-
Diese Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zur Übertragung
eines Statussignals an ein Steuergerät, wie z. B. auf ein selbstüberprüfendes Ausgangsmodul,
und sie bezieht sich auf ein entsprechendes Verfahren.
-
Bei einem industriellen Ablauf ist
es oftmals wünschenswert,
den Wert eines Prozessparameters, der als die geregelte Variable
bezeichnet wird, auf einem bestimmten Sollwert zu halten. Die geregelte Variable
wird typischerweise geregelt, indem der Wert eines anderes Ablaufparameters,
der als manipulierte Variable bezeichnet wird, justiert wird. Bei
einem Atomkraftwerk beispielsweise ist eine geregelte Variable die
Temperatur des zirkulierenden Kühlmittels,
und eine manipulierte Variable ist das Ausmaß, in dem die neutronenabsorbierenden
Stäbe (Steuerstäbe) in den
Reaktorkern eingefahren sind, um die Kernspaltungsreaktion (Kettenreaktion),
die für
den Temperaturanstieg verantwortlich ist, zu verlangsamen.
-
Die Aufgabe des korrekten Einstellens
des Werts einer manipulierten Variable zum Regeln des Werts einer
geregelten Variable fällt
meistens auf ein Feedback-Regelungssystem zurück, das zu dem industriellen
Ablauf gehört.
Bei einem Feedback-Regelungssystem misst ein Sensor den Wert der
geregelten Variablen und liefert diesen Wert an ein Steuergerät. Auf der
Basis der Differenz zwischen dem gemessenen Wert der geregelten
Variablen und dem Sollwert bestimmt das Steuergerät den Wert
der manipulierten Variablen, der erforderlich ist, um die Differenz
zwischen der geregelten Variablen und dem Sollwert auf Null zu bringen.
-
Wenn das Steuergerät den gewünschten Wert
der manipulierten Variablen bestimmt hat, überträgt es ein Regelungssignal,
um den Wert der manipulierten Variablen in Richtung auf diesen gewünschten
Wert zu bringen. Nahezu immer führt
dieses Regelungssignal zur Betätigung
eines Schalters, der zu einem Prozessstellglied gehört. Beispielweise überträgt im Fall
des Atomkraftwerks das Steuergerät
ein Regelungssignal, das einen Relaisschalter schließt. Dieser
Relaisschalter verbindet dann eine Leistungsversorgung mit einer
Last, wie z. B. einem elektrischen Motor, der die neutronenabsorbierenden
Stäbe in
den Reaktorkern bewegt, um die Reaktion zu verlangsamen.
-
In vielen Fällen schließt das Regelungssignal den
Schalter nicht direkt. Dies liegt daran, dass Steuergeräte typischerweise
digitale Geräte
mit geringer Leistung sind, die primär zur Informationsverarbeitung
und nicht zum Liefern der zum Betreiben von großen Relaisschaltern benötigten Leistung
vorgesehen sind. In diesen Fällen überträgt das Steuergerät ein Regelungssignal
an ein Ausgabemodul, dessen Funktion es ist, den Relaisschalter
mit einer Leistungsversorgung zu verbinden, die eine ausreichende
Leistung zum Betreiben des Relaisschalters aufweist. Ein Ausgangsmodul
kann somit als Stellglied für
das Stellglied angesehen werden.
-
Es ist selbstverständlich möglich, dass
ein Steuergerät
fehlerfrei arbeitet, aber eine Betriebskomponente innerhalb des
Ausgangsmoduls oder des Stellglieds versagt. Beispielsweise kann
ein Schalter innerhalb des Ausgangsmoduls versagen, wenn er als
Antwort auf das Regelungssignal öffnen oder
schließen
soll. Alternativ kann die Leistungsversorgung zum Betreiben der
Last versagen. Jede dieser Versagensmöglichkeiten äußert sich
möglicherweise
durch Messwerte der geregelten Variablen, die in großem Maß inkonsistent
zu dem Regelungssignal sind. Diese Inkonsistenz kann am Steuergerät die Erzeugung
eines Alarms auslösen.
