Verfahren zum Aussuchen des Extremwertes aus einer Vielzahl veränderlicher Signale und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
In der industriellen Mess- und Regeltechnik tritt häufig die Aufgabe auf, eine Vielzahl zeitlich veränderlicher Signale hinsichtlich ihrer Grösse in der Weise zu überwachen, dass entweder der Signalgenerator, der das jeweils grösste (oder - je nach Aufgabenstellung - auch das kleinste) Signal erzeugt, an einem Tableau z.B. durch eine Signallampe kenntlich gemacht wird, oder aber in der Weise, dass das jeweils grösste oder kleinste Signal, das von den Generatoren erzeugt ist, seinem Betrage nach angezeigt, registriert oder zu Steuerungs- oder Regelungszwecken nutzbar gemacht wird.
Zur Überwachung einer Vielzahl von Messstellen ist es in Regelungseinrichtungen an Dampfkraftanlagen bekannt, die einzelnen Messstellen, die elektrische Signale erzeugen, über Messstellenumschalter abzutasten und die an den Messstellen erzeugten 4essignale über den Messstellenumschalter in periodischer Folge z.B. einem Anzeigerät zuzuführen. Derartige Anordnungen eignen sich nicht gut als extremwertsuchende Vorrichtungen, da es dem Beobachter überlassen bleibt, das jeweils grösstel kleinste Signal aus der Vielzahl der zeitlich nacheinander angezeigten Signale herauszusuchen.
Es ist andererseits eine extremwertsuchende Vorrichtung bekannt, die diesen Nachteil nicht aufweist. Sie weist Mittel auf, die es gestatten, jedes einzelne der zu überwachenden Signale in einen elektrischen Gleichstrom umzuwandeln. An die Ausgänge der die Gleichströme erzeugenden Generatoren sind Gleichrichter in der Weise geschaltet, dass diese untereinander in Reihe und einzeln parallel zum zugehörigen Generatorausgang liegen. Die Reihen schaltung der Gleichrichter ist zu einem Ring geschlossen, und der Ring wird von einem Gleichstrom durchflossen, der dem jeweils grössten der in die Reihenschaltung der Gleichrichter eingespeisten Gleichströme entspricht.
Diese Anordnung erlaubt die kontinuierliche Anzeige des grössten Signals, seine Aufzeichnung und gegebenenfalls seine Ausnutzung zu Regelungs- und Steuerungszwecken.
Die bekannten extremwertsuchenden Vorrichtungen sind bei einer relativ geringen Anzahl von Signalen gut verwendbar. Handelt es sich jedoch um eine grössere Anzahl von untereinander zu vergleichenden Signalen, so wird diese Anordnung unwirtschaftlich, da zu jedem Signal eine Vorrichtung zur Umwandlung des Signals in einen eingeprägten elektrischen Gleichstrom, z.B. in Form eines Kompensators, vorgesehen sein muss. In jedem Falle sind Messverstärker in einem der Signalanzahl entsprechenden Umfang erforderlich.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Extremwertsuche anzugeben, die es bei relativ niedrigen bzw. erniedrigtem Apparateaufwand gestatten, das jeweils grösste oder auch kleinste Signal aus einer Vielzahl von Signalen herauszusuchen. Insbesondere soll es möglich sein, z.B. in einer Mess-, Regelungs- und/oder Steue rungsanlage mit einer Vielzahl von Messstellen die an. den Messstellen erzeugten Messignale hinsichtlich ihrer Grösse miteinander zu vergleichen und das jeweils grösste/kleinste Messignal entweder seinem Betrage nach ökonomisch zur Anzeige zu bringen oder aber auch nur die das jeweils grösste/kleinste Messignal erzeugende Messtelle durch ein geeignetes Signal ohne unzulässigen Aufwand zu kennzeichnen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aussuchen des Extremwertes aus einer Vielzahl von zeitlich veränderlichen Signalen, die einer die Signale hinsichtlich ihrer Grösse untereinander vergleichenden Vergleichseinrichtung zur Anzeige des grössten/kleinsten Signals und/oder zur Kennzeichnung eines dieses Signal erzeugenden Generators zugeführt sind, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Vergleichseinrichtung zunächst wenigstens ein beliebiges von allen Signalen andauernd und die übrigen Signale in zeitlichem Wechsel einzeln oder in Gruppen nacheinander zugeführt werden, und zwar solange, bis eines unter den abwechselnd zugeführten Signalen grösser/kleiner als das andauernd zugeführte Signal ist, und dadurch, dass, wenn der vorstehend erwähnte Fall eintritt,
der Vergleichseinrichtung das nunmehr grössere/kleinere Signal andauernd und die mit ihm zu vergleichenden Signale dieser Einrichtung im zeitlichen Wechsel zugeführt werden.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass einer Vergleichseinrichtung eine absatzweise betätigbare Schalteinrichtung, der sämtliche Signale zuführbar sind, zugeordnet ist, und dadurch, dass die Schalteinrichtung durch ein Signal der Vergleichseinrichtung gesteuert das andauernd zugeführte Signal und die abwechselnd zugeführten Signale an den Eingang der Vergleichseinrichtung selbsttätig anlegt.
