EP3797408A1 - Einrichtung, verfahren und steuermodul zur überwachung einer zweidrahtleitung - Google Patents

Einrichtung, verfahren und steuermodul zur überwachung einer zweidrahtleitung

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EP3797408A1
EP3797408A1 EP19726948.3A EP19726948A EP3797408A1 EP 3797408 A1 EP3797408 A1 EP 3797408A1 EP 19726948 A EP19726948 A EP 19726948A EP 3797408 A1 EP3797408 A1 EP 3797408A1
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EP
European Patent Office
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wire line
voltage
period
control unit
during
Prior art date
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Application number
EP19726948.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3797408B1 (de
Inventor
Daniel Penning
Jörn Katzorke
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Minimax GmbH and Co KG
Original Assignee
Minimax GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3797408A1 publication Critical patent/EP3797408A1/de
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Publication of EP3797408B1 publication Critical patent/EP3797408B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/06—Monitoring of the line circuits, e.g. signalling of line faults
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/06—Electric actuation of the alarm, e.g. using a thermally-operated switch

Definitions

  • the present invention relates to a device for monitoring a two-wire line, in particular a two-wire line of a fire protection system and an associated method and an associated control module.
  • fire protection systems for example for fire detection and alarm generation, must be certified and, in particular, the compatibility of system components must be assessed.
  • a resistance of a two-wire line to which subscribers, such as alarm devices and / or tripping devices is not above a certain value in order to be able to provide sufficient current or voltage in the event of tripping and not to jeopardize the tripping.
  • a series resistance R L in the longitudinal direction of the line and a parallel resistance Rs between the two lines can be described. Too high a series resistance R L means that the voltage applied between the lines is insufficient to trip subscribers, for example valves. At the same time, it must be ensured that the parallel resistance Rs does not become too small, which would correspond to the case of a short circuit of the two lines.
  • EP 2 804 163 relates to methods for measuring a line resistance RL and thus for determining disturbances of control lines in such a hazard detection and control system.
  • the system is not able to determine a parallel resistance between the two lines in addition to a series resistance of the line. In other words, the system makes it possible to determine only one of the two interesting resistance values or a total value resulting from both values.
  • EP 2 916 303 A1 proposes a control device and a control method for a fire detection system, wherein the control device and the control method are capable of monitoring an on-line impedance or an inter-wire impedance of field wires.
  • the device is connected to a line with a capacitive element connected to a remote end of the line.
  • EP 3 062 299 A1 provides an apparatus and method for detecting and adapting to a line end resistance in a NAC of a control panel or power amplifier of, for example, an alarm system and for ground fault location in the alarm system.
  • the device can be a
  • a notification device circuit wherein the notification device circuit includes a first and a second analog input terminal, wherein the notification device circuit has a first and a second external input
  • the notification device circuit includes a line end resistor.
  • the Current may be routed through the notification device circuitry to input terminals, and the voltage may be measured at each of the first and second external output terminals.
  • the measured voltage can be a value of Show line end resistance or state of the notification device circuit that is open, shorted, earth fault, or normal.
  • the two-wire line is in particular a two-wire line of a fire protection system.
  • the device comprises a passive termination component for terminating the two-wire line, wherein the passive termination component has a loadable energy store, a constant current source for providing a measurement current to the passive termination component, a voltage detection unit for detecting a voltage characteristic at output terminals of the two-wire line, a control unit for driving the constant current source and Evaluating the detected voltage waveform, wherein the control unit is adapted to separately determine a series resistance and a parallel resistance of the two-wire line.
  • the control unit By virtue of the passive termination component according to the invention having a chargeable energy store, it is possible for the control unit to charge the loadable energy store by means of the constant current source.
  • the detected voltage profile which is evaluated, for example, both during and after the operation of the constant current source, allows both a determination of the series resistance and the parallel resistance of the two-wire line in a simple manner, since the course of the voltage depends on basic resistances of the same resistances. While the measuring current is being supplied, the chargeable energy storage is charged, so that an increasing voltage is established. Without provision of the measuring current, the parallel resistance of the two-wire line together with the terminating component will form a closed circuit and lead to a self-discharge of the loadable energy store.
  • the voltage waveforms detected during the provision of the measurement current and during a time when no measurement current is provided can be used to infer both the parallel resistance and the series resistance.
  • the passive termination component is located at one end of the two-wire line remote from a fire alarm and / or extinguishing control panel.
  • the arrangement at the end makes it possible in particular for the complete longitudinal portion of the line resistance to be detectable between the output terminals.
  • the loadable energy store of the passive termination component is configured as a capacitor which can be arranged between the two wires of the two-wire line.
  • a capacitor is a particularly simple and effective form of a loadable energy storage.
  • other loadable energy storage such as accumulators, conceivable.
  • all loadable energy stores can be used for the method, which have a differential equation equivalent to the capacitor for the loading and unloading process.
  • the capacitor has a capacity which is above 0.1 pF, in particular above 1 pF and particularly preferably in the range from 1 pF to 10 pF. With a capacitance in the preferred range, it is ensured that the charging carried out by the measuring current as well as a self-discharge of the capacitor can take place in an order of magnitude which satisfy an effective determination of the line resistance according to EN54 part 13.
  • control unit is adapted to the voltage waveform in response to a change in the provided measurement current evaluate.
  • the control unit is adapted to the voltage waveform in response to a change in the provided measurement current evaluate.
  • control unit is configured to charge the loadable energy store during a predetermined first time period by driving the constant current source and to evaluate a self-discharge of the loadable energy store during a subsequent second time period after switching off the constant current source.
  • a voltage of the loadable energy storage is also evaluated during the first period.
  • the predetermined first period is, for example, 0.5 ms.
  • the predetermined second period of time directly adjoins the predetermined first time period and, for example, is also 0.5 ms.
  • control unit is configured to determine the series resistance and the parallel resistance of the two-wire line from the time profile of the voltage during the first and second time periods.
  • the control unit is configured to determine the series resistance and the parallel resistance of the two-wire line from the time profile of the voltage during the first and second time periods.
  • the second period may have a different duration from the first period.
  • a predetermined third period of time adjoins the predetermined second period of time before a new measurement takes place, beginning with the first period of time.
  • the loadable energy store is preferably completely discharged, so that the renewed determination of the line resistances begins with a voltage of 0 V.
  • the constant current source is preferably also turned off during the third time period.
  • the loadable energy store is preferably discharged for this purpose during the third time period via a discharge resistor that can be connected, for example.
  • the control unit is configured to determine the series resistance of the two-wire line based on a voltage change when switching on and / or switching off the constant current source. This simple Determination requires also high temporal accuracy and resolution of the measured value.