Der Nachteil des Erfassens eines Versagens auf diese Weise liegt
darin, dass es oftmals eine längere
Verzögerung
gibt, ehe die Ernsthaftigkeit der Situation deutlich wird, so dass es
beim Bekanntwerden des Problems bereits zu spät ist, etwas zu seiner Behebung
zu tun.
-
Es ist bekannt, ein selbstüberprüfendes Ausgangsmodul
vorzusehen, bei dem ein Reihenwiderstand zwischen einer Last, beispielsweise
einem Relaisschalter, und einer Leistungsversorgung platziert ist.
Die Spannung über
den Reihenwiderstand kann dann durch einen Differentialverstärker gemessen werden,
dessen Ausgabe für
das Steuergerät
verfügbar
gemacht wird. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Spannung über den
Reihenwiderstand bei dieser Art von Ausgangsmodul gibt an, ob der
Schalter, der die Last mit der Leistungsversorgung verbindet, offen
oder geschlossen ist. Wenn der Schalter geschlossen ist, liegt ein
Spannungsabfall proportional zu dem bezogenen Strom über den
Reihenwiderstand vor. Wenn umgekehrt der Schalter offen ist, liegt
kein Spannungsabfall (oder ein vernachlässigbarer Spannungsabfall aufgrund
eines Leckstroms im Fall eines Transistorschalters) über den Reihenwiderstand
vor.
-
Ein Nachteil des beschriebenen selbstüberprüfenden Ausgangsmoduls
sind die zusätzlichen Kosten
und die Komplexität,
die mit dem Vorsehen eines Differentialverstärkers mit seiner eigenen Leistungsversorgung
einhergehen. Ein ernsthafterer Nachteil ist, dass diese Art von
selbstüberprüfendem Ausgangsmodul
nicht direkt verifizieren kann, ob die Leistungsversor gung bereit
ist und die notwendige Leistung für die Last liefern kann. Dies
liegt daran, dass das Fehlen einer Spannung über den Reihenwiderstand sowohl
konsistent zu einem offenen Schalter in Verbindung mit einer arbeitenden
Leistungsversorgung als auch zu einem offenen Schalter in Verbindung
mit einer fehlerhaft funktionierenden Leistungsversorgung ist. Erst
wenn der Schalter geschlossen ist, kann man auf der Basis der Spannung über den
Reihenwiderstand bestimmen, ob die Leistungsversorgung Leistung
liefern kann.
-
Im Stand der Technik wird daher ein
selbstüberprüfendes Ausgangsmodul
benötigt,
das konstruktiv einfach ist und eine fehlerhaft arbeitende Leistungsversorgung
identifizieren kann.
-
Die
US
3,936,705 beschreibt eine Vorrichtung zum Übertragen
eines Statussignals an ein Steuergerät in Form eines Überwachungskreises zum
Angeben und Auslösen
der Änderung
des Schaltzustands von einem von mehreren Schaltern, die eine Betriebskomponente
in der Gestalt von einem der Schalter aufweist, die dazu angepasst
ist, einen Strom in einem ersten oder zweiten Zustand unterschiedlich
zu richten, und einen Signalgenerator in der Gestalt von einem aus
einer Reihe von Indikatorkreisen, die auf das Vorhandensein eines
Stroms ansprechen und ein Statussignal in der Gestalt eines Leuchtens
einer Lampe erzeugen, wenn die Betriebskomponente den Strom an den
Signalgenerator lenkt. Somit beschreibt die
US 3,936,705 eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Die
US
4,485,346 beschreibt eine Vorrichtung für einen prüfbaren Lasttriebkreis, die
eine Drosselspule mit saturierfähigem
Kern für
das Erfassen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Laststroms
enthält.
-
Die
US
4,777,479 beschreibt einen Remoteindikator für das Anzeigen
der Position eines Leistungssteuerschalters, der mehrere Spannungsteiler enthält und entsprechende
Spannungssignale verwendet, um die Schaltposition zu erfassen.