Die Vorrichtung kann dabei derart gestaltet sein, dass die vorgesehene Schalteinrichtung zwei voneinander unabhängige und wechselweise zu betätigende Schalter aufweist, von denen jeweils einer zur Übertragung des andauernd zugeführten Signals und der andere zur zweckmässig periodischen Übertragung der abwechselnd zugeführten Signale dient.
Eine solche Vorrichtung kann zum Aussuchen des Extremwertes aus einer beliebigen Vielzahl elektrischer Signale oder auch aus einer beliebigen Vielzahl von Signalen anderer physikalischer Struktur Anwendung finden. So können beispielsweise auch hydraulische oder pneumatische Signale miteinander verglichen werden.
Bevorzugt findet das Verfahren indessen zum Aussuchen des Extremwertes aus einer Vielzahl elektrischer Signale Anwendung. In solchen Fällen kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in ihren Schalteinrichtungen elektro-mechanische, z.B. als Relaisschalter ausgebildete, Schalter oder aber auch kontaktlose Schalter, z.B. Transistor-, Röhren- oder Diodenschalter, aufweisen.
Die Vorrichtung kann derart gestaltet sein, dass die abwechselnden Signale der Vergleichseinrichtung für eine Zeitspanne zugeführt werden, die vorzugsweise wesentlich grösser ist als die Zeitkonstante der Vergleichseinrichtung selbst. Handelt es sich deshalb um Signale, die ihrer Grösse nach einem schnellen zeitlichen Wandel unterliegen, so wird vorzugsweise eine Vergleichseinrichtung mit entsprechend kleiner Zeitkonstante benutzt. Die Zeitkonstante der Vergleichseinrichtung bestimmt deshalb auch die bei periodischer Zuführung der abwechselnden Signale anwendbare Umschaltfrequenz.
Die Grösse der Abtastfrequenz, mit der die einzelnen Messignale der Vergleichseinrichtung zugeführt werden können, ist jedoch wegen der Zeitkonstanten aller Einrichtungsbestandteile einer gewissen nachteiligen Einschränkung unterworfen. In praktischen Fällen gelingt es z.B. in elektrischen Einrichtungen kaum, die Abtastfrequenz grösser als 10 Hz zu wählen, da Zeitkonstanten in der Grössenordnung von 0,1 s z.B. an elektrischen Messverstärkern oder Kompensationsmessvorrichtungen, die zur Umwandlung beispielsweise von Thermospannungen in eingeprägte elektrische Gleichströme benutzt werden können, durchaus üblich sind.
Es tritt deshalb die Erscheinung auf, dass bei einer grossen Anzahl von Messstellen, z.B. bei zweihundert Messstellen, nur etwa zehn Messstellen pro Sekunde abgefragt werden können, d.h. die einzelne Messstelle wird bestenfalls alle zwanzig Sekunden auf die Vergleichseinrichtung geschaltet. Bei schneller veränderlichen Messgrössen ist dieser Umstand störend.
In solchen Fällen können vorzugsweise einer entsprechend ausgebildeten Vergleichseinrichtung neben einem oder mehreren dauernd zugeführten Signalen die übrigen Signale in Gruppen von je mehreren Signalen zugeführt werden, wobei dann diese Signalgruppen im zeitlichen Wechsel aufeinander folgen.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 das Aufbauschema einer Vorrichtung zum Aussuchen des Maximums aus einer Reihe von Signalen, wobei dieses Signal sowohl seiner Grösse nach angezeigt als auch der das extreme Signal erzeugende Generator an einer Signalisierungsvorrichtung gekennzeichnet wird,
Fig. 2 das Schaltschema einer Vorrichtung ähnlich derjenigen nach Fig. 1, die zum Aussuchen der maximalen Thermospannung aus drei Thermospannungsmessignalen Anwendung findet, und
Fig. 3 das Schaltschema eines Ausführungsbeispieles der Vorrichtung, bei der ein Signalbündel als Wechselsignal dient.
Anhand der Zeichnung wird auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist drei Signalleitungen 1, 2 und 3 auf, die jeweils mit einem entfernt angeordneten, nicht dargestellten Signalgenerator verbunden sind. Die Generatoren erzeugen zeitlich veränderliche Gleichströme. Die Leitungen 1, 2 und 3 sind jeweils mit Schaltkontakten 4, 5 und 6 der Schalterebene 7 eines Schalters 8 und mit den Kontakten 9, 10 und 11 einer Schaltebene 12 eines anderen Schalters 13 verbunden.
Beide Schalter weisen neben den Schaltkontaktebenen 7 und 12 jeweils noch die Schaltkontaktebenen 14 bzw.
