DK150038B - Fremgangsmaade og apparat til digital overvaagning af stroem- eller spaendingstilstande, isaer til overvaagning af opvarmningsstroem i jernbanevogne - Google Patents

Description

i 150038 i 5 Opfindelsen angår en fremgangsmåde til digital overvågning af strøm- eller spændingstilstande og som angivet i krav l's indledning, samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

10 Sådanne fremgangsmåder er hidtil udført med analogteknik. Derved er samtlige strømafbrydelser blevet registreret, indbefattet de kortvarige, hvilket har medført fejlbedømmelser. Desuden opstod der vanskeligheder og forstyrrelser ved kortvarige fald i forsy-15 ningsspændingen på op til 10 V. Desuden er konstruk tionerne i analog-teknik dyre at fremstille til forskellige opvarmningsstrøm-systemer (jævn- og vekselstrøm) .

20 Pra beskrivelsen til USA patent nr. 3.670.246 kendes en fremgangsmåde og et apparat til overvågning af spændingsfald i udgangsspændingen af en styret strømforsyning, hvor der øjeblikkeligt afgives et fejlsignal, så snart der opstår for lav en spænding. Fejlsig-25 nalet afgives, straks en for lav spænding registreres, og fejlsignalet - eventuelt et stopsignal for videre drift - opretholdes også efter at forsyningsspændingen atter er normal igen. En sådan overvågning kan ikke hensigtsmæssigt anvendes til overvågning af opvarm-30 ningsstrøm til jernbanevogne, idet man kan forudse, at en udkobling vil opstå under kørsel.

Formål med opfindelsen er at gøre strømafbrydelsesin-dikeringen væsentligt mindre følsom overfor forstyr- 150038 2 1 reiser uafhængigt af tidsforløbet og arten af strømmen. Først når en tærskelværdi underskrides i et bestemt tidsrum, skal fejlindikation finde sted. Kortvarige strømafbrydelser skal ikke udløse en fejl- 5. indikation.

Dette opnås ved at gå frem som angivet i krav 1' s kendetegnende del, f.eks. under anvendelse af et apparat som angivet i krav 3's kendetegnende del.

10

Man får herved et yderst forstyrrelsesfrit arbejdende overvågningskredsløb, som kan tillade en overgangstid på 10 - 20 sekunder inden fejlindikation udløses, og som kan anvendes både til jævn- og vekselstrømsan-15 læg. Kredsløbet kan være indkoblet konstant og udløses sikkert for de fejl, er ønskes konstateret.

Yderligere fordelagtige kendetegn og udformninger af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, såvel som et 20 apparat til udførelse af fremgangsmåden fremgår af de uselvstændige krav.

På grundlag af et skematisk udførelseseksempel uddybes opfindelsen yderligere i det nedenstående, hvor 25 fig. 1 viser et overvågningskredsløb for opvarmningsstrøm som blokdiagram, og fig. 2 viser det dertil hørende impulsskema.

30

Ifølge fig. 1 tilføres en optokobler 1 en med den opvarmningsstrøm, der skal overvåges, proportional spænding på indgangen E. Såvel jævn- som vekselstrøm kan behandles. Spændingen kan f.eks. frembringes 150038 3 1 som spændingsfaldet over en indikator eller målemodstand, hvilket er kendt og ikke skal beskrives nærmere her. Optokobleren 1 omsætter, idet den elektrisk adskiller opvarmningsstrømkredsen og det egentlige 5 overvågningskredsløb, indgangsspændingen til passende anvendelige signaler med stejle flanker. Derved overføres positive jævnstrømme, og de positive halvperioder af vekselstrømme. De overførte signaler påvirker en på positive strømimpulser (positive flanker) reage-10 rende monostabil multivibrator 2, som igen påvirker en efterfølgende NOR-port 3 (indgang a). Den monostabile multivibrator 2 forbikobler under vekselstrømmens negative halvperioder, idet disse ikke kan overføres af optokobleren. Impulslængden af den monostabile 15 multivibrator 2 skal indstilles til at være mindst periodetiden af opvarmningsstrømmen. Til behandling af jævnstrømme er medtaget en forbiføringsledning 4. Udgangen af NOR-porten 3 er forbundet med en yderligere monostabil multivibrator 5 med variabel impuls-20 længde, der videre er forbundet til en indgang a i en yderligere NOR-port 6 der styrer kobleren I i et bistabilt lager 9. Endvidere er udgangen af NOR-porten 3 også tilsluttet en anden indgang b på NOR-porten 6 ved hjælp af en parallel signalvej, 25 der består af en inverter 7 og et seriekoblet forsinkelsesled 8. Udgangen af multivibratoren 9 betegnes ved A. På denne udgang kan tilsluttes en alarmgiver, en lampe eller lignende signalapparat.

