SE462544B - Ljusbaagsrelae - Google Patents

Description

4.2.. 10 15 20 25 30 35 ßâ (N 2 efter varje separat fiber. Då antalet punkter som skall övervakas ökar, blir anordningen på detta sätt mycket komplicerad och dyr. Ytterligare är det också svårt att i sådana ljusbågsreläer som mäter punktvis förverkliga en automatisk testningsdel, som då och då kontrollerar anordningens funktionsduglighet.

Föreliggande uppfinning avser att undvika de ovannämnda nackdelarna och att åstadkomma en ny typ av ljusbågsreläer, som är fördelaktigare till priset än dess struktur är enklare än de förut kända anordningar- nas. Detta uppnås medelst ett ljusbågsrelä av den typ som beskrevs i början på ett sådant sätt att ett genom- skinligt optiskt hölje, kärna, är anordnad som pickupsensor. som omger en optisk fibers Grundidén hos uppfinningen är sålunda att elimi- nera behovet av kollektorlinser och att använda fibern som pickupsensor så att ett flertal sensorer kan place- ras längs en och samma fiber.

Ljusbågsreläet enligt uppfinningen kräver en enda optisk fiber och en enda fotosensor för övervakning av flera punkter, t.ex. de olika cellerna i ställverket, varför priset på anordningen är fördelaktigt. Flera ställverk kan övervakas medelst en enda fiber då fibern är monterad att sträcka sig genom ställverken som skall övervakas. Eftersom endast en optisk fiber behövs, är det lätt att utföra kontinuerlig autodiagnos.

Ljusbågsreläet enligt uppfinningen och några föredragna utföringsformer därav beskrivs utförligare i det följande med hänvisning till exemplen på de bi- fogade ritningarna, på vilka figur 1 visar schematiskt ljusmätningsprincipen hos ett ljusbågsrelä enligt uppfinningen, vilket relä övervakar de olika cellerna i ett elektriskt ställverk, figur 2 visar schematiskt en optisk fiber som fungerar som pickupsensor och en därtill ansluten elek- 10 15 20 25 30 35 462 544 tronisk enhet, figur 3 visar ljusbågsreläet enligt figur 2, var- vid ljusbågsreläet är ytterligare försett med en test- ningsdel, som då och då kontrollerar reläets tillstånd, och figur 4 visar ett exempel på en pickupsensor ut- formad i änden av en fiber.

Figur 1 visar ett elektriskt ställverk 1, vars successiva celler är betecknade med hänvisningssiffrorna A-E. Ett ljusbågsrelä 2 visas förenklat så att det upp- visar en optisk fiber 3, som sträcker sig genom celler- na, och en därefter ansluten elektronisk enhet 4. Ljuset från en ljusbåge eventuellt alstrad i varje cell samlas i fibern 3 från dess sida genom fiberns optiska hölje.

Den här använda termen optiskt hölje betecknar en del som omger kärnan och låter ljus strömma genom sig in i Fiberns kärnan, längs vilken ljus vidarebefordras. struktur beskrivs närmare nedan. I figur 1 är ljuset från en ljusbåge alstrad i cellerna B och D betecknat med pilarna V. Resten av fibern kan naturligtvis vara belagd så att den är ogenomskinlig, medan det optiska höljet runt den del som fungerar som pickupsensor bör vara genomskinligt. Detta visas i cellen E, i vilken en fiberdel 3e som fungerar som pickupsensor är fri, medan resten av fibern 3 är försedd med en ogenomskinlig be- läggning 5. Enligt uppfinningen har man vidare kommit underfund med att kapaciteten att samla ljus kan för- bättras och. riktverkan kan. minskas genom att bilda öglor av den fiberdel som fungerar som pickupsensor.

Detta visas i sin tur i samband med cellerna B, C och D, i vilka fiberdelar 3b, 3c och 3d som fungerar som pickupsensor är utformade till successiva öglor. Pick- upsensorn kan dock också vara utformad av en rak fiber- del i cellen, såsom visas av sensordelen 3a i cellen A.