15 auf. Die Schaltkontaktebenen 14 und 15 enthalten wiederum jeweils drei Schaltkontakte 16, 17 und 18 bzw.
19, 20 und 21. Die in den vier Schaltkontaktebenen beweglichen Schaltkontaktarme 30 und 31 bzw. 32 und 33 sind schrittweise und jeweils periodisch durch Schrittschaltmotoren 34 und 35 betätigbar. Die Motoren sind durch Impulse einer Impulsquelle fortschaltbar.
Der bewegliche Kontakt 30 der Schaltkontaktebene 7 ist über eine Leitung 36 mit dem Eingang einer Vergleichseinrichtung 37 verbunden. Der Kontakt 31 der Schaltebene 12 steht über eine Leitung 38 mit dem Eingang der Vergleichseinrichtung 37 in Verbindung. Die Einrichtung 37 weist zwei Ausgänge 39 und 40 auf.
Am Ausgang 39 steht ein elektrisches Schaltsignal dann zur Verfügung, wenn das Signal der Leitung 36 grösser ist als das der Leitung 38. Entsprechend steht am Ausgang 40 ein Signal dann zur Verfügung, wenn das Signal auf der Leitung 38 grösser ist als das der Leitung 36. Sind beide Signale gleichgross, so bleibt das jeweils gerade vorhandene Ausgangssignal der Einrichtung 37 erhalten, oder aber die Anordnung ist so getroffen, dass in diesem Falle dann das Signal von dem einen Ausgang auf den anderen umgeschaltet wird.
Die Leitungen 39 und 40 sind mit den Eingängen einer Steuereinrichtung 41 verbunden. Die Steuereinrichtung 41 steht ihrerseits über Leitungen 42 und 43 mit den Schrittschaltmotoren 34 und 35 in Verbindung.
Die Schaltkontaktarme 32 und 33 der Schaltkontaktebenen 14 und 15 sind über Leitungen 44 und 45 und über durch Relais betätigbare Schalter 46 und 47 mit dem Pluspol einer Batterie 50 verbunden. Die Kontakte
16 und 19 bzw. 17 und 20 bzw. 18 und 21 stehen über Leitungen 51, 52 und 53 jeweils mit einer Lampe 54, 55 und 56 in Verbindung und sind über diese mit dem Minuspol der Batterie 50 verbunden. Die drei Lampen sind auf einem Tableau angeordnet und jeweils den Signalgeneratoren der Leitungen 1, 2 und 3 zugeordnet.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Es werde zunächst angenommen, dass auf der Signalleitung
1 das grösste von allen drei Gleichstromsignalen vorhanden ist. Dieses Signal ist über den Schaltkontakt 4 und den Arbeitskontakt 30 der Leitung 36 und von dort aus dem Eingang der Einrichtung 37 zugeführt. Am Ausgang 39 liegt deshalb ein Steuersignal, das der Einrichtung 41 anzeigt, dass das auf der Leitung 36 vorhandene Signal grösser ist als das der Leitung 38, weshalb der Leitung 42 ein Steuersignal zugeführt ist, das den Schrittschaltmotor 34 für seine Schaltimpulse sperrt. Gleichzeitig ist das Relais des Schalters 46 erregt und der Schalter 46 geschlossen. Die Schaltkontakte 30 und 31 nehmen die in der Zeichnung dargestellte Lage ein.
Der Eingang des Schrittschaltmotors 35 ist geöffnet, und es werden deshalb die Kontaktarme 31 und 33 des Schalters 13 periodisch von einem Kontakt zum anderen Kontakt fortgeschaltet. In der Kontaktebene 12 werden deshalb in periodischer Folge nacheinander der Leitung 38 die Signale der Leitungen 1, 2 und 3 zugeführt. Solange die Grössenverhältnisse der drei Signale untereinander unverändert bleiben, bleibt der erläuterte Schaltzustand an den Schaltern 8 und 13 erhalten, und es wird der Schalter 8 in dem Schaltzustand festgehalten, in dem er über den Kontakt 4 der Leitung 36 das grösste der drei Signale zuführt.
Gleichzeitig wird über den Schaltkontakt 46, den Kontakt 32, 16 sowie über die Leitung 51 die Lampe 54 in den Stromkreis der Batterie 50 eingeschaltet und so der Signalgenerator, der mit der Leitung 1 verbunden ist, als der Generator gekennzeichnet, der das grösste Signal erzeugt.
Gelangt jetzt zu einem beliebigen Zeitpunkt über die Leitung 38 an den Eingang der Einrichtung 37 ein Signal, das grösser ist als das der Leitung 36, so schaltet die Einrichtung 37 das Signal der Leitung 39 ab und auf die Leitung 40 ein entsprechendes Markiersignal. Tritt dieses Signal am Eingang der Einrichtung 41 auf, so wird das Ausgangssignal dieser Einrichtung von der Leitung 42 auf die Leitung 43 umgeschaltet. Durch diese Umschaltung wird der Schalter 46 geöffnet, der Schalter 47 geschlossen und der Eingang des Motors 34 für seine Fortschaltimpulse geöffnet.