-
Entsprechend ist seine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu überwinden
und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen eines Statussignals
an ein Steuergerät
vorzusehen, die eine verhältnismäßig einfache Konstruktion
und die verbesserte Fähigkeit
zur Identifikation einer Fehlfunktion einer Betriebskomponente aufweisen.
-
Diese Aufgabe wird jeweils durch
eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren gemäß Anspruch
11 gelöst.
-
Weitere Entwicklungen der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Somit sieht die Erfindung bei einer
Ausführungsform
ein selbstüberprüfendes Ausgangsmodul vor,
das die Betriebskomponente enthält,
die in entweder einem ersten oder zweiten Zustand arbeitet. Wenn
sie in dem ersten Zustand arbeitet, richtet die Betriebskomponente
einen Strom in Richtung auf die Diode für das Erfassen des Stroms und
weg von einer Last. Wenn sie umgekehrt im zweiten Zustand arbeitet,
richtet die Betriebskomponente den Strom weg von der Diode für das Erfassen
des Stroms und in Richtung auf die Last. Dieses selbstüberprüfende Ausgangsmodul
enthält
ferner den Signalgenerator, der auf den Strom in der Diode für das Erfassen
des Stroms ansprechend ist. Als Antwort auf das Vorhandensein oder
Nichtvorhandensein von Strom in der Diode für das Erfassen des Stroms erzeugt
dieser Signalgenerator das Statussignal, das für das Steuergerät verfügbar ist.
Wenn das Statussignal eine Fehlfunktion anzeigt, kann das Steuergerät dann unmittelbar
eine Bedienperson warnen.
-
Bei einer Ausführungsform eines selbstüberprüfenden Ausgangsmoduls
gemäß der Erfindung
ist die Betriebskomponente ein Schalter, der einen ersten Zustand
aufweist, in dem er einen Strom von einer Leistungsversorgung an
eine Last erfasst, und der einen zweiten Zustand aufweist, in dem
er einen Strom von der Leistungsversorgung an den Stromerfasser
erfasst. Typischerweise ist die Last ein Relaisschalter zum Verändern einer
manipulierten Variable eines geregelten Ablaufs. Die Last kann entweder
innerhalb des Ausgabemoduls an sich liegen, gehört jedoch im allgemeinen zu
einem Prozessstellglied außerhalb
des Ausgangsmoduls.
-
Die Diode für das Erfassen des Stroms ist
ein unidirektionaler Stromträger.
Die Ausgabe der Diode kann elektrisch mit dem Steueranschluss eines
Transistors verbunden sein, so dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
von Strom in dem Stromerfasser zum Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer
leitenden Verbindung zwischen den zwei anderen Anschlüssen des
Transistors führt.
-
Wenn eine elektrische Isolierung
des Ausgangsmoduls gewünscht
ist, kann die Diode eine lichtemittierende Diode sein, die optisch
mit dem Steueranschluss eines Transistors verbunden ist, der auf
die oben erwähnte
Weise arbeitet. Die Kombination einer lichtemittierenden Diode,
die optisch mit einem Transistor verbunden ist, ist im Stand der
Technik als Optokoppler bekannt und wird häufig bei Anwendungen verwendet,
in denen eine elektrische Isolierung zwischen einem Sensor und einem
erfassten Parameter gewünscht
ist.
-
Wenn eine Verbindung des Statussignals über ein
Netzwerk wünschenswert
ist, kann das Ausgangsmodul ferner einen Prozessor in Verbindung mit
einem Netzwerk enthalten. Bei dieser Ausführungsform führt der
Prozessor Anweisungen zum Transformieren der Ausgabe eines Logikkreises
in eine Nachricht aus, die für
die Übertragung
in einem Netzwerk geeignet ist.