Såsom av figur l framgår, gör ljusbågsreläet enligt 462 544 10 15 20 25 30 35 4 uppfinningen det möjligt att detektera en ljusbåge alstrad i någon av cellerna medelst en enda optisk fiber 3 och en fotosensor (icke-visad) kopplad därefter och vidare kopplad till den elektroniska enheten 4.

Medelst ljusbågsreläet är det inte möjligt att detektera i vilken cell ljusbågen alstras; å andra sidan är det vanligtvis inte nödvändigt att detektera läget. Från fotosensorn erhállen information behandlas i den elek- troniska enheten 4, som kontrollerar en strömbrytare genom sin reläutgång 6.

Figur 2 visar schematiskt den optiska fibern 3, som fungerar som pickupsensor, och den elektroniska enheten 4. De motsvarande delarna är betecknade med samma hänvisningssiffror som i figur 1. Fiberdelen 3f som fungerar som pickupsensor är placerad vid en punkt som skall övervakas, och fibern, som nu är belagd med beläggningen 5, sträcker sig vidare till fotosensorn 7 och den elektroniska enheten 4, som är anordnad i ett hölje 8. Sensordelen 3f kan anslutas till en annan fiber med en kopplingsdetalj 3g, varigenom uppnås den fördelen att endast sensordelen skall ersättas om en ljusbåge skadar fibern. Fotosensorn 7, t.ex. en PIN-diod eller en fototransistor, omvandlar en ljusimpuls som kommit in längs fibern till en strömimpuls, som förstärks i en Efter för- förstärkaren 9 är kopplat ett bandpassfilter 10, som förförstärkare 9 med reglerbar förstärkning. tillåter genomströmning av signaler typiska för ljus- bågens ljus. Efter bandpassfiltret 10 är kopplad en reg- lerbar komparator 11, som kontrollerar reläet 12, om signalen till komparatorn överskrider en förut bestämd nivå. Strömbrytarens utlösningsströmkrets är kopplad att sträcka sig genom kontakterna 6 hos reläet 12. Ett våglängdsfilter 13 som tillåter genomströmning av blått och ultraviolett ljus är kopplat framför fotosensorn 7 för att förbättra detekteringens selektivitet. Våg- 10 15 20 25 30 35 462 544 5 längdsfiltret 13 kan också vara fast integrerat till fotosensorn 7. Reläet 12 kan. också utföras medelst halvledare.

Figur 3 visar motsvarande struktur, då den är försedd med en testningsdel för periodisk kontroll av anordningens tillstånd. Testningsdelen uppvisar en ljuskälla 14 och en kontrollenhet 15 för denna källa.

Nu uppvisar fibern 3 ingen fri ände såsom i föregående exempel; i stället är dess ena ände kopplad till ljus- källan 14, som kontrolleras av kontrollenheten så att den sänder en kort testimpuls till fibern t.ex. med 5 sekunders mellanrum och på detta sätt kontrollerar an- ordningens tillstånd. Kontrollenheten 15 och bandpass- filtret 10 är genom komparatorerna ll kopplade till en logisk enhet 17, som alstrar sina utgångssignaler F och G på basen av sina ingångssignaler K och L. Utgångssig- nalen F ger alarm på grund av fel medelst en summer 18, om ingångssignalen K motsvarar det_logiska värdet 1 och ingångssignalen L det logiska värdet O. Utgångssignalen G kontrollerar strömbrytaren medelst kontakterna 6 hos reläet 12, om ingångssignalens L värde endast motsvarar det logiska värdet 1. Kopplingen av ljusbågsreläet till strömbrytaren visas inte närmare i figurerna, eftersom den utförs på ett i och för sig känt sätt och eftersom den inte hör till uppfinningens grundidé.

Den optiska fiber 3 som behövs för samlande av ljus utgörs som vanligt av en kärna och ett optiskt hölje omkring den såväl som av en primärbeläggning.