Durch diese Umsteuerung verbleibt nunmehr der Schaltkontakt 31 in einer Stellung, in der er das nunmehr grössere Signal auf den Eingang der Einrichtung 37 als Dauersignal schaltet, während der Schaltkontakt 30 in periodischer Folge zeitlich nacheinander die Kontakte 4, 5 und 6 abtastet und die Signale der Leitungen 1, 2 und 3 in dieser Folge auf die Leitung 36 schaltet. Mit der Öffnung des Schalters 46 ist die Lampe 54 erloschen. Durch das Schliessen des Schalters 47 wird entweder die Lampe 55 oder die Lampe 56 erregt - jenachdem, über welchen der zugeordneten Schaltkontakte der Schaltebene 12 das jeweils grössere Signal auf die Leitung 38 und damit auf die Einrichtung 41 geschaltet ist.
Stellt die Vergleichseinrichtung 41 im weiteren Verlauf des Vergleichszyklus fest, dass ein Signal der Leitung 36 grösser ist als das Signal der Leitung 38, so wiederholt sich der beschriebene Schaltvorgang in umgekehrter Reihenfolge, wodurch die beiden Schalter 8 und 13 ihre Funktionen vertauschen.
Die Ausbildung dieser Vorrichtung kann auch derart getroffen sein, dass in die Leitungen 36 und 38 je nach dem Schaltzustand der Schalter 8 und 13 Mess- und Anzeigeeinrichtungen A schaltbar sind, die das jeweils grössere Signal seinem Betrage nach anzeigen. Die Einrichtung A ist jeweils in die Leitung eingeschaltet, die das grösste Signal führt. Die hierzu erforderlichen- Schalt- mittel sind in der Zeichnung nicht dargestellt
Die Anordnung kann in dieser Vorrichtung auch so getroffen sein, dass anstelle des grössten Signals das kleinste Signal ausgewählt wird. Hierzu ist lediglich die Schaltlogik der Vergleichseinrichtung entsprechend zu wählen. Die Zahl der Signalleitungen 1, 2, 3... ist ersichtlich beliebig zu vergrössern, ohne dass der am Extremwertsucher erforderliche Aufwand unzulässig hoch wird.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 sind die Thermospannungen dreier Thermoelemente 80, 81 und 82 den Eingängen zweier Steuereinrichtungen 83 und 84, die ent sprechend den Schaltern 8 und 13 der Anordnung nach Fig. 1 wirksam sind, zugeführt. Die Ausgänge 85 und 86 beider Schalteinrichtungen sind mit den Eingängen zweier Messumformer 87 und 88 verbunden. Die Messumformer, die beispielsweise nach Art bekannter Gleichspannungskompensatoren ausgebildet sind, erzeugen an ihren Ausgängen elektrische Gleichströme i, und i2, die jeweils und unabhängig von der Belastung der Einrichtungen 87 und 88 ihren Eingangsspannungen proportional sind.
Die elektrischen Ausgänge der Kompensatoren 87 und 88 sind über die Leitung 89 in Reihe und diese Reihen schaltung über die Leitung 90 ist zu einem geschlossenen Ring geschaltet. In die Leitung 90 ist ein Anzeigeinstrument 91 eingeschaltet. Parallel zum Ausgang des Messumformers 87 ist eine Gleichrichterdiode 92 und in Reihe dazu der niederohmige Eingang eines Schaltverstärkers 93 geschaltet. Parallel zum elektrischen Ausgang des Umformers 88 liegt die Reihenschaltung einer Diode 94 mit dem niederohmigen Eingang eines zweiten Schaltverstärkers 95. Die Schaltverstärker 93 und 95 sind jeweils derart ausgebildet, dass sie auf ihren Ausgang einen elektrischen Strom dann schalten, wenn der ihren Eingangswiderstand durchfliessende Steuerstrom verschwindet.
Die Schaltverstärker 93 und 95 betätigen jeweils zwei Steuerrelais 96 und 97, deren Stromkreise 98 und 99 über Kontakte 100 bzw. 101 der Relais 96 und 97 so geführt sind, dass jeweils die Erregung nur eines der beiden Relais möglich ist.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Angenommen, am Eingang des Umformers 87 liegt das grösste der drei Thermospannungssignale als Dauersignal an, so erzeugt für die Zeit dieses Schaltzustands der Umformer 87 einen Gleichstrom i,, der grösser ist als der Gleichstrom i2. Die Diode 92 wird deshalb nicht von einem Gleichstrom durchflossen. Sie ist gesperrt, während die Diode 94 und damit der Eingang des Verstärkers 95 von einem Gleichstrom durchflossen ist, der der Differenz zwischen den Strömen i1 und i2 entspricht. Das Relais 96 wird deshalb durch den Schaltstrom des Verstärkers 93 erregt, während die Leitung 99 von einem Schaltstrom nicht durchflossen ist. Weitere nicht dargestellte Kontakte des Relais 96 dienen deshalb zur Signalisierung des das grösste Messignal erzeugenden Thermoelementes.