30 Det er muligt at "sette" det bistabile lager 9 ved at forbinde forsyningsspændingen til kobleren II, på hvis indgang er koblet et R-C-forsinkelsesled 10. 11 betegner et R-C-impulsgenereringsled, der ved påvirkning giver en impuls, der aftager med tids- 150038 4 1 konstanten, og som kan aktiveres ved tilslutning af forsyningsspændingen til tilslutning 12 gennem en modstand. Denne aktivering frembringes ved at åbne en hjælpeomskifter 13. Først da kan den på til-5 slutning 12 stående spænding, der ellers er forbundet til jord gennem en modstand, blive virksom. Med 14, 15 og 16 er vist yderligere dioder og 17 viser hovedskifteren til indkobling af opvarmningsstrøm.

10 Til forklaring af virkemåden anvendes fig. 2. Den viser de til blokdiagrammet i fig. 1 hørende impulseller signaltidsforløb, når opvarmningsstrømmen er tilsluttet.

15 Til venstre på figur 2 er vist forløbene for en vekselstrøm WS som opvarmningsstrøm, og til højre for en jævnstrøm GS som opvarmningsstrøm. Under hinanden er vist impuls- eller signalbillederne 2a-2k, hvor de dertil hørende funktionsbloknumre er påført i 20 venstre side. Omvendt kan der fra figur 1 fås henvisninger til de dertil hørende signaltidsforløb.

Der tages udgangspunkt i et vekselstrømsopvarmningsanlæg. På optokoblerens indgang E findes da en veksel-25 strøm proportional med opvarmningsvekselstrømmen som vist på fig. 2 a. Der er vist et sinussignal, der aftager mod nul i et vilkårligt forløb. Derved afgiver optokobleren impulser som vist på fig. 2 b.

Disse ligger tydeligt over en indstillelig grænseværdi 30 for lysdioden, og er retningsbestemte, det vil sige udelukkende positive. Negativværdierne bliver undertrykt. De af optokobleren 1 afgivne høje (H) og lave (L) niveauer når enten direkte gennem en forbiførings-ledning 4 til indgang b på NOR-porten 3, eller der 5 150033 1 tages kun hensyn til H-niveauet ved hjælp af den indkoblede monostabile multivibrator 2. Multivibratoren 2 trigges så af den positive flanke af den første impuls og afgiver en H-impuls af for eksempel 75 ms 5 varighed, således, at der også kobles forbi den ikke registrerede negative halvperiode. (Ved 16 2/3 Hz er T = 60 ms). Kortvarige strømafbrydelser (T - 75 ms) bliver allerede her udelukket (fig. 2 c).

10 Kun i det tilfælde, hvor begge indgange i NOR-porten 3 er lave, bliver udgangssignalet højt. I det foreliggende tilfælde kan dette kun ske, hvis impulslængden af den monostabile multivibrator 2 (f.eks. T = 75 ras) ikke er stor nok - hvilket bevidst undgåes - eller 15 hvis opvarmningsstrømmen, hvad enten det er en jævneller en vekselstrøm, er afbrudt. I det foreliggende tilfælde vil NOR-porten 3 således være lav sålænge der løber opvarmningsstrøm (fig. 2d).

20 Den monostabile multivibrator 5 reagerer kun på positive flanker, hvilket vil sige, at a-indgangen på NOR-porten 6 er lav (fig. 2 f). b-indgangssignalet til NOR-porten 6 inverteres (inverter 7) derimod, så den bliver høj, og ved hjælp af forsinkelsesleddet 25 8 opnås ved signaludfald en vis forsinkelse. Denne er indført for at undgå signalværdioverskridelser og ikke definerede tilstande. Udgangen på NOR-porten 6 er lav sålænge (fig. 2 g) der hersker forskriftsmæssige forhold, det vil sige, at enten den ene eller 30 begge indgange er høje. I det her beskrevne tilfælde er indgang b høj.

Ethvert kortvarigt opvarmningsstrømsvigt indikeres efter den for til enhver tid indstillede impulslængde 150038 6 1 af den monostabile multivibrator 2 som H-niveau ved hjælp af NOR-porten 3. Denne trigger den monostabile multivibrator 5 på den positive flanke af H-signalet, hvorved også NOR-portens 6 a-indgang bliver høj sva-5 rende til den indstillede impulslængde. Derefter bliver NOR-portens 6 a-indgang atter lav. Hvis opvarmningsstrømmen ikke vender tilbage indenfor den monostabile multivibrators 5 impulslængde, hvilket medfører at b-indgangen atter bliver lav, og idet a-indgan-1Q gen forlængst er blevet lav, bliver udgangen af NOR-porten 6 høj (fig. 2 e) og lader de bistabile kobler I og II i lageret 9 skifte. Impulslængden af den monostabile multivibrator 5 er variabel og kan udvides til adskillelige sekunder, for eksempel 10 sek. tJdgan-15 gen af kobleren I i lageret 9 bliver da høj, hvilket kan udnyttes til signallering (f.eks. med en lampe).

Lageret · 9 reagerer således først efter et af den monostabile multivibrator 5 givet overgangstidsrum. Kortvarige fald i opvarmningsspændingen eller udfald 20 indikeres ikke unødigt. Lageret 9 kan "settes" via R-C-leddet 10 ved tilkobling af forsyningsspændingen til indgang z. Der opstår da en "set"-impuls som vist på fig. 2 h.