-
Die Betriebskomponente kann auch
eine mit einer Last verbundene Leistungsversorgung sein. Bei einer
solchen Ausführungsform
weist die Leistungsversorgung einen ersten Zustand auf, in dem sie
eine ausreichende Leistung zum Antreiben der Last liefert, und weist
einen zweiten Zustand auf, in dem sie keine ausreichende Leistung
liefert, um die Last anzutreiben. Bei dieser Ausführungsform
ermöglicht
ein selbstüberprüfendes Ausgangsmodul gemäß der Erfindung
es dem Steuergerät
zu verifizieren, dass die Leistungsversorgung bereit ist und Leistung
an die Last zuführen
kann. Die Fähigkeit zum
Bestimmen der Ausgabe der Leistungsversorgung, ohne tatsächlich die
Leistungsversorgung an die Last anzuschließen, kann ferner durch das
Vorsehen eines Spannungsdetektors verstärkt werden, der dazu konfiguriert
ist, eine Spannung über
einem Schwellenwert zu bestimmen, der zum Betreiben der Last erforderlich
ist. Ein solcher Spannungsdetektor kann als Zenerdiode in Reihe
mit einem Stromerfasser implementiert werden und eine Break-Down-Spannung
aufweisen, die derart ausgewählt
ist, dass sie eine Umkehrleitung durch die Zenerdiode erlaubt, wenn
die Leistungsversorgung eine Spannung über dem gewünschten Schwellenwert erzeugt.
-
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden
in Verbindung mit der vorliegenden detaillierten Beschreibung und
den beigefügten
Figuren deutlicher, in denen:
-
1A ein
selbstüberprüfendes Ausgangsmodul
gemäß der Erfindung
in einem Feedback-Regelungssystem zeigt;
-
1B eine
andere Implementierung des Feedback-Regelungssystems von 1A zeigt, in dem das Ausgangsmodul
mit mehreren Einrichtungen in Verbindung steht, die eine Netzwerkschnittstelle
verwenden;
-
2A das
selbstüberprüfende Ausgangsmodul
aus 1A zeigt, wobei
ein interner Schalter derart gesetzt ist, dass er Leistung für eine Last
vorsieht;
-
2B das
selbstüberprüfende Ausgangsmodul
aus 2A zeigt, wobei
der interne Schalter derart gesetzt ist, dass er Leistung von der
Last ablenkt;
-
3 das
selbstüberprüfende Ausgangsmodul
aus 2A und 2B zeigt, wobei eine Zenerdiode zugefügt ist,
die vorgesehen ist, um eine Leitung nur dann zu ermöglichen,
wenn die Leistungsversorgung eine ausreichende Spannung entwickelt;
-
4A eine
Ausführungsform
des selbstüberprüfenden Ausgangsmoduls
aus 1 zeigt, wobei ein Optokoppler
den Status der Betriebskomponenten innerhalb des Ausgangsmoduls
an das Steuergerät
kommuniziert;
-
4B das
selbstüberprüfende Ausgangsmodul
aus 4A zeigt, wobei
der Schalter derart gesetzt ist, dass er die Leistung weg von der
Last lenkt; und
-
4C das
selbstüberprüfende Ausgangsmodul
aus 4A zeigt, wobei
eine Zenerdiode zugefügt
ist, die dazu angebracht ist, um eine Leitung nur dann zu erlauben,
wenn die Leistungsversorgung eine ausreichende Spannung entwickelt.
-
1A zeigt
ein Regelungssystem 100, das ein selbstüberprüfendes Ausgangsmodul 120 gemäß der Erfindung
beinhaltet. Das Regelungssystem enthält ein Steuergerät 110 in
Verbindung mit sowohl mit dem Ausgangsmodul 120 als auch
einer Anzeigetafel 140, die für eine Bedienperson sichtbar
ist. Das Ausgangsmodul 120 ist mit einem Stellglied 125 verbunden,
das an einen zu regelenden Ablauf 130 angeschlossen ist.