Die Kontakte des Relais 96 arbeiten dazu in zweckentsprechender Verbindung mit entsprechenden Kontakten der Schaltvorrichtung 83. Ändern sich die vorausgesetzten Verhältnisse in der Weise, dass nunmehr über die Leitung 86 der Vorrichtung 88 das grössere Signal zugeführt ist, so wird die Diode 94 gesperrt und die Diode 92 geöffnet, so dass über den Verstärker 95 nunmehr das Relais 97 erregt wird, das ebenso wie vorher das Relais 96 die entsprechende Messstelle in Verbeh- dung mit der Vorrichtung 87 signalisiert. Das Messinstrument 91 zeigt stets den grösseren der beiden Ströme i1 und i und damit das auszusuchende Ektremwertsignal an.
In Fig. 3 sind Signalleitungen 110, 111, 112, 113, 1 14... vorgesehen. Es handelt sich beispielsweise um fünfhundert Leitungen, über die Thermospannungen übertragbar sind. Sie sind mit einer entsprechenden Anzahl von Eingängen einer Schalteinrichtung 200 verbunden. Die Schalteinrichtung 200 enthält kontaktlose elektronische Schaltelemente und arbeitet periodisch. Sie schaltet eines der Signale als Dauersignal auf die Signalleitung 201, die mit der vorgesehenen Vergleichseinrichtung 202 verbunden ist. Jeweils fünf verschiedene weitere Signale sind den Leitungen 203, 204, 205 und 207 durch die Schalteinrichtung 200 der Einrichtung 202 gleichzeitig zugeführt.
Die Thermospannungen steuern elektrische Messverstärker 208, 209, 210, 211, 212 und 213. Die Messverstärker erzeugen ausgangsseitig eingeprägte elektrische Gleichströme, die mit den Steuerspannungen variabel sind. Die Ausgänge der Messverstärker sind in Reihe und über die Leitung 214 zu einem Ring geschaltet. In die Leitung 214 ist ein Gleichstrommessinstrument 215 eingeschaltet Parallel zum Ausgang des Messverstärkers 208 liegt die Diode 220 und in Reihe dazu der Eingang eines Schaltverstärkers 221. Entsprechende Anordnungen sind an den Ausgängen der übrigen Messverstärker vorgesehen. Die Messverstärker schalten auf ihren Ausgang jeweils dann ein Signal, wenn der ihren Eingangswiderstand durclllliessende Gleichstrom verschwindet.
Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist auch hier jeweils die dem Messverstärker nachgeschaltete Diode gesperrt, die dem Messverstärker zugeordnet ist, der an seinem Ausgang den grössten Gleichstrom erzeugt, d.h. aber, dass der dazugehörige Schaltverstärker an seinem Ausgang ein ihm nachgeschaltetes Signalrelais 230, 231, 232, 233, 234 bzw. 235 betätigt. Die Schaltkontakte dieses Relais signalisieren in passender Weise, dass der zugehörige Messverstärker bzw. dessen zugehöriges Steuersignal das grösste Signal von allen Signalen ist.
Die Kontakte der Signalrelais sind zu einer Steuereinrichtung 250 zusammengefasst, die über die Signalleitung 251 die Steuereinrichtung 200 in dem Sinne betätigt, dass über die Leitung 201 stets das grösste Signal und über die Leitungen 203, 204, 205, 206 und 207 jeweils die Wechselsignale der Vergleichseinrichtung 202 zugeführt sind.
Werden in dieser Vorrichtung die Wechselsignale beispielsweise im 10 Hz-Rhythmus auf die Vergleichseinrichtung geschaltet, so sind in einer Sekunde fünfzig Signale miteinander vergleichbar, wodurch in zehn Sekunden alle Signale einmal miteinander verglichen werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung ist durch Vergrösserung der in dem Signalbündel zusammengefassten Signale leicht zu erhöhen.
Es ist auch möglich, die Anordnung, beispielsweise nach Fig. 3 derart zu treffen, dass der Vergleichseinrichtung 202 über die Schalteinrichtung 200 und die Leitung 201 nicht ein einziges der Messignale als Dauersignal, sondern ein Bündel solcher Signale als Dauersignal zugeführt ist. So könnte die beschriebene Vergleichsvorrichtung beispielsweise mit zehn Messverstärkern ausgestattet sein, von denen fünf ein Dauersignal und fünf jeweils Wechselsignale übertragen.
Method for selecting the extreme value from a large number of variable signals and apparatus for carrying out the method
In industrial measurement and control technology there is often the task of monitoring a large number of time-variable signals with regard to their size in such a way that either the signal generator that generates the largest (or - depending on the task - also the smallest) signal, on a panel, for example is indicated by a signal lamp, or in such a way that the respective largest or smallest signal that is generated by the generators is displayed, registered or made usable for control or regulation purposes.