25 Lageret "resettes" gennem ud- og genindkobling af forsyningsspændingen. Tiden mellem ud- og genindkoblingen skal mindst vare et par sekunder. For at undgå en fejlindikering af det uafhængigt indkoblede og forsynede opvarmningsstrømsovervågningsanlæg når 30 der ikke skal løbe opvarmnings strøm, f.eks. ved sommerdrift (hvor hovedopvarmningsomskifteren 17 ikke er sluttet) findes simuleringsmidler bestående af komponenterne 11-16. En hjælpeomskifter 13 er således forbundet med hovedopvarmningsomskifteren 17, at 150038 7 1 det H-signal, der opstår på udgangen af NOR-porten 3r når hjælpeomskifteren 13 er lukket, kortsluttes til jord gennem dioden 16 og samtidig L-stiller inver-teren 7. Dioden 16 afbryder alle positive spændinger.

5 Når varmen tilkobles ved aktivering af hovedopvarm ningsomskifteren 17, aktiveres overvågningskredsløb idet kortslutningen afbrydes af hjælpeomskifter 13.

Ved indkobling af hovedopvarmningsomskifteren 17 tilsluttes desuden forsyningsspænding til punkt 12, 10 hvilket udløser en nåleimpuls på for eksempel 70 ms (fig. 2 k) fra R-C- impulsgenererings leddet 11. Denne impuls simulerer i et kort øjeblik en opvarmningsstrøm gennem spærredioden 14 og den monostabile multivibrator 2 for at koble forbi eventuelle indsvingningsfor-15 løb, der forsinker den regulære, øjeblikkelige opvarmningsstrøm. Udgangen af NOR-porten 3 gøres dermed kortvarigt lav. Hvis opvarmningsstrømmen falder ud, opstår der altså først en fejlindikation efter impulslængden af den monostabile multivibrator 5. Spærredio-20 den 15 forhindrer tilbagekobling af svingningstendenser mellem NOR-porten 3 og den monostabile multivibrator 2.

Ifølge opfindelsen er et yderst forstyrrelsesfrit 25 arbejdende overvågningskredsløb realiseret. Kredsløbet tillader overgangstid for fejlindikationer på op til 10-20 sek. og kan anvendes såvel til jævn- som til vekselstrøm. Kredsløbet kan være indkoblet uafbrudt. Kredsløbet kan tilpasse vilkårlige betingelser 30 ved variation af parametre.

(Impulslængdeændring af den monostabile multivibrator 2 i forhold til frekvensen af strømmen og ændring af undertrykningstiden).

Claims (8)

150038

1. Fremgangsmåde til digital overvågning af definerede strømtilstande eller hertil proportionale spændingsfald mod underskridelse af en bestemt værdi, hvorved der ved fejl afgives en fejlmelding via en bistabil kobler, og hvor en uønsket reaktion afværges i tilkob-10 lingsfasen ved hjælp af en overgangsperiode for indkoblingen, især til overvågning af opvarmningsstrøm i jernbanevogne, kendetegnet ved, at underskridelse af den definerede strømtilstand registreres af en monostabil multivibrator (5), hvis udgangs-15 impuls simulerer den strøm, der skal overvåges i et defineret, indstilleligt overgangstidsrum, og ved at der først gives fejlmelding, når denne overgangstid overskrides.

1 PATENTKRAV.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at strømafbrydelsen omsættes til et digitalsignal af en fastlagt størrelse og af passende varighed, og at dette digitalsignal dels aktiverer den monostabile multivibrator (5) og dels sammenlignes i varighed 25 med impulslængden af den monostabile multivibrator i en logisk NOR-port, og at et bistabilt lager (9) omkobles til indikering af en fejlmelding, hvis digitalsignalets varighed overskrider impulslængden fra en kobler. 30

3. Apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at en optokobler (1) anvendes til at omsætte en med opvarmningsstrømmen proportional spænding til digitalsigna- 150038 1 ler og at disse signaler kobles til en første NOR-port (3) gennem en første monostabil multivibrator (2), idet NOR-porten (3) dels er koblet via en anden monostabil multivibrator (5) til den ene indgang 5 (a) af en anden NOR-port (6) og dels via en inverter (7) til den anden indgang (b), og at den anden NOR-port (6) på udgangssiden er forbundet med styreindgangen på et bistabilt lager (9).

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der mellem inverteren (7) og den anden indgang (b) af den anden NOR-port (6) også er koblet et forsinkelsesled (8), der forlænger impulsvarigheden.

5. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der foran omkoblings-indgangen på lageret (9) er koblet et R-C-led (10), der kan forbindes til forsyningsspændingen.

6. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at forbindelsen mellem den første NOR-port (3) og inverteren (7) omfatter en diode (16), som kan forbindes til stel ved hjælp af en hjælpeomskifter (13). 25

7. Apparat ifølge et af kravene 3 til 6, kendetegnet ved, at den første mon’ostabile multivibrator (2) er forsynet med en forbiføringsledning (4), der forløber fra optokobleren (1) til den anden 30 indgang (b) af den første NOR-port (3).

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at forbiføringsledningen (4) over en spærrediode (15) er ført til et R-C-impulsgenereringsled (11),