DE1499548A1 - Selbstpruefende Zustand-UEberwachungsanordnung - Google Patents
Selbstpruefende Zustand-UEberwachungsanordnungInfo
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Description
Scully Signal Company
Melrose, Massachusetts (USA)
Melrose, Massachusetts (USA)
b'elb st prüfende Zustand-tiberwaohungsan Ordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstprüfende Zustand-Überwachungsanordnungo