In order to monitor a large number of measuring points, it is known in control devices on steam power plants to scan the individual measuring points that generate electrical signals using measuring point switches and to periodically use the measuring point switch to scan the 4 measuring signals generated at the measuring points, e.g. to be fed to a display device. Such arrangements are not well suited as devices that seek extreme values, since it is left to the observer to seek out the smallest signal in each case from the multitude of signals displayed one after the other.
On the other hand, there is known an extremely value seeking device which does not have this disadvantage. It has means that allow each of the signals to be monitored to be converted into an electrical direct current. Rectifiers are connected to the outputs of the generators producing the direct currents in such a way that they are connected in series with one another and individually parallel to the associated generator output. The series connection of the rectifiers is closed to form a ring, and a direct current flows through the ring, which corresponds to the respective largest of the direct currents fed into the series connection of the rectifiers.
This arrangement allows the largest signal to be displayed continuously, recorded and, if necessary, used for regulation and control purposes.
The known extreme value seeking devices can be used effectively with a relatively small number of signals. If, however, there is a large number of signals to be compared with one another, this arrangement becomes uneconomical, since a device for converting the signal into an impressed electrical direct current, e.g. in the form of a compensator, must be provided. In any case, measuring amplifiers are required in a scope corresponding to the number of signals.
It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device for searching for extreme values which allow the largest or smallest signal to be sought out of a large number of signals with relatively low or reduced equipment expenditure. In particular it should be possible, e.g. in a measurement, regulation and / or control system with a large number of measurement points. to compare the measurement signals generated at the measuring points with one another in terms of their size and to display the respective largest / smallest measuring signal either economically in terms of its amount or only to identify the measuring point generating the respective largest / smallest measuring signal by a suitable signal without undue effort.
The invention relates to a method for selecting the extreme value from a plurality of time-variable signals which are fed to a comparison device which compares the signals with respect to their size to display the largest / smallest signal and / or to identify a generator producing this signal, which method characterized in that at least any one of all signals is continuously fed to the comparison device and the remaining signals are fed individually or in groups one after the other alternately over time, until one of the signals fed in alternately is greater / less than the continuously fed signal , and in that, if the above-mentioned case occurs,
the comparison device is supplied with the now larger / smaller signal continuously and the signals to be compared with it are fed to this device alternately over time.
The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, which device is characterized in that a switching device which can be actuated intermittently and to which all signals can be fed is assigned to a comparison device, and in that the switching device is controlled by a signal from the comparison device and is continuously controlled applied signal and the alternately fed signals to the input of the comparison device automatically.
The device can be designed in such a way that the provided switching device has two mutually independent and alternately actuated switches, one of which is used to transmit the continuously supplied signal and the other for the expedient periodic transmission of the alternately supplied signals.
Such a device can be used to select the extreme value from any number of electrical signals or from any number of signals with a different physical structure. For example, hydraulic or pneumatic signals can also be compared with one another.
However, the method is preferably used for selecting the extreme value from a large number of electrical signals. In such cases the device for performing the method in its switching devices can be electro-mechanical, e.g. designed as relay switches, switches or also contactless switches, e.g. Transistor, tube or diode switches have.
The device can be designed in such a way that the alternating signals are fed to the comparison device for a period of time which is preferably substantially greater than the time constant of the comparison device itself. Therefore, if the signals in question are subject to rapid changes over time in terms of their size, then preferably a comparison device with a correspondingly small time constant is used. The time constant of the comparison device therefore also determines the switching frequency that can be used when the alternating signals are supplied periodically.
The magnitude of the sampling frequency with which the individual measurement signals can be fed to the comparison device, however, is subject to a certain disadvantageous restriction because of the time constants of all device components. In practical cases, e.g. In electrical equipment it is hardly possible to choose a sampling frequency greater than 10 Hz, since time constants in the order of 0.1 s e.g. on electrical measuring amplifiers or compensation measuring devices that can be used, for example, to convert thermal voltages into impressed electrical direct currents, are quite common.
Therefore, the phenomenon occurs that with a large number of measuring points, e.g. with two hundred measuring points, only about ten measuring points per second can be scanned, i.e. the individual measuring point is switched to the comparison device at best every twenty seconds. This fact is annoying when the measured variables change more quickly.
In such cases, in addition to one or more continuously supplied signals, the remaining signals can preferably be supplied to a correspondingly designed comparison device in groups of several signals each, these signal groups then following one another alternating over time.
In the drawing, three embodiments of the device according to the invention are shown schematically, namely show:
1 shows the construction diagram of a device for selecting the maximum from a series of signals, this signal being displayed both according to its size and the generator generating the extreme signal being identified on a signaling device,
FIG. 2 shows the circuit diagram of a device similar to that of FIG. 1, which is used to find the maximum thermal voltage from three thermal voltage measurement signals, and FIG
3 shows the circuit diagram of an embodiment of the device in which a signal bundle is used as an alternating signal.
