DE8902456U1

DE8902456U1 - Signalumsetzer

Info

Publication number: DE8902456U1
Application number: DE8902456U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1989-04-20

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Signalumsetzer
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Die Neuerung betrifft einen Signalumsetzer zur Konvertierung einer einen Zustand eines elektrischen Betriebsmittels anzeigenden Meldespannung in ein binäres Meldesignal.

In technischen Großanlagen, z.B. in Kraftwerken, elektrischen Netzen, chemischen Anlagen, Herstellungsprozessen, werden eine Vieizahi von Betriebsmitteln benötigt. Diese sind z.B. Motoren, Transformatoren, Leistungsschalter, Ventile und vieles mehr. \ ■ Die Funktionsfähigkeic jedes einzelnen Betriebsmittels in einer technischen Anlage wirH in der Regel dadurch überwacht, daS eines oder mehrere dessen Zustand anzeigende Meldespannungen gebildet werden. So kann eine derartige Meldespannung z.B. anzeigen, ob der Schutzschalter eines bestimmten Motors angesprochen hat i~zw. ob die Kontakte eines Leistungsschalters in einem Freischaltfeld tatsächlich geschlossen sind. Insbesondere in einer technischen GroQanlage gibt es somit eine sehr große Vielzahl derartiger, den aktuellen Zustand von Betriebsmitteln anzeigenden Meldespannungen, welche bevorzugt eintr Warte zum Zwecke der Überwachung und Auswertung zugeführt werden.

Innerhalb einer abgeschlossenen technischen Anlage ist man bestrebt, mittels einer einzigen, gemeinsamen Stationsbatterie dafür zu sorgen, daß die Größe aller Meldespannungen in einem einzigen vorgegebenen Spannungsbereich liegt. Derartige Spannungsbereiche sind z.B. 24 V, 60 V, 110 V und 220 V. Dennoch läßt es sich häufig bei Erweiterungen bzw. Umbauten in einer technischen Anlage nicht vermeiden, daß in unterschiedlichen Spannungsbereichen liegende Meldespannungen auftreten und gemeinsam z.B. der Warte zugeführt werden. Hierbei besteht das Problem, daß die zur Konvertierung der jeweiligen Meldespannung in ein binäres Meßsignal benötigten Signalumsetzer insbesondere

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f J 1 durch eine manuelle Umschaltung auf den jeweiligen Spannungsbereich der einzelnen Meldespannung eingestellt werden müssen. Bei der Vielzahl der in der Regel bei einer technischen Anlage vorliegenden Meldespannungen ist dies sehr arbeitsaufwen-,, 5 dig. Zudem wird sich bei diesem für jeden Signalumsetzer ifj separat vorzunehmenden Abgleich eine unter Umständen recht f. hohe, die Inbetriebnahme der Anlage verzögernde bzw. deren Sicherheit einschränkende Fehlerquote nicht vermeiden lassen.

h 10 Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen universell einsetzbaren Signalumsetzer bereitzustellen, mit dem eine Konvertierung einer Meldespannung unabhängig vom jewe'is vorliegenden Spannungsbereich i»i ein binäres Meldesignal möglich ist.

Die Aufgabe wird gelöst mit der im Anspruch 1 enthaltenden Vorrichtung. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Neuerung wird desweiteren anhand der nachfolgend kurz angeführten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

FIG 1 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Signalumsetzers gemäß der Neuerung mit automatischer Anpassung an drei unterschiedliche Spannungsbereiche in Blockschaltbilddarstellung, und

&Lgr; FIG 2 eine mit konkreten Bauelementen ausgeführte weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Signalumsetzers gemäß der Neuerung mit automatischer Anpassung an zwei unterschiedliche Spannungsbereiche.
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Der neuerungsgemäße Signalumsetzer enthält an seinem Eingang einen einstellbaren Pegeldetektor MK. Dieser ordnet die aktuelle Größe der jeweiligen Meldespannung U_M einem von mindestens zwei Spannungsbereichen zu.
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Im Ausführungsbeispiel der FIG 1 sind hierzu beispielhaft im einstellbaren Pegeldetektor MK die beiden Meldepegeldetektoren MKl und MK2 vorhanden. Das Auftreten der Ansteuersignale ASl bzw. AS2 an dessen Ausgang zeigt an, ob sich die Größe der jeweiligen Meldespannung IL· am Eingana des Signalumsetzei ; in einem ersten, zweiten oder dritten Spannungsbereich befinriot. Hat die Meldespannung IL· eine im kleinsten der drei Spannungsbereiche liegende Größe, so erzeugt keiner der beiden Meldepegeldetektoren MKl, MK2 ein aktives Ansteuersignal ASl, AS2 am Ausgang. Liegt dagegen die Größe der Meldespannuna im mittleren bzw. größten der drei Spannungsbereiche, so gibt einer der beiden bzw. beide Meldepegeldetektoren ein aktives Ansteuersignal am Ausgang aus. Mit diesen Ansteuersignalen kann der Meßbeieich des neuerungsgemäßen Signa lumsetzers automatisch so umgeschaltet werden, daß die Meldespannung U_M unabhängig vom jeweiligen Spannungsbereich sicher in ein b'näres Meldesignal BM am Ausgang des Signalumsetzers konvertiert werden kann.