  • control unit is set up to determine the parallel resistance and the series resistance of the two-wire line on the basis of two successive approximations of the voltage profile during the first and second time periods.
  • the second time period and, based on this, the first time period are to be evaluated.
  • control unit is configured to use discrete values of the detected voltage profile, in particular by means of the least squares method, to obtain constants of two linear equations of the first order voltage of a time-dependent variable during the first and second time periods to approximate.
  • both linear equations lead to two parameters each, a constant parameter and a parameter dependent on time in the first order.
  • a graph of the linear equations corresponds in each case to a straight line, the two parameters then indicating the ordinate section and the slope of the straight line.
  • the time dependent variable may be a linear dependence on currently, i.e., for example, directly time, or, preferably, an exponential functional dependence on time.
  • the exponential dependence on time corresponds to the exponential course of the charge and discharge, in particular of capacitors. From the two parameters obtained per equation then the series resistance and the parallel resistance can be derived with high accuracy.
  • control unit is designed to monitor a plurality of two-wire lines.
  • the overall structure of the device is simplified in that not several control units for monitoring several two-wire lines, for example, fire protection systems that regularly include a larger number of two-wire cables are needed.
  • the constant current source can be set up, also several of the two-wire lines with a supply constant electricity.
  • combinations of several control units and / or constant current sources are conceivable for monitoring.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a method for monitoring a two-wire line.
  • the two-wire line is in particular a two-wire line of a fire protection system.
  • the method comprises: providing a measuring current to a passive termination component for terminating the two-wire line, wherein the passive termination component has a loadable energy store, detecting a voltage profile at output terminals of the two-wire line, and evaluating the detected voltage curve, by a series resistance and a parallel resistance of the two-wire line to determine.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain the same advantages as can be achieved with the device according to the invention for monitoring a two-wire line. Furthermore, all embodiments of the device described as preferred can be combined in an analogous manner with the method according to the invention.
  • the measuring current is provided in a first period for charging the loadable energy storage and not provided in a subsequent second period, wherein a voltage profile is detected and evaluated at output terminals during the first period and the second period.
  • the parallel resistance and the longitudinal resistance of the two-wire line are determined on the basis of two consecutive approximations of the voltage profile during the first and second time periods.
  • discrete values of the detected voltage waveform are used to determine the parallel resistance and the series resistance from approximated constants of two linear equations of the first order voltage of a time dependent variable during the first and second time periods.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a control module of a fire alarm and / or extinguishing control center for monitoring a two-wire line of a fire protection system, wherein the control module is set up to carry out the method according to the invention.
  • the object mentioned at the outset is achieved by the use of a capacitor as a passive termination component for terminating a two-wire line of a fire protection system.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example an example of a device according to the invention for monitoring a two-wire line
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example a first example of a device 1 according to the invention for monitoring a two-wire line 2.
  • the two-wire line 2 is connected to two output terminals 4, 6, for example with a central unit 100 of FIG
  • Fire protection system such as a fire alarm and / or extinguishing control center connected. It is important to ensure that resistances occurring across the line are within the permissible range, so that, for example, a sufficient voltage drops or is applied in a tripping case.
  • a termination component 10 is provided with polarity reversal protection designed as a diode 52 and a load 54 shown as a resistor 54. This avoids a short circuit over the two-wire line and at the same time creates the possibility of monitoring with a current flowing through the terminating component 10. In particular, the reverse polarity protection never passes a monitoring current through the terminating component 10.
  • the two-wire line to which in particular a plurality of subscribers, such as detectors, alarm devices, etc., are connected can be modeled as a combination of series resistance R L and parallel resistance Rs.
  • An object of the present invention is to be able to separately determine or monitor the series resistance R L and the parallel resistance Rs.
  • the invention proposes a particularly simple passive termination component 10, which is connected to the termination 8 of the two-wire line 2.
  • the termination component 10 according to the invention has a chargeable energy store 12, which in the example shown is designed as a capacitor with a capacitance C.
  • the passive termination component 10 does not show a temperature dependency of the determination, so that the capacitance C can be determined automatically, which is why no configuration / measurement of the termination component 10 is necessary.
  • the parallel resistance Rs and the series resistance RL together with the capacitance C are determined on the basis of a voltage curve U (t) by a control unit 40 whose function will be described with reference to FIG.
  • a constant current source 20 is arranged between the output terminals 4, 6 in order to provide a constant but preferably adjustable measuring current 11 via the loadable energy store 12 of the passive termination component 10.
  • a voltage detection unit 30 for detecting a voltage waveform U (t) between the output terminals 4, 6 is provided.
  • the control unit 40 is set up to drive the constant current source 20 and to evaluate the voltage curve U (t) detected by the voltage detection unit 30.
  • the control unit 40 makes it possible to adequately determine the series resistance RL and the parallel resistance Rs of the two-wire line 2, as will be explained below.
  • control unit 40 should therefore be able to make a reliable statement as to whether the existing line resistances RL, RS in the case of a drive enable sufficient voltage at the consumer.
  • the control unit 40 is either designed as a separate module, for example within the fire alarm and / or extinguishing control center 100, or can be embodied as an integral part of the fire alarm and / or extinguishing control center 100.
  • all of the components provided on the side of the center of the device 1 for monitoring a two-wire line in the form of a monitoring module, which is shown in dashed lines in FIG. 1, are implemented.
  • another control unit 45 of the fire alarm and / or extinguishing control center 100 will take over the supplementary functions for fire monitoring and / or extinguishing control.
  • the voltage curve U (t) at the module terminals 4, 6 is continuously measured.
  • the loadable energy store 12 is first charged with the current 11 via the constant current source 20 for a specific time period T1. Subsequently, the constant current source 20 is turned off and over a period of time T2, the self-discharge of the capacitance C via the parallel resistor Rs is observed. Finally, the loadable energy store 12 is completely discharged during a subsequent period T3 via a discharge resistor of a discharge unit 60.
  • FIG. 2 schematically shows a diagram 300, in which the detected voltage U (t) over time is shown.
  • the subdivision into the periods T1, T2 and T3 has been made and four different voltage profiles 310, 312, 320, 322 for every two different values of the series resistance RL and two different values of the parallel resistance Rs were recorded.
  • these four voltage profiles 310, 312, 320, 322 coincide with two voltage profiles 314, 324, since the time behavior of the self-discharge is independent of the series resistance RL.
  • the turn-on and turn-off of the constant current source 20 From the jumps 330, 340, which can be detected in the voltage curve U1, the line resistance can be determined directly.
  • the time behavior of the self-discharge is characterized only by a time constant dependent on the capacitance C and the parallel resistance Rs.