The method according to the invention is also explained, for example, with the aid of the drawing.
The device according to FIG. 1 has three signal lines 1, 2 and 3 which are each connected to a remotely arranged signal generator (not shown). The generators generate direct currents that vary over time. The lines 1, 2 and 3 are each connected to switching contacts 4, 5 and 6 of the switch level 7 of a switch 8 and to the contacts 9, 10 and 11 of a switching level 12 of another switch 13.
In addition to switching contact levels 7 and 12, both switches also have switching contact levels 14 and
15 on. The switching contact levels 14 and 15 each contain three switching contacts 16, 17 and 18 or
19, 20 and 21. The switch contact arms 30 and 31 or 32 and 33, which are movable in the four switch contact levels, can be actuated step by step and periodically by stepping motors 34 and 35. The motors can be switched by pulses from a pulse source.
The movable contact 30 of the switching contact level 7 is connected to the input of a comparison device 37 via a line 36. The contact 31 of the switching level 12 is connected to the input of the comparison device 37 via a line 38. The device 37 has two outputs 39 and 40.
An electrical switching signal is available at output 39 if the signal on line 36 is greater than that on line 38. A signal is accordingly available at output 40 when the signal on line 38 is greater than that of line 36 If both signals are of the same size, the output signal currently present from device 37 is retained, or the arrangement is such that in this case the signal is then switched from one output to the other.
The lines 39 and 40 are connected to the inputs of a control device 41. The control device 41 is in turn connected to the stepping motors 34 and 35 via lines 42 and 43.
The switch contact arms 32 and 33 of the switch contact levels 14 and 15 are connected to the positive pole of a battery 50 via lines 44 and 45 and via switches 46 and 47 which can be operated by relays. The contacts
16 and 19 or 17 and 20 or 18 and 21 are each connected to a lamp 54, 55 and 56 via lines 51, 52 and 53 and are connected to the negative pole of the battery 50 via these. The three lamps are arranged on a panel and each assigned to the signal generators on lines 1, 2 and 3.
The device described works as follows: It is first assumed that on the signal line
1 the largest of all three DC signals is present. This signal is fed to the line 36 via the switching contact 4 and the normally open contact 30 and from there to the input of the device 37. At the output 39 there is therefore a control signal which indicates to the device 41 that the signal present on the line 36 is greater than that of the line 38, which is why a control signal is fed to the line 42 which blocks the stepping motor 34 for its switching pulses. At the same time, the relay of switch 46 is energized and switch 46 is closed. The switching contacts 30 and 31 assume the position shown in the drawing.
The input of the stepping motor 35 is open, and therefore the contact arms 31 and 33 of the switch 13 are periodically advanced from one contact to the other contact. In the contact plane 12, the signals of the lines 1, 2 and 3 are therefore fed to the line 38 one after the other in a periodic sequence. As long as the proportions of the three signals remain unchanged, the explained switching state on switches 8 and 13 is retained, and switch 8 is held in the switching state in which it supplies the largest of the three signals to line 36 via contact 4.
At the same time, the lamp 54 is switched on in the circuit of the battery 50 via the switching contact 46, the contact 32, 16 and the line 51 and the signal generator connected to the line 1 is identified as the generator that generates the greatest signal .
If a signal that is greater than that of line 36 reaches the input of device 37 at any point in time via line 38, device 37 switches off the signal on line 39 and a corresponding marking signal on line 40. If this signal occurs at the input of device 41, the output signal of this device is switched from line 42 to line 43. As a result of this switching, the switch 46 is opened, the switch 47 is closed and the input of the motor 34 is opened for its incremental pulses.
As a result of this reversal, the switching contact 31 now remains in a position in which it switches the now larger signal to the input of the device 37 as a permanent signal, while the switching contact 30 scans the contacts 4, 5 and 6 one after the other in a periodic sequence and the signals of the Lines 1, 2 and 3 are switched to line 36 in this sequence. When the switch 46 is opened, the lamp 54 has gone out. By closing the switch 47, either the lamp 55 or the lamp 56 is excited - depending on which of the associated switching contacts of the switching level 12 is used to switch the larger signal to the line 38 and thus to the device 41.
If the comparison device 41 determines in the further course of the comparison cycle that a signal on the line 36 is greater than the signal on the line 38, the switching process described is repeated in reverse order, whereby the two switches 8 and 13 exchange their functions.
This device can also be designed in such a way that, depending on the switching state of switches 8 and 13, measuring and display devices A can be switched into lines 36 and 38, which display the respective larger signal according to its magnitude. Device A is connected to the line that carries the greatest signal. The switching means required for this are not shown in the drawing
The arrangement in this device can also be made such that the smallest signal is selected instead of the largest signal. For this purpose, only the switching logic of the comparison device has to be selected accordingly. The number of signal lines 1, 2, 3 ... can obviously be increased as required without the effort required on the extreme value finder becoming inadmissibly high.