-
Im Betrieb empfängt das Steuergerät 110 einen
gemessenen Wert der geregelten Variable cv vom Ablauf 130 und
vergleicht diesen gemessenen Wert mit einem gewünschten Sollwert sp, der extern ermittelt
wird, wie es dargestellt ist, oder alternativ innerhalb des Steuergeräts 110 gespeichert
ist. Auf der Basis dieser Differenz überträgt das Steuergerät 110 ein
Regelungssignal cs an das Ausgangsmodul 120, das das Ausgangsmodul 120 anweist,
eine manipulierte Variable mv zu verändern. Das Ausgangsmodul 120 betreibt
das Stellglied 125, das die manipulierte Variable ändert, und
kommuniziert diese Veränderung
an den Ablauf 130. Als Ant wort auf die Veränderung
der manipulierten Variablen erfährt
der Ablauf 130 eine Veränderung,
die zu einer Veränderung
in der geregelten Variablen führt.
-
Es ist möglich, dass als Folge einer
internen Fehlfunktion das Ausgangsmodul 120 nicht korrekt auf
das Regelungssignal antwortet. Wenn auch die fehlende Antwort in
der geregelten Variablen möglicherweise
das Steuergerät 110 bezüglich der
Möglichkeit
einer internen Fehlfunktion in dem Ausgangsmodul 120 warnt,
gibt es Nachteile, die damit verbunden sind, dass man sich auf einen
derartigen Mechanismus für
das Erfassen einer internen Fehlfunktion im Ausgangsmodul 120 verlässt. Ein
Nachteil besteht darin, dass eine Verzögerung zwischen der Änderung
in der manipulierten Variablen und der resultierenden Änderung
in der geregelten Variablen dem Ablauf 130, der geregelt
wird, eigen sein kann. Während
dieses Verzugs kann ein beträchtlicher
Schaden auftreten.
-
Um dies zu beheben, sieht das Ausgangsmodul 120 ein
Statussignal für
das Steuergerät 110 vor,
um den Status von einer oder mehreren Betriebskomponenten innerhalb
des Ausgangsmoduls 120 anzugeben. Wenn das Steuerungsgerät 110 ein Statussignal
erfasst, das eine Fehlfunktion in einer oder mehreren der Betriebskomponenten
innerhalb des Ausgangsmoduls 120 angibt, überträgt das Steuergerät 110 ein
Alarmsignal al an eine Anzeigetafel 140, die für eine Bedienperson
sichtbar ist, die dann eine geeignete Maßnahme ergreifen kann.
-
Alternativ kann das Ausgangsmodul 120 mit einer
Netzwerkschnittstelle 170, wie es in 1B gezeigt ist, verbunden sein. Bei der
in 1B gezeigten Konfiguration
kann das durch das Ausgangsmodul 120 erzeugte Statussignal
direkt an eine Anzeigetafel 140 durch ein Netzwerk 180 oder
irgendein Gerät
in Verbindung mit dem Netzwerk 180 übertragen werden.
-
2A und 2B zeigen zwei Konfigurationen eines
Ausgangsmoduls 120, das zwei Betriebskomponenten aufweist:
Eine Leistungsversorgung 220 und einen Schalter 210,
der eine Last 230 mit der Leistungsversorgung 220 verbindet.
Die Last 230 befindet sich typischerweise außerhalb
des Ausgangsmoduls, wie es in 2A dargestellt
ist. Im allgemeinen ist die Last ein Relaisschalter, ein Ventilpositioniergerät oder eine
andere ähnliche
Einrichtung, die innerhalb des Stellglieds 125 enthalten
ist. Die Leistungsversorgung 220 ist derart gestaltet,
dass sie einen Strom an entweder die Last 230 oder an einen
Stromerfasser 240 richtet. Der Stromerfasser 240 ist
mit einem Signalgenerator 260 verbunden, um ein Signal zu
erzeugen, das das Vorhandensein eines Stroms auf dem Stromerfasser 240 angibt
und das Signal für das
Steuergerät 110 verfügbar macht
(siehe 1).
-
Bei der Konfiguration nach 2A verbindet der Schalter 210 unter
der Steuerung des Steuergeräts 110 (siehe 1) die Leistungsversorgung 220 mit
der Last 230. Folglich zirkuliert Strom, der durch die
Pfeile in der Figur angegeben ist, in der durch die Leistungsversorgung 220,
die Last 230 und den Schalter 210 definierten
Schleife. Das Fehlen von Strom in dem Stromerfasser 240 dient
somit als Indikator dafür,
dass der Schalter 210 in einer Position ist, um Strom zur
Last 230 zu richten. Als Antwort auf das Fehlen von Strom
in dem Stromerfasser 240 überträgt der Signalgenerator 260 ein
Signal an das Steuergerät 110,
das bestätigt,
dass der Schalter die Last 230 mit der Leistungsversorgung 220 verbunden
hat. Dieses Signal kann ein Hardwaresignal sein, wie z. B. eine
niedrige oder hohe Spannungsausgabe von einer TTL-Einrichtung, oder
es kann ein Softwaresignal sein, das zur Übertragung über ein Netzwerk geeignet ist
und durch Einwirken auf ein Hardwaresignal mit einem Prozessor erzeugt
wird.
-
Bei der in 2B dargestellten Konfiguration hat das
Steuergerät 110 den
Schalter 210 gerichtet, um die Leistungsversorgung 220 mit
dem Stromerfasser 240 zu verbinden und die Last 230 zu
umgehen. Bei dieser Konfiguration zirkuliert Strom, der in der Figur
durch die Pfeile bezeichnet ist, in der durch die Leistungsversorgung 220,
den Stromerfasser 240 und den Schalter 210 definierten
Schleife. Das Vorhandensein von Strom in dem Stromerfasser 240 dient
bei dieser Konfiguration somit als Indikator, dass der Schalter 210 in
einer Position ist, in der die Last 230 von der Leistungsversorgung 220 getrennt ist.
Das Vorhandensein dieses Stroms bewirkt, dass der Signalgenerator 260 ein
Signal an das Steuergerät 110 überträgt, das
bestätigt,
dass der Schalter 210 die Last 230 von der Leistungsversorgung 220 getrennt
hat. Der Signalgenerator 260 ist typischerweise ein Mikroprozessor
in Verbindung mit einem Netzwerk, beispielsweise einem Ethernetring,
einer Ablaufsoftware zum Transformieren eines Hardwaresignals, wie
der digitalen Ausgabe eines Logikkreises, in ein Nachrichtenpaket,
das zur Übertragung auf
einem Netzwerk geeignet ist.
-
Eine andere Ausführungsform eines selbstüberprüfenden Ausgangsmoduls,
die in 3 gezeigt ist,
ist ähnlich
zu der in 2A und 2B dargestellten mit der
Ausnahme, dass eine Zenerdiode 248 seriell in den Weg zwischen
einer Leistungsversorgung 220 und einem Stromer fasser 240 platziert
ist. Bei dieser Ausführungsform
verhindert die Zenerdiode 248, dass Strom von der Leistungsversorgung 220 durch den
Stromerfasser 240 fließt,
solange die Leistungsversorgung 220 nicht eine Spannung über der Break-Down-Spannung
der Zenerdiode 248 erzeugen kann. Folglich dient das Fließen von
Strom durch den Stromerfasser 240 zum Anzeigen, dass die
Leistungsversorgung 220 eine Spannung für die Last 230 vorsehen
kann, die zumindest über
der Break-Down-Spannung der Zenerdiode 248 liegt. Die in 3 gezeigte Anordnung kann
somit den Zustand der Leistungsversorgung 220 überwachen, selbst
wenn der Schalter 210 in den Zustand geschaltet ist, in
dem die Last 230 von der Leistungsversorgung 220 getrennt
ist.
-
4A und 4B zeigen zwei alternative
Konfigurationen einer bevorzugten Ausführungsform eines selbstüberprüfenden Ausgangsmoduls 120 gemäß der Erfindung.
Bezugnehmend auf 4A enthält das selbstüberprüfende Ausgangsmodul 120 einen
Schalter 210, der eine Last mit einer Leistungsversorgung 220 verbindet.
Der Schalter 210 enthält eine
Regelungslinie, die mit dem Steuergerät 110 (siehe 1) verbunden ist, zum Festlegen der Position
des Schalters 210 auf entweder die in 4A gezeigte geschlossene Position oder
die in 4B gezeigte offene
Position. Die Last ist typischerweise ein Relaisschalter oder eine
Ventilpositioniereinrichtung, die zu dem Stellglied 125 gehört.
-
Die Leistungsversorgung 220 ist
in elektrischer Verbindung mit einem Stromerfasser 240,
der einen Resistor 242 in Reihe mit einer lichtemittierenden
Diode 244 aufweist, die zu einem Optokoppler 400 gehört. Der
Optokoppler 400 enthält
einen Transistor 410, der einen Basisanschluss in optischer
Verbindung mit der lichtemittierenden Diode 244 aufweist,
einen geerdeten Emitteranschluss und einen Kollektoranschluss, der
mit einer Spannungsquelle und mit einem emittierenden Verstärker 440 verbunden
ist. Die Verwendung eines Optokopplers 400 auf diese Weise
stellt sicher, dass der Leistungsversorgungskreis elektrisch isoliert
bleibt, wobei nach wie vor das Vorhandensein von in der Diode 244 fließendem Strom
signalisiert werden kann. Wenn eine elektrische Isolierung nicht
erforderlich ist, kann die lichtemittierende Diode durch eine herkömmliche
Diode ersetzt werden und eine direkte Verbindung zwischen der herkömmlichen
Diode und der Basis des Transistors 410 hergestellt werden.
-
Mit dem Schalter 210 in
der geschlossenen Position, wie es in 4A gezeigt
ist, fließt
Strom, wie es durch die Pfeile in der Figur angegeben ist, von der
Leistungsversorgung 220 durch die Last 230 extern
zu dem Ausgangsmodul 120, zu dem Schalter 210 und
zurück
zur Leistungsversorgung 220. Strom kehrt nicht zur Leistungsversorgung 220 durch
den Stromerfasser 240 zurück, da die lichtemittierende Diode 244 derart
ausgerichtet ist, dass sie verhindert, dass Strom in der Richtung
auf die Leistungsversorgung 220 zu fließt. Da kein Strom durch die
lichtemittierende Diode 244 fließt, bleibt der Transistor 410 aus
und die Spannung am Kollektoranschluss des Transistors 410 bleibt
hoch. Diese Information wird dann durch den invertierenden Verstärker 440 an
das Steuergerät 110 entweder
direkt oder über
einen Mikroprozessor 450 übertragen, der sie in ein Signal transformiert,
das zur Übertragung über ein
Netzwerk geeignet ist.
-
Mit dem Schalter 210 in
der offenen Position, wie es in 4B gezeigt
ist, fließt
Strom, wie es durch die Pfeile in der Figur angegeben ist, von der Leistungsversorgung 220 durch
den Widerstand 241 und die lichtemittierende Diode 244.
Folglich schaltet der Transistor 410 an und die Spannung
am Kollektoranschluss des Transistors 410 wird niedrig.
Diese Information wird entsprechend durch den invertierenden Verstärker 440 an
das Steuergerät 110 übertragen.
-
4C veranschaulicht
das selbstüberprüfende Ausgangsmodul 120,
das in 4A und 4B gezeigt ist, mit dem Zusatz
einer Zenerdiode 348, die zwischen der Leistungsversorgung 220 und
dem Stromerfasser 240 liegt. Der Zweck dieser Zenerdiode 348 und
die Arbeitsweise des Kreises sind bereits oben in Verbindung mit 3 diskutiert worden.
-
Es ist somit zu erkennen, dass die
Erfindung effizient die Nachteile überwindet, die oben dargestellt
wurden. Da bestimmte Änderungen
bei den oben stehenden Konstruktionen vorgenommen werden können, ohne
vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert
wird, ist beabsichtigt, dass alles in der oben stehenden Beschreibung
Offenbarte oder in den beigefügten
Zeichnungen Gezeigte als veranschaulichend und nicht in einem beschränkenden
Sinne verstanden wird.