geschlossenen Position zu verharren; und die Stromversorgung (30) dafür ausgelegt ist: dann, wenn die Leistungssteuervorrichtung offen ist, die erste Steuersignalzufuhr mit einer ersten Spannung für eine erste Zeitspanne auszugeben; und nach der ersten Zeitspanne, die zweite Steuersignalzufuhr mit einer zweiten Spannung auszugeben, die ausreicht, um die Leistungssteuervorrichtung in der geschlossenen Stellung zu halten, wobei die zweite Spannung kleiner als die erste Spannung ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (90) eine Hülle aufweist, die mit derjenigen bestehender Leistungssteuervorrichtungen für Flugzeuge kompatibel ist und die gleichen Überwachungskonfigurationen verwendet.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das elektrische Verbindermittel (92) eine elektrische Verbinderplatte auf dem Gehäuse (90) umfasst, die mit der Leitungsseite und der Lastseite des überwachten elektrischen Schaltkreises verbunden ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die elektrische Verbinderplatte ein erstes Paar von Verbindern, die eine erste Lastleitung aufnehmen, ein zweites Paar von Verbindern, die eine zweite Lastleitung aufnehmen, und ein drittes Paar von Verbindern, die eine dritte Lastleitung aufnehmen, umfasst.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (90) nicht größer ist als das Gehäuse einer bestehenden Leistungssteuervorrichtung, die für eine Umrüstung auf die Unterbrechungsvorrichtung aus einem Flugzeug zu entnehmen ist.
Unterbrechungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Fehleranzeiger, der so konfiguriert ist, dass er das Fehlersignal von der logischen Steuervorrichtung (50) empfängt, um anzuzeigen, dass ein Stromungleichgewichtszustand aufgetreten ist; und einen Rücksetzschalter zum Zurücksetzen des Fehleranzeigers; wobei das Gehäuse (90) einen Formfaktor aufweist, der die Stromun gleichgewichtserfassung und die Schaltkreisunterbrechungsschaltung in einem Raum unterbringt, der mit einer bestehenden Leistungssteuervorrichtung, die in Flugzeugen verwendet wird, kompatibel ist.