In the device of FIG. 2, the thermal voltages of three thermocouples 80, 81 and 82 are fed to the inputs of two control devices 83 and 84, which are accordingly the switches 8 and 13 of the arrangement of FIG. The outputs 85 and 86 of both switching devices are connected to the inputs of two measuring transducers 87 and 88. The measuring transducers, which are designed, for example, in the manner of known DC voltage compensators, generate electrical direct currents i, and i2 at their outputs, which are each proportional to their input voltages and independently of the load on devices 87 and 88.
The electrical outputs of the compensators 87 and 88 are connected in series via line 89 and this series circuit via line 90 is connected to form a closed ring. A display instrument 91 is switched into the line 90. A rectifier diode 92 is connected in parallel with the output of the measuring transducer 87 and the low-resistance input of a switching amplifier 93 is connected in series with it. The series connection of a diode 94 with the low-resistance input of a second switching amplifier 95 is parallel to the electrical output of converter 88. Switching amplifiers 93 and 95 are each designed in such a way that they switch an electrical current to their output when the control current flowing through their input resistance disappears .
The switching amplifiers 93 and 95 each actuate two control relays 96 and 97, whose circuits 98 and 99 are routed via contacts 100 and 101 of the relays 96 and 97 in such a way that only one of the two relays can be excited.
The device described operates as follows. Assuming that the largest of the three thermal voltage signals is present as a continuous signal at the input of converter 87, converter 87 generates a direct current i 1 for the time of this switching state, which is greater than direct current i 2. The diode 92 therefore does not have a direct current flowing through it. It is blocked while the diode 94 and thus the input of the amplifier 95 has a direct current flowing through it which corresponds to the difference between the currents i1 and i2. The relay 96 is therefore excited by the switching current of the amplifier 93, while the line 99 is not traversed by a switching current. Further contacts, not shown, of relay 96 are therefore used to signal the thermocouple generating the largest measurement signal.
For this purpose, the contacts of the relay 96 work in an appropriate connection with corresponding contacts of the switching device 83. If the assumed conditions change in such a way that the larger signal is now fed to the device 88 via the line 86, the diode 94 is blocked and the diode 92 is opened, so that the relay 97 is now excited via the amplifier 95, which, like the relay 96 before, signals the corresponding measuring point in connection with the device 87. The measuring instrument 91 always shows the larger of the two currents i1 and i and thus the eczema value signal to be selected.
In Fig. 3, signal lines 110, 111, 112, 113, 114 ... are provided. For example, there are five hundred lines over which thermal voltages can be transmitted. They are connected to a corresponding number of inputs of a switching device 200. The switching device 200 contains contactless electronic switching elements and operates periodically. It switches one of the signals as a permanent signal to the signal line 201, which is connected to the provided comparison device 202. In each case five different further signals are fed to the lines 203, 204, 205 and 207 by the switching device 200 of the device 202 at the same time.
The thermal voltages control electrical measuring amplifiers 208, 209, 210, 211, 212 and 213. The measuring amplifiers generate electrical direct currents impressed on the output side, which are variable with the control voltages. The outputs of the measuring amplifiers are connected in series and via line 214 to form a ring. A direct current measuring instrument 215 is connected to the line 214. The diode 220 is connected in parallel to the output of the measuring amplifier 208 and the input of a switching amplifier 221 is connected in series. Corresponding arrangements are provided at the outputs of the remaining measuring amplifiers. The measuring amplifiers switch a signal to their output when the direct current passing through their input resistance disappears.
As in the device according to FIG. 2, the diode connected downstream of the measuring amplifier and assigned to the measuring amplifier which generates the greatest direct current at its output, i.e. but that the associated switching amplifier actuates a signal relay 230, 231, 232, 233, 234 or 235 connected downstream of it at its output. The switching contacts of this relay signal in a suitable way that the associated measuring amplifier or its associated control signal is the largest signal of all signals.
The contacts of the signal relays are combined into a control device 250, which actuates the control device 200 via the signal line 251 in the sense that the largest signal is always transmitted via the line 201 and the alternating signals of the respective via the lines 203, 204, 205, 206 and 207 Comparison device 202 are supplied.
If the alternating signals are switched to the comparison device in this device, for example in a 10 Hz rhythm, then fifty signals can be compared with one another in one second, whereby all signals are compared with one another once in ten seconds. The operating speed of the device can easily be increased by increasing the size of the signals combined in the signal bundle.
It is also possible to make the arrangement, for example according to FIG. 3, such that the comparison device 202 is fed via the switching device 200 and the line 201 not a single one of the measurement signals as a continuous signal, but a bundle of such signals as a continuous signal. For example, the comparison device described could be equipped with ten measuring amplifiers, five of which transmit a continuous signal and five each transmit alternating signals.