Kärnan och det optiska höljet kan vara gjorda av plast eller glas. På grund av stark ljusdämpning kan förut kända fibrer som har en plastkärna dock endast ha en längd under 10 m. Ljusdämpning hos fibrer som har en glaskärna kräver inte några praktiska inskränkningar av fiberns längd inom det synliga ljusets område. Inom det ultravioletta området är dämpningen större än inom 462 10 15 20 25 30 35 544 6 det synliga ljusets omrâde. Fibern omfattar sålunda alltid kärnan, det optiska höljet och den primära be- läggningen, medan den sekundära beläggningen och buf- fertbeläggningen omkring dessa inte är nödvändiga hos fibern, eftersom de enbart dämpar det ljus som kommer in i kärnan.

Figur 4 visar ännu ett ytterligare exempel på en pickupsensor, som är utformad i änden av en fiber och uppvisar en arm 19 gjord av plast, t.ex. acetalnylon.

För att förbättra sensorns känslighet i sidoriktningen är en tunn teflonslang 20 anordnad i den del av den öglade optiska fibern som fungerar som pickupsensor.

Teflonslangen 20 kan också utelämnas. Fiberänden behöver inte nödvändigtvis bilda öglor, utan den kan vara all- deles rak. I båda fallen kommer ljuset från sidan genom det optiska höljet in i fibern. Ett ljusskydd hindrar ljuset från att komma in i fibern från fiberns ände.

Ett skyddsskikt 21 gjort av blank plast omkring fiber- öglan är fäst vid armens yttre ände. Därtill är skydds- skiktet 21 fyllt med ett genomskinligt hartsfyllnads- medel 22, som omger öglan. Allmänt sagt kan konstateras att den fiberdel som fungerar som pickupsensor kan för- ses med vilken som helst genomskinlig beläggning som garanterar en tillräcklig känslighet; resten av fibern kan förses med vilken som helst ogenomskinlig belägg- ning, såsom redan konstaterats i samband med figur 1. Även om uppfinningen ovan har beskrivits med hänvisning till de exempel som visats på de bifogade ritningarna, bör det förstàs att uppfinningen inte är inskränkt därtill, sätt inom ramen för uppfinningens idé definierat i de utan den kan modifieras på olika bifogade patentkraven. Så kan till exempel den elektro- niska enheten 4 också utföras medelst kopplingstransis- torer. Å andra sidan kan ljusbàgsreläets selektivitet förbättras inte endast genom vâglängdsfiltrering utan 462 544 7 också genom att koppla ljusdetekteringen till något annat fenomen i anslutning till lj usbàgen, exempelvis till en strömändring, och genom att som ljusbåge accep- tera endast händelser i vilka en ändring som överskrider en viss gräns sker i båda storheterna.

Claims (4)

rs ¿h PO 10 15 20 25 30 35 (F $> J> P a t e n t k r a v

1. Ljusbågsrelä avsett att detektera en ljusbáge som eventuellt flammar upp vid ett flertal potentiella flampunkter (A-E) i ett ställverk (1) och att släcka den genom att påverka en strömbrytare som matar ställ- verket med ström att öppna sig, varvid ljusbàgsreläet uppvisar - en optisk fiber (3) för samlande av ljus med en pickupsensor och för vidarebefordran av det samlade ljuset, varvid pickupsensorn utgörs av ett genomskinligt hölje, som omger fiberns (3) kärna, - en fotosensor (7) förenad med fiberns (3) ände och - en elektronisk enhet (4) förenad med fotosen- sorn (7) för kontroll av strömbrytaren som gensvar på den detekterade ljusbàgen, k ä n n e t e c k n a t (3) sträcka sig genom alla celler (A-E) i ställverket (1) därav, att den optiska fibern är anordnad att så att varje cell uppvisar en fiberdel (3a-3e) som fungerar som pickupsensor.

2. Ljusbågsrelä enligt patentkravet l, k ä n- n e t e c k n a t därav, att en fiberdel (3b, 3c, 3d; 3f) som fungerar som pickupsensor öglas en eller flera gånger.

3. Ljusbàgsrelä enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att fiberdelen (3f) som fungerar som pickupsensor är ersättbar. '

4. Ljusbågsrelä enligt något av de föregående k ä n n e t e c k n a t därav, att de delar (3f) som fungerar som pickupsensor är placerade patentkraven, mellan fiberns ändar, och att den ände av fibern (3) som befinner sig mittemot fotosensorn (7) är försedd med en ljuskälla (14) som sänder testimpulser.