  • the forced discharge during the third period T3 is not considered.
  • the discharge time must be selected only so long that the loadable energy storage device 12 is completely discharged at the beginning of the next measurement.
  • the three-part measurement profile explained above and outlined in FIG. 2 is preferably repeated periodically for determining the resistance values. For each measurement there are discrete voltage values that can be divided into charge and self-discharge.
  • An advantage of the solution according to the invention lies in the short time required for the detection of a disturbance, which lies in the range of a few milliseconds.
  • the voltage curve U (t) is subdivided in the following for further processing in the time periods T1, T2 or T3 corresponding measured value profiles U1, U2 and U3. There are therefore in particular measured value vectors U1 and U2 from the voltage detection unit 30, which are detected during the periods T1 and T2.
  • the goal of the following calculations is to determine from U1 and U2 as exactly as possible the parameters RL and Ps as well as C at the same time. For this purpose, the equations (2) and (3) are considered, in which these parameters
  • Equations (2) and (3) define the time profile of the voltage values, whereby the parameters which best simulate the curve are determined by an approximation or approximation.
  • the least-square method first sums the squares of the individual measurement errors e t into a sum Q, which depends on the two parameters a and ⁇ . The subsequent minimization of this sum leads to the best estimates a, ⁇ for the parameters a and ⁇ -.
  • equation (3) is first used for the self-discharge process during the period T2, since this is influenced only by two of the three parameters. For the sake of simplicity, the timing at which the constant current source 20 is turned off is shifted to the time zero: t
  • Equation (4) the now linear form can be seen with respect to t. This means that all detected voltages U2 are first logarithmized. The least square approach can then be easily applied to these values, cf. Equation (4).
  • Equation (2) already described the voltage curve of the charging process. Moved to the time zero and using the time constant t, it can be written as
  • This exponential curve has an offset in contrast to the discharge curve. It can not be calculated directly with the least squares approach.
  • Equation (7) can therefore be transformed into a linear form, cf. Equation (8), to be rewritten:
  • the corresponding exponential function only has to be calculated with the known time constant t for each time value.
  • the durations T1, T2 and T3 can be, for example, in the range of fractions of milliseconds, in particular 0.1-1 ms, and particularly preferably 0.5 ms, or a few milliseconds.
  • the short measurement time allows a reasonably high rate of repetition of the measurement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) und ein zugehöriges Verfahren zur Überwachung einer Zweidrahtleitung(2), insbesondere einer Zweidrahtleitung (2) eines Brandschutzsystems. Die Einrichtung (1) umfasst einepassive Abschlusskomponente (10) zum Abschluss der Zweidrahtleitung(2), wobei die passive Abschlusskomponente einen ladbaren Energiespeicher(12) aufweist, eine Konstantstromquelle (20) zum Bereitstellen eines Messstroms (I1) zu der passiven Abschlusskomponente,eine Spannungserfassungseinheit (30) zum Erfassen eines Spannungsverlaufes (V1) an Ausgangsklemmen (4, 6) der Zweidrahtleitung(2), eine Steuereinheit (40) zum Ansteuern der Konstantstromquelle (12) und zum Auswerten des erfassten Spannungsverlaufes, wobei die Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, einen Längswiderstand (RL) und einen Parallelwiderstand (PS) der Zweidrahtleitung (2) zu bestimmen.

Description

Einrichtung, Verfahren und Steuermodul zur Überwachung einer Zweidrahtleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung, insbesondere einer Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems sowie ein zugehöriges Verfahren und ein zugehöriges Steuermodul.
Entsprechend dem Standard EN54 Teil 13 müssen Brandschutzsysteme, beispielsweise zur Branderkennung und Alarmerzeugung, zertifiziert sein und insbesondere die Kompatibilität von Systemkomponenten beurteilt werden. Hierzu ist es beispielsweise notwendig, dass ein Widerstand einer Zweidrahtleitung, an die Teilnehmer wie beispielsweise Alarmgeber und/oder Auslöseeinrichtungen angeschlossen ist, nicht über einem bestimmten Wert liegt, um im Auslösefall hinreichend Strom bzw. Spannung bereitstellen zu können und die Auslösung nicht zu gefährden. Insbesondere lässt sich bei Zweidrahtleitungen ein Längswiderstand RL in Längsrichtung der Leitung sowie ein Parallelwiderstand Rs zwischen den zwei Leitungen beschreiben. Ein zu hoher Längswiderstand RL führt dazu, dass die zwischen den Leitungen angelegte Spannung nicht ausreicht um Teilnehmer, beispielsweise Ventile, auszulösen. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass der Parallelwiderstand Rs nicht zu klein wird, was dem Fall eines Kurzschlusses der zwei Leitungen entsprechen würde.
Gemäß dem Stand der Technik sind mehrere Möglichkeiten bekannt, Störungen auf Steuerleitungen in Gefahrenmelder- und Steuerungssystemen, beispielsweise in Brandschutzsystemen, zu erkennen. EP 2 804 163 beispielsweise betrifft Verfahren zur Messung eines Leitungswiderstandes RL und somit zur Bestimmung von Störungen von Steuerleitungen in einem solchen Gefahrenmelder- und Steuerungssystem. Das System ist aber nicht in der Lage, neben einem Längswiderstand der Leitung auch einen Parallelwiderstand zwischen den zwei Leitungen zu bestimmen. Anders ausgedrückt, das System ermöglicht lediglich einen der beiden interessanten Widerstandswerte bzw. einen aus beiden Werten resultierenden Gesamtwertzu bestimmen.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen finden sich unter anderem in EP 2 232 455, EP 2 093 737, EP 1 816 619, DE 2 038 795, DE 30 36 029. EP 2 916 303 A1 schlägt eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Brandmeldesystem vor, wobei die Steuervorrichtung und das Steuerverfahren in der Lage sind, eine Online-Impedanz oder eine Inter-Wire-Impedanz von Felddrähten zu überwachen. Das Gerät ist mit einer Leitung verbunden, wobei ein kapazitives Element an einem entfernten Ende der Leitung endverbunden ist. Das Verfahren umfasst: Abtasten von mindestens drei Ausgangsspannungen (Vi , V2, V3) der Überwachungsstromversorgung zu mindestens drei verschiedenen Zeitpunkten (ti , t2, t3), wobei die mindestens drei Zeitpunkte sind alle, bevor das kapazitive Element die Sättigung erreicht, und die Zeitpunkte umfassen mindestens drei Zeitpunkte, die erfüllen: t2 = nti , t3 = (2n - 1 )ti , wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist; und basierend auf den mindestens drei Ausgangsspannungen (V1 , V2, V3) Berechnen einer Online-Impedanz (R c) oder einer Inter- Wire-Impedanz (Rs) der Leitung.
EP 3 062 299 A1 stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung und Anpassung an einen Leitungsendwiderstand in einem NAC einer Steuertafel oder eines Leistungsverstärkers von beispielsweise einer Alarmanlage und zur Erdschlusslokalisierung in der Alarmanlage bereit. Die Vorrichtung kann eine
Benachrichtigungsgeräteschaltung enthalten, wobei die Benachrichtigungsgeräteschaltung einen ersten und einen zweiten analogen Eingangsanschluss enthält, wobei die Benachrichtigungsgeräteschaltung einen ersten und einen zweiten externen
Ausgangsanschluss enthält und wobei die Benachrichtigungsgeräteschaltung einen Leitungsende-Widerstand enthält. Über die ersten und zweiten analogen
Eingangsanschlüsse kann Strom durch die Benachrichtigungsgeräteschaltung geleitet werden, und die Spannung kann an jedem der ersten und zweiten externen Ausgangsanschlüsse gemessen werden. Die gemessene Spannung kann einen Wert des Leitungsende-Widerstands oder einen Zustand des Benachrichtigungsgerätekreises anzeigen, der offen, kurzgeschlossen, erdschlussbehaftet oder normal ist.
Allen bekannten Systemen ist gemein, dass sie entweder komplexe, aktive Abschlusskomponenten erfordern, oder aber nicht zwischen Längs- und Parallelwiderstand differenzieren können und lediglich eine Kombination aus Längs- und Parallelwiderstand detektieren. Passive Abschlusskomponenten unterliegen gegebenenfalls weiterhin Temperatureinflüssen durch Halbleiter-Bauelemente. Während die aktive Abschlusskomponente den Vorteil hat, dass sie selbst eine Überwachung der Zweidrahtleitungen vornimmt, so ist die Komponente selbst und deren Wartung allerdings sehr aufwendig. Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung, insbesondere einer Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems, so wie ein Verfahren zur Überwachung einer solchen Zweidrahtleitung und ein zugehöriges Steuermodul bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet. In einem ersten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung gelöst. Die Zweidrahtleitung ist insbesondere eine Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems. Die Einrichtung umfasst eine passive Abschlusskomponente zum Abschluss der Zweidrahtleitung, wobei die passive Abschlusskomponente einen ladbaren Energiespeicher aufweist, eine Konstantstromquelle zum Bereitstellen eines Messstroms zu der passiven Abschlusskomponente, eine Spannungserfassungseinheit zum Erfassen eines Spannungsverlaufes an Ausgangsklemmen der Zweidrahtleitung, eine Steuereinheit zum Ansteuern der Konstantstromquelle und zum Auswerten des erfassten Spannungsverlaufes, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Längswiderstand und einen Parallelwiderstand der Zweidrahtleitung separat zu bestimmen.
Indem die passive Abschlusskomponente erfindungsgemäß einen ladbaren Energiespeicher aufweist, ist es durch die Steuereinheit möglich, mittels der Konstantstromquelle den ladbaren Energiespeicher zu laden. Der erfasste Spannungsverlauf, der beispielsweise sowohl während als auch im Anschluss an das Betreiben der Konstantstromquelle ausgewertet wird, ermöglicht in einfacherWeise sowohl eine Bestimmung des Längswiderstandes als auch des Parallelwiderstandes der Zweidrahtleitung, da der Verlauf der Spannung durch grundlegende Gesetzmäßigkeiten von ebendiesen Widerständen abhängt. Während der Messstrom bereitgestellt wird, wird der ladbare Energiespeicher geladen, so dass sich eine ansteigende Spannung einstellt. Ohne Bereitstellung des Messstromes wird der Parallelwiderstand der Zweidrahtleitung zusammen mit der Abschlusskomponente einen geschlossenen Stromkreis bilden und zu einer Selbstentladung des ladbaren Energiespeichers führen.
Insbesondere fällt während einer Zeit, in der die Konstantstromquelle nicht betrieben wird, keine Spannung über dem Längswiderstand ab, so dass der Spannungsverlauf ausschließlich für den Parallelwiderstand indikativ ist. So lässt sich anhand der Spannungsverläufe, die während der Bereitstellung des Messstroms und während einer Zeit, zu der kein Messstrom bereitgestellt wird, erfasst werden, sowohl auf den Parallelwiderstand als auch auf den Längswiderstand schließen.
Es ist besonders bevorzugt, dass die passive Abschlusskomponente an einem Ende der Zweidrahtleitung, das sich von einer Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale entfernt befindet, angeordnet ist. Die Anordnung an dem Ende ermöglicht, dass insbesondere der komplette Längsanteil des Leitungswiderstandes zwischen den Ausgangsklemmen detektierbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der ladbare Energiespeicher der passiven Abschlusskomponente als zwischen den beiden Drähten der Zweidrahtleitung anordenbarer Kondensator ausgestaltet. Ein Kondensator ist eine besonders einfache und effektive Form einen ladbaren Energiespeicher. In anderen Ausführungsformen sind auch andere ladbare Energiespeicher, beispielsweise Akkumulatoren, denkbar. Grundsätzlich sind vorzugsweise sämtliche ladbare Energiespeicher für das Verfahren einsetzbar, die eine zum Kondensator äquivalente Differentialgleichung für den Lade- und Entladevorgang aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kondensator eine Kapazität auf, die über 0,1 pF, insbesondere über 1 pF und besonders bevorzugt im Bereich von 1 pF bis 10 pF liegt. Mit einer Kapazität in dem bevorzugten Bereich ist sichergestellt, dass die durch den Messstrom erfolgte Aufladung sowie eine Selbstentladung des Kondensators in einer zeitlichen Größenordnung erfolgen kann, die einer effektiven Bestimmung der Leitungswiderstände gemäß EN54 Teil 13 genügen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Spannungsverlauf in Reaktion auf eine Änderung des bereitgestellten Messstromes auszuwerten. So kommt es insbesondere bei einem Einschalten und bei einem Ausschalten der Konstantstromquelle zu Sprüngen in dem erfassten Spannungsverlauf. Die Sprünge lassen direkt auf einen Leitungswiderstand schließen. Die Genauigkeit der Bestimmung hängt folglich zunächst nur von der Genauigkeit der diskreten Messwerte des Spannungsverlaufes direkt nach dem Einschalten und dem Ausschalten ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den ladbaren Energiespeicher während eines vorbestimmten ersten Zeitraumes durch Ansteuerung der Konstantstromquelle zu laden und eine Selbstentladung des ladbaren Energiespeichers während eines sich daran anschließenden zweiten Zeitraumes nach Abschalten der Konstantstromquelle auszuwerten. Vorzugsweise wird eine Spannung des ladbaren Energiespeichers auch während des ersten Zeitraumes ausgewertet. Der vorbestimmte erste Zeitraum beträgt beispielsweise 0,5 ms. Vorzugsweise schließt sich der vorbestimmte zweite Zeitraum direkt an den vorbestimmten ersten Zeitraum an und beträgt beispielsweise ebenfalls 0,5 ms. Diese beispielhaften Werte haben sich als besonders praktikabel herausgestellt, natürlich sind auch andere Dauern des ersten bzw. zweiten Zeitraums vorstellbar, insbesondere können auch die beiden Zeiträume verschieden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung während des ersten und zweiten Zeitraumes den Längswiderstand und den Parallelwiderstand der Zweidrahtleitung zu bestimmen. Je nach Anwendung sind natürlich auch längere oder kürzere Zeiträume möglich und ebenso kann auch der zweite Zeitraum eine von dem ersten Zeitraum unterschiedliche Dauer haben.
Vorzugsweise schließt sich an den vorbestimmten zweiten Zeitraum ein vorbestimmter dritter Zeitraum an, bevor ein erneutes Messen, beginnend mit dem ersten Zeitraum, erfolgt. Während des dritten Zeitraumes wird der ladbare Energiespeicher vorzugsweise vollständig entladen, so dass die erneute Bestimmung der Leitungswiderstände mit einer Spannung von 0 V beginnt. Demnach ist die Konstantstromquelle während des dritten Zeitraumes vorzugsweise ebenfalls abgeschaltet.
Vorzugsweise wird der ladbare Energiespeicher hierfür während des dritten Zeitraumes über einen beispielsweise zuschaltbaren Entladewiderstand entladen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Längswiderstand der Zweidrahtleitung anhand einer Spannungsänderung beim Einschalten und/oder Abschalten der Konstantstromquelle zu bestimmen. Diese einfache Bestimmung erfordert eine auch zeitlich hohe Genauigkeit und Auflösung des erfassten Messwertes.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Parallelwiderstand und den Längswiderstand der Zweidrahtleitung anhand zweier aufeinander aufbauender Approximationen des Spannungsverlaufs während des ersten und zweiten Zeitraumes zu bestimmen. Hierbei sind insbesondere zunächst der zweite Zeitraum und darauf aufbauend der erste Zeitraum auszuwerten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, diskrete Werte des erfassten Spannungsverlaufes, insbesondere mittels des Least-Squares- Verfahrens, zu verwenden, um Konstanten zweier linearer Gleichungen der Spannung in erster Ordnung einer von der Zeit abhängigen Variablen während des ersten und zweiten Zeitraumes zu approximieren.
Damit führen beide lineare Gleichungen zu je zwei Parametern, einem konstanten und einem in erster Ordnung von der Zeit abhängigen Parameter. Anschaulich gesprochen entspricht ein Graph der linearen Gleichungen jeweils einer Geraden, wobei die beiden Parameter dann den Ordinatenabschnitt und die Steigung der Geraden angeben. Die von der Zeit abhängige Variable kann eine lineare Abhängigkeit von derzeit, d.h beispielsweise direkt die Zeit, oder, bevorzugt, eine exponentielle funktionale Abhängigkeit von der Zeit sein. Die exponentielle Abhängigkeit von der Zeit entspricht dem exponentiellen Verlauf der Ladung und Entladung insbesondere von Kondensatoren. Aus den je Gleichung erlangten zwei Parametern lassen sich dann der Längswiderstand und der Parallelwiderstand mit hoher Genauigkeit ableiten.
Darüber hinaus ist es durch die Approximationen nicht nötig, eine Kapazität des ladbaren Energiespeichers zu kalibrieren bzw. zu vermessen, um aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung auf die Widerstände zu schließen. Diese Kapazität ergibt sich ebenfalls aus den Approximationen und lässt sich aus den Parametern der beiden Gleichungen ableiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit zur Überwachung mehrerer Zweidrahtleitungen ausgebildet. Dadurch wird der Gesamtaufbau der Einrichtung dadurch vereinfacht, dass nicht mehrere Steuereinheiten zur Überwachung mehrerer Zweidrahtleitungen, beispielsweise für Brandschutzsysteme die regelmäßig eine größere Anzahl von Zweidrahtleitungen umfassen, benötigt werden. Ebenso kann die Konstantstromquelle eingerichtet sein, auch mehrere der Zweidrahtleitungen mit einem konstanten Strom zu versorgen. Natürlich sind zur Überwachung auch Kombinationen mehrerer Steuereinheiten und/oder Konstantstromquellen vorstellbar.
In einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Überwachung einer Zweidrahtleitung gelöst. Die Zweidrahtleitung ist insbesondere eine Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems. Das Verfahren umfasst: ein Bereitstellen eines Messstroms zu einer passiven Abschlusskomponente zum Abschluss der Zweidrahtleitung, wobei die passive Abschlusskomponente einen ladbaren Energiespeicher aufweist, ein Erfassen eines Spannungsverlaufes an Ausgangsklemmen der Zweidrahtleitung, und ein Auswerten des erfassten Spannungsverlaufes, um einen Längswiderstand und einen Parallelwiderstand der Zweidrahtleitung zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dieselben Vorteile zu erhalten, wie sie mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung erzielbar sind. Ferner sind sämtliche als bevorzugt beschriebenen Ausführungen der Einrichtung in analoger Weise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Messstrom in einem ersten Zeitraum zum Laden des ladbaren Energiespeichers bereitgestellt und in einem daran anschließenden zweiten Zeitraum nicht bereitgestellt, wobei ein Spannungsverlauf an Ausgangsklemmen während des ersten Zeitraumes und des zweiten Zeitraumes erfasst und ausgewertet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden der Parallelwiderstand und der Längswi- derstand der Zweidrahtleitung anhand zweier aufeinander aufbauender Approximationen des Spannungsverlaufs während des ersten und zweiten Zeitraumes bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden diskrete Werte des erfassten Spannungsverlaufes verwendet, um den Parallelwiderstand und den Längswiderstand aus approximierten Konstanten zweier linearer Gleichungen der Spannung in erster Ordnung einer von der Zeit abhängigen Variablen während des ersten und zweiten Zeitraumes zu bestimmen.
In einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Steuermodul einer Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale zur Überwachung einer Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems gelöst, wobei das Steuermodul dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. In einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Verwendung eines Kondensators als passive Abschlusskomponente zum Abschluss einer Zweidrahtleitung eines Brandschutzsystems gelöst.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen werden nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 :schematisch und exemplarisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung und
Fig. 2. schematisch und exemplarisch Spannungsverläufe bei verschiedenen Widerständen. Fig. 1 zeigt schematisch und exemplarisch ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zur Überwachung einer Zweidrahtleitung 2. Die Zweidrahtleitung 2 wird an zwei Ausgangsklemmen 4, 6 beispielsweise mit einer Zentrale 100 eines
Brandschutzsystems, wie einer Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale verbunden. Wichtig ist sicherzustellen, dass über die Leitung auftretende Widerstände innerhalb des zulässigen Bereiches liegen, damit beispielsweise in einem Auslösefall eine hinreichende Spannung abfällt bzw. anliegt.
An einem Abschluss 8 der Zweidrahtleitung ist typischerweise eine Abschlusskomponente 10 mit als Diode 52 ausgestaltetem Verpolschutz und als Widerstand 54 dargestelltem Verbraucher vorgesehen. Damit wird ein Kurzschluss über die Zweidrahtleitung vermieden und gleichzeitig die Möglichkeit der Überwachung mit einem durch die Abschlusskomponente 10 fließenden Strom geschaffen. Insbesondere geht durch den Verpolschutz nie ein Überwachungsstrom durch die Abschlusskomponente 10.
Die Zweidrahtleitung, an der insbesondere mehrere Teilnehmer wie Melder, Alarmgeber, etc. angeschlossen sind, kann als eine Kombination aus Längswiderstand RL und Parallelwiderstand Rs modelliert werden. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Längswiderstand RL und den Parallelwiderstand Rs getrennt bestimmen bzw. überwachen zu können. Hierfür schlägt die Erfindung eine besonders einfache passive Abschlusskomponente 10 vor, die an dem Abschluss 8 der Zweidrahtleitung 2 angeschlossen ist. Gegenüber der herkömmlichen Abschlusskomponente 50, die lediglich den gesamten Leitungswiderstand bestimmt, ist somit eine separate Bestimmung von RL und Rs möglich. Die erfindungsgemäße Abschlusskomponente 10 weist einen ladbaren Energiespeicher 12 auf, die in dem gezeigten Beispiel als Kondensator mit einer Kapazität C ausgestaltet ist. Ferner zeigt die passive Abschlusskomponente 10 keine Temperaturabhängigkeit der Bestimmung, so dass die Kapazität C automatisch bestimmt werden kann, weshalb keine Konfiguration/Einmessung der Abschlusskomponente 10 notwendig ist.
Erfindungsgemäß wird nun der Parallelwiderstand Rs und der Längswiderstand RL zusammen mit der Kapazität C anhand eines Spannungsverlaufes U(t) von einer Steuereinheit 40 bestimmt, deren Funktion mit Verweis auf Fig. 2 beschrieben wird.
Eine Konstantstromquelle 20 ist zwischen den Ausgangsklemmen 4, 6 angeordnet, um einen konstanten aber vorzugsweise einstellbaren Messstrom 11 über den ladbaren Energiespeicher 12 der passiven Abschlusskomponente 10 bereitzustellen.
Ferner ist eine Spannungserfassungseinheit 30 zum Erfassen eines Spannungsverlaufes U(t) zwischen den Ausgangsklemmen 4, 6 bereitgestellt. Die Steuereinheit 40 ist zum Ansteuern der Konstantstromquelle 20 und zum Auswerten des von der Spannungserfassungseinheit 30 erfassten Spannungsverlaufes U(t) eingerichtet. Hierbei ermöglicht es die Steuereinheit 40, auf geschickte Weise den Längswiderstand RL und den Parallelwiderstand Rs der Zweidrahtleitung 2 zu bestimmen, wie im Folgenden erläutert wird.
Zusammenfassend soll die Steuereinheit 40 demnach eine zuverlässige Aussage darüber machen können, ob die vorhandenen Leitungswiderstände RL, RS im Falle einer Ansteuerung eine ausreichende Spannung am Verbraucher ermöglichen.
Die Steuereinheit 40 ist entweder als separates Modul, beispielsweise innerhalb der Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale 100, ausgestaltet oder kann als integraler Teil der Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale 100 ausgeführt sein. In einem bevorzugten Fall sind sämtliche der auf Seite der Zentrale vorgesehene Komponenten der Einrichtung 1 zur Überwachung einer Zweidrahtleitung in Form eines Überwachungsmoduls, das in Fig. 1 mit gestrichelten Linien gezeigt ist, ausgeführt. In diesem Fall wird beispielsweise eine weitere Steuereinheit 45 der Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale 100 die ergänzenden Funktionen zur Brandüberwachung und/oder Löschsteuerung übernehmen. Der Spannungsverlauf U(t) an den Modulklemmen 4, 6 wird kontinuierlich gemessen. Dabei wird der ladbare Energiespeicher 12 zunächst über die Konstantstromquelle 20 für einen bestimmten Zeitraum T1 mit dem Strom 11 geladen. Anschließend wird die Konstantstromquelle 20 abgeschaltet und über einen Zeitraum T2 wird die Selbstentladung der Kapazität C über den Parallelwiderstand Rs beobachtet. Schließlich wird der ladbare Energiespeicher 12 während eines darauffolgenden Zeitraumes T3 über einen Entladewiderstand einer Entladeeinheit 60 vollständig entladen.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Diagramm 300, in dem die erfasste Spannung U(t) über die Zeit dargestellt ist. Insbesondere ist die Unterteilung in die Zeiträume T1 , T2 und T3 vorgenommen worden und vier verschiedene Spannungsverläufe 310, 312, 320, 322 für je zwei unterschiedliche Werte des Längswiderstands RL und je zwei unterschiediche Werte des Parallelwiderstands Rs wurden aufgenommen. Während des zweiten Zeitraumes T2 fallen diese vier Spannungsverläufe 310, 312, 320, 322 auf zwei Spannungsverläufe 314, 324 zusammen, da das Zeitverhalten der Selbstentladung von dem Längswiderstand RL unabhängig ist.
Interessant und für die Berechnung wichtig sind insbesondere der Einschalt- und Ausschaltmoment der Konstantstromquelle 20. Aus den in dem Spannungsverlauf U1 erkennbaren Sprüngen 330, 340 lässt sich direkt der Leitungswiderstand bestimmen. Das Zeitverhalten der Selbstentladung ist nur durch eine von der Kapazität C und dem Parallelwiderstand Rs abhängende Zeitkonstante charakterisiert.
Für den Ladevorgang im Zeitraum T1 gilt folgende Differentialgleichung der Spannung U:
Es wird davon ausgegangen, dass der Kondensator zu Beginn jeder Messung, also vor dem Zeitraum T1 , vollkommen entladen ist. Mit U(t=0) =0 ist eine Lösung der Gleichung (1 ) gegeben durch
Während der Selbstentladung, also während des Zeitraumes T2, fällt keine Spannung über den Längswiderstand RL ab. Daher kann die Standardgleichung der Kondensator- Entladung verwendet werden
U(t) = U(TL +)e~ Rsc (3)
U(TL +) = UC(TL—)
Die erzwungene Entladung während des dritten Zeitraumes T3 wird nicht betrachtet. Die Entladezeit muss nur so lange gewählt sein, dass der ladbare Energiespeicher 12 zu Beginn der nächsten Messung vollständig entladen ist.
Der oben erläuterte und in Fig. 2 skizzierte 3-teilige Messverlauf wird zur Bestimmung der Widerstandswerte vorzugsweise periodisch wiederholt. Für jede Messung liegen diskrete Spannungswerte vor, die in Lade- und Selbstentladevorgang eingeteilt werden können. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in der kurzen für die Detektion einer Störung benötigten Zeitdauer, die im Bereich weniger Millisekunden liegt.
Der Spannungsverlauf U(t) wird im Folgenden zur weiteren Verarbeitung in den Zeiträumen T1 , T2 bzw. T3 entsprechende Messwertverläufe U1 , U2 bzw. U3 aufgeteilt. Es liegen daher von der Spannungserfassungseinheit 30 insbesondere Messwert-Vektoren U1 und U2 vor, die während der Zeiträume T1 und T2 erfasst werden. Das Ziel der folgenden Berechnungen ist, aus U1 und U2 möglichst genau die Parameter RL und Ps sowie nebenbei C zu bestimmen. Dazu werden die Gleichungen (2) und (3) betrachtet, in denen diese Parameter
Vorkommen. Es fällt auf, dass in Gleichung (3) zwei Unbekannte vorhanden sind: Die Zeitkonstante t = Rs * C und der Startwert U(TL+). Die Steuereinheit 40 bestimmt nun vorzugsweise zunächst diese Konstanten, bevor sie in einem getrennten anschließenden Schritt unter Verwendung der Gleichung (2) die restlichen Unbekannten bestimmt. Das Ziel ist, wie erwähnt, ausgehend von den erfassten Messreihen der
Spannungsverläufe U1 und U2 Aussagen über die Parameter zu treffen. Die Gleichungen (2) und (3) definiert den zeitlichen Verlauf der Spannungswerte, wobei über eine Schätzung bzw. Approximation die Parameter bestimmt werden, die den Kurvenverlauf am besten nachbilden. In diesem Beispiel wird hierfür das Least-Square-Verfahren verwendet, mit dem N beobachtete Messwerte mit möglichst geringem gemittelten Fehler auf eine Funktion projiziert werden, in diesem Fall auf eine lineare Gleichung erster Ordnung der Zeit t: y(t) = a + ßt
Mit dem Least-Square-Verfahren wird zu den Messwerten y,, die zu jeweiligen zugehörigen Zeitpunkten f, aufgenommen wurden, ein zugehöriger Messfehler et addiert, der eine Abweichung gegenüber der idealen Messkurve beschreibt:
Das Least-Square-Verfahren summiert zunächst die Quadrate der individuellen Messfehler et zu einer Summe Q, die von den beiden Parametern a und ß abhängt. Die anschließende Minimierung dieser Summe führt zu den besten Schätzungen ä, ß für die Parameter a und ß-
Wie erwähnt wird zunächst Gleichung (3) für den Selbstentladevorgang während des Zeitraums T2 herangezogen, da diese lediglich von zwei der drei Parameter beeinflusst ist. Der Einfachheit halber wird der Zeitpunkt, an dem die Konstantstromquelle 20 abgeschaltet wird, in den Zeitlichen Nullpunkt geschoben: t
U(t ) = U(TL +)e~
t = RSC (3a)
U(t) = U(TL +)e
Diese Gleichung ist nicht linear sondern exponentiell von der Zeit t abhängig. Die Gleichung ist demnach exponentiell und damit nicht linear und muss zur Überführung in eine lineare Gleichung in erster Ordnung der Zeit t beiderseitig logarithmiert werden. Hierbei kommen die üblichen Rechengesetze für den natürlichen Logarithmus zur Anwendung: log(x * y) = log(x) + log(y)
log(ex) = x
log(t/(t)) = \og(U(TL +) - -t
log (U(t)) = a2 + ß2t (4)
a2 = \og(U(TL +)) (5)
b = - ~ t (6)
In Gleichung (4) ist die nun lineare Form in Bezug auf t zu erkennen. Das heißt, es werden zunächst alle erfassten Spannungen U2 logarithmiert. Auf diese Werte kann dann der Least-Square-Ansatz auf einfache Weise, vgl. Gleichung (4), angewendet werden.
Aus der Anwendung des Least-Square-Ansatzes auf alle Messwerte während der Selbstentladung aus U2 folgen die Parameter a2 und ß2. Anschließend kann über die Gleichung (6) die Zeitkonstante t bestimmt werden:
Die gewünschten Parameter Rs, Rh und C sind damit weiterhin unbekannt. Sie können jetzt allerdings durch Betrachtung des Ladevorgangs ermittelt werden.
Gleichung (2) beschrieb bereits den Spannungsverlauf des Ladevorgangs. In den zeitlichen Nullpunkt verschoben und unter Verwendung der Zeitkonstante t lässt sie sich schreiben als
Diese exponentielle Kurve hat im Gegensatz zur Entladekurve zusätzlich einen Offset. Sie lässt sich damit nicht direkt mit dem Least-Square-Ansatz berechnen.
Allerdings ist die Zeitkonstante t bereits bestimmt. Gleichung (7) kann daher in eine lineare Form, vgl. Gleichung (8), umgeschrieben werden:
Dazu muss lediglich mit der bekannten Zeitkonstante t für jeden Zeitwert die entsprechende Exponentialfunktion berechnet werden.
Aus Anwendung des Least-Square-Ansatzes auf alle Messwerte U1 , d.h. aus dem Zeitraum T1 , folgen die Parameter ar und ßr. Mit den Gleichungen (10, 9, 3a) können nun schließlich die gewünschten Parameter Rs, RL und C direkt berechnet werden:
Im Ergebnis bedeutet das, dass nach jeder Lade-Selbstentlade-Kurve über lediglich zwei durchzuführende Least-Square-Schätzungen die benötigten Werte präzise angegeben werden können. Die Zeitdauern T1 , T2 und T3 können beispielsweise im Bereich von Bruchteilen von Millisekunden, insbesondere 0,1-1 ms, und besonders bevorzugt 0,5 ms, oder wenigen Millisekunden liegen. Damit ist durch die kurze Messdauer eine angemessen hohe Rate der Wiederholung der Messung möglich.
Liste der Bezuqszeichen
1 Einrichtung zur Überwachung einer Zweidrahtleitung
2 Zweidrahtleitung
4, 6 Ausgangsklemme der Zweidrahtleitung
8 Abschluss der Zweidrahtleitung
10 Abschlusskomponente
12 ladbarer Energiespeicher
20 Konstantstromquelle
30 Spannungserfassungseinheit
40 Steuereinheit
45 Steuereinheit
50 Verbraucher mit Verpolschutz
52 Diode
54 Widerstand
60 Entladeeinheit
100 Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale RL Längswiderstand
Rs Parallelwiderstand
C Kapazität
11 Messstrom
U(t) Spannungsverlauf
T1 erster Zeitraum
T2 zweiter Zeitraum
T3 dritter Zeitraum
300 Diagramm
310, 312, 314, 320, 322, 324, 326 Spannungsverlauf 330 Spannungssprung
340 Spannungssprung

Claims

Ansprüche:
1. Einrichtung (1 ) zur Überwachung einer Zweidrahtleitung (2), insbesondere einer Zweidrahtleitung (2) eines Brandschutzsystems, umfassend
eine passive Abschlusskomponente (10) zum Abschluss der Zweidrahtleitung (2), wobei die passive Abschlusskomponente einen ladbaren Energiespeicher (12) aufweist,
eine Konstantstromquelle (20) zum Bereitstellen eines Messstroms (11 ) zu der passiven Abschlusskomponente,
eine Spannungserfassungseinheit (30) zum Erfassen eines Spannungsverlaufes (U(t)) an Ausgangsklemmen (4, 6) der Zweidrahtleitung (2), eine Steuereinheit (40) zum Ansteuern der Konstantstromquelle (20) und zum Auswerten des erfassten Spannungsverlaufes (U(t)), wobei die Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, einen Längswiderstand (RL) und einen Parallelwiderstand (Rs) der Zweidrahtleitung (2) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Spannungsverlauf (U(t)) in Reaktion auf eine Änderung des bereitgestellten Messstromes (11 ) auszuwerten und den ladbaren Energiespeicher (12) während eines vorbestimmten ersten Zeitraumes (T1 ) durch Ansteuerung der Konstantstromquelle (20) zu laden und eine Selbstentladung des ladbaren Energiespeichers (12) während eines sich daran anschließenden zweiten Zeitraumes (T2) nach Abschalten der Konstantstromquelle (20) auszuwerten.
2. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
der ladbare Energiespeicher (12) der passiven Abschlusskomponente (10) als zwischen den beiden Drähten der Zweidrahtleitung (2) anordenbarer Kondensator ausgestaltet ist.
3. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 2, wobei
der Kondensator eine Kapazität (C) aufweist, die über 0,1 pF, insbesondere über 1 pF und besonders bevorzugt im Bereich von 1 pF bis 10 pF liegt.
4. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung (U(t)) während des ersten (T1 ) und zweiten (T2) Zeitraumes den Längswiderstand (RL) und den Parallelwiderstand (Rs) der Zweidrahtleitung (2) zu bestimmen.
5. Einrichtung (1 ) nach Ansprüche 4, wobei
die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Parallelwiderstand (Rs) und den Längswiderstand (RL) der Zweidrahtleitung (2) anhand zweier aufeinander aufbauender Approximationen des Spannungsverlaufs (U(t)) während des ersten (T1 ) und zweiten (T2) Zeitraumes zu bestimmen.
6. Einrichtung (1 ) nach Anspruch 5, wobei
die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, diskrete Werte des erfassten Spannungsverlaufes (U(t)), insbesondere mittels des Least-Squares-Verfahrens, zu verwenden, um Konstanten zweier linearer Gleichungen der Spannung in erster Ordnung einer von der Zeit abhängigen Variablen während des ersten (T1 ) und zweiten (T2) Zeitraumes zu approximieren.
7. Einrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
die Steuereinheit zur Überwachung mehrerer Zweidrahtleitungen (2) ausgebildet ist.
8. Verfahren zur Überwachung einer Zweidrahtleitung (2), insbesondere eines Brandschutzsystems, wobei das Verfahren aufweist
Bereitstellen eines Messstroms (11 ) zu einer passiven Abschlusskomponente (10) zum Abschluss der Zweidrahtleitung (2), wobei die passive Abschlusskomponente (10) einen ladbaren Energiespeicher (12) aufweist,
Erfassen eines Spannungsverlaufes (U(t)) an Ausgangsklemmen (4, 6) der Zweidrahtleitung (2),
Auswerten des erfassten Spannungsverlaufes (U(t)), um einen Längswiderstand (RL) und einen Parallelwiderstand (Rs) der Zweidrahtleitung (2) zu bestimmen, wobei der Messstrom (11 ) in einem ersten Zeitraum (T1 ) zum Laden des ladbaren Energiespeichers (12) bereitgestellt wird und in einem daran anschließenden zweiten Zeitraum (T2) nicht bereitgestellt wird, wobei ein Spannungsverlauf (U(t)) an den Ausgangsklemmen (4, 6) während des ersten Zeitraumes (T1 ) und des zweiten Zeitraumes (T2) erfasst und ausgewertet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Parallelwiderstand (Rs) und der Längswiderstand (RL) der Zweidrahtleitung (2) anhand zweier aufeinander aufbauender Approximationen des Spannungsverlaufs (U(t)) während des ersten (T1 ) und zweiten (T2) Zeitraumes bestimmt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
diskrete Werte des erfassten Spannungsverlaufes (U(t)) verwendet werden, um den Parallelwiderstand (Rs) und den Längswiderstand (RL) aus approximierten Konstanten zweier linearer Gleichungen der Spannung in erster Ordnung einer von der Zeit abhängigen Variablen während des ersten (T 1 ) und zweiten (T2) Zeitraumes zu bestimmen.
11. Steuermodul einer Brandmelder- und/oder Löschsteuerzentrale zur Überwachung einer Zweidrahtleitung (2) eines Brandschutzsystems, wobei das Steuermodul dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 auszuführen.
12. Verwendung eines Kondensators als passive Abschlusskomponente (10) zum Abschluss einer Zweidrahtleitung (2) eines Brandschutzsystems in einer Einrichtung zur Überwachung der Zweidrahtleitung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
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