Hierzu werden vom Pegeldetektor Schaltmittel angesteuert, welehe mindestens einen von der Meldespannung beaufschlagten Vorwiderstand kurzschließen, wenn diese eine in einem kleineren Spannungsbereich liegenden Größe hat.

in oer Husrunrungsrorm von r iu &khgr; sinu üeispiemai &igr; mc ucxucn Schaltmittel Sl und S2 zur spannungsbereichsabhängigen Zu- bzw. Abschaltung der beiden schaltbaren Vorwiderstände R_z^ und R_Z2 vorhanden. Hat im Beispiel der FIG 1 die Meldespannung U_M eine Größe, welche im kleinsten von insgesamt drei möglichen Spannungsbereichen liegt, so erzeugen die Meldepegeldetektoren MKl und MK2 keine aktiven Ansteuersignale ASl und AS2. In diesem Fall sind die Schaltmittel Sl und S2 geschlossen, und die Vorwiderstände R7, und Ry₂ kurzgeschlossen. Die Meldespannung U_M wird dann bevorzugt über einen festen Vorwiderstand Ry direkt über einen Analog-Binär-Umsetzer ABU in ein binäres Meldesignal BM umgesetzt. Hat dagegen die Meldespannung U_M am Eingang des Signalumsetzers eine Größe, welche im mittleren der drei Span-

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nungsbereiche liegt, so ist vor deren Weiterleitung an den Eingang des Analog-Binär-Umsetzers ABU eine Anpassung von deren Signalpegel notwendig. In diesem Fall erzeugt beispielsweise der erste Meldepegeldetektor MKl ein altives Anstr-jersignal ASl. Hierdurch wird das Schaltmittel Sl geöffnet und der Vorschaltwlderstand R,, zugeschaltet. Durch den nun aus der Summe der Widerstände Ry und R_zl bestehenden, erhöhten Vorwider';tand kann somit auch eine im mittleren der drei Spannungsbereiche liegende Meldespannung U_M vom Analog-Binär-Umsetzer ABU in ein binäres Meldesignal BM konvertiert werden.

Hat im Beispiel der FIG 1 schließlich die am Eingang des Signalumsetzers anliegende Meldespannung U_M eine Größe, welche im größten der drei möglichen Spannungsbereiche liegt, so erzeugen beide Meldepegeldetektoren MKl, MK2 aktive Ansteuersignale ASl, AS2. In diesem Fall sind beide Schaltmittel Sl, S2 geöffnet, und der von der Meldespannung beaufschlagte Vorwiderstand am Eingang des Analog-Binär-Umsetzers ABU ist auf die Summe der Widerstände

^RV ^RZ1 ^{uncl R}Z2 ^ern°ht.
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In der FIG 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des neuerungsgemäßen Signalumsetzers am Beispiel einer konkret ausgeführten Schaltung dargestellt. Da hierbei neben dem bevorzugt

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&ldquor; nur sin clrizigsr VrSitsrsr Vo widerstand R_zl spannungsbereichsabhängig am Eingang des Analog-Binär-Umsetzers ABU zu- bzw. abgeschaltet werden kann, ermöglicht dieser Signalumsetzer eine automatische Meßbereichsumschaltung zwischen zwei Spannungsbereichen. Zu deren Detektion enthält der einstellbare Pegeldetektor MK am Eingang des Signalumsetzers einen einziger Meldepegeldetektor MKl bevorzugt aus einer Reihenanordnung einer Zenerdlode ZDl und zweiter Spannungsteilerwiderstände Ri, R2. Am Verbindungspunkt der beiden Spannungsteilerwiderstände ist das Ansteuersignal ASl für das Schaltmittel Sl zur Zu- bzw. Abschaltung des Vorwiderstandes R_Zj abgreifbar. Besonders vorteilhaft ist der Reihenschaltung

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aus der Zenerdiode ZDl und den Widerständen Rl, R2 eine Schutzdiode Dl und ein Varistor V zur Spannurrgsbegrenzung von U_u vorgeschaltet,

In üer Ausführungsform von FIG 2 dient besonders vorteilhaft ein Leistungs-Feldeffekt-Transistor LT als Schaltmittel Sl, der bevorzugt am Steuereingang mit einem an der Gate- und Drain-Elektrode G bzw. D angeschlossenen Widerstand R3 beschaltet ist. In einer weiteren, in der FIG 2 bereits dargestellten Ausführungsform ist es vorteilhaft, das Ansteuersignal ASl am Ausgang itaiHAfabf &lgr;&ggr;&bgr; MI/ "iKap a tn

Gate Elektrode G des des Feldeffekt-Transistors LT zu verbinden. Diese enthält bevorzugt zwei, in sogenannter Darlington-Schaltung miteinander und über eine Ankoppeldiode D2 mit dem Massepotential verbundene Transistoren Tl und T2.

Die in der FIG 2 dargestellte vorteilhafte Ausführungsform eines Analog-Binär-Umsetzers ABU enthält bevorzugt eine spannungsbereichabhängig über den Widerstand Ry bzw. die Summe aus Ry und R_zl mit der Meldespannung U_M beaufschlagte Konstantstromquelle KQ. Diese besteht bevorzugt aus einem Feldeffekt-Transistor T3, dessen Source-Elektrode über einen Reihenwiderstand R4 an die Gate-Elektrode rückgekoppelt 1st. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Ausgangssignal der Konstantstromquelle KQ bevorzugt über eine weitere Zenerdiode ZD2 einem Optokoppler OK zur Potentialtrennung zugeführt wird, welche mindestens eine Leuchtdiode und mindestens einen lichtempfindlichen Transistor enthält. Das Ausgangssignal des Optokopplers OK wird schließlich zur Bildung des binären Meldesignales BM am Ausgang des Signalumsetzers einer weiteren Treiberschaltung TS zugeführt. Diese enthalt einen nicht dargestellten, bevorzugt in Emitter-Schaltung betriebenen Schalttransistor.

Claims

.-.··;: .;;..··. 89 6 3 O 8 t OE • * * t f Schutzansprüche

1. Signalumsetzer zur Konvertierung einer einen Zustand eines Betriebsmittels anzeigenden Meldespannung (U_M) in ein binäres

Meldesignal (BM), mit

a) einem einstellbaren Pegeldetektor (MK) zur Zuordnung der Meldespannung (U_M) zu einem von mindestens zwei vorgegebenen Spannungsbereichen,

b) mindestens eir^rn Schaltmittel (Sl), welches vom Pegeld?tektor (MK) angesteuert wird und

C ) mindestens einen von uel rneluSSpärinüriy (<Jij) beaufschlagten Vorwiderstand (R₂^) kurzschließt, wenn diese in einem kleiren Spannungsbereich liegt, und

d) einen Analog-Binär-Umsetzer (ABU), welcher aus der Meldespannung am Ausgang des mindestens einen Vorwiderstandes (R_zl) ?in binäres Meldesignal (BM) hildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Pegeldetektor (MK), enthaltend eine von der Meldespannung beaufschlagte Reihenschaltung aus einer Zenerdiode (ZDl) und zrei opannungsteiler-Widerständen (Rl,R2), wobei am Verbindungspunkt der Widerstände das Ansteuersignal (ASl) für das Schaltmittel (Sl) abgreifbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Leistungs-Feldeffekttransistor (LT) als Schaltmittel (Sl).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, geke &eegr; -. zeichne' durch eine vom Ansteuersignal (ASl) am Ausgang des Pegeldetektors beaufschlagte Darlington-Treiber-Schaltung (Tl,T2,D2)_f welche der Steuerelektrode (SE) des Leistungs-Feldeffekttransistors (LT) vorgeschaltet ist.

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5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

gekennzeichnet durch einen Analog-Binär-Um-

setzer (ABU) mit

a) einer Konstantstromquelle (KQ,&Ggr;3,RA), welche von der Meldespannung am Ausgang des mindestens einen Vorwiderstandes (R_zl) beaufschlagt wird, und

b) einem Optokoppler (OK) aus insbesondere einer Leuchtdiode und einem lichtempfindlichen Transistor zur Bildung des binären Meldesignales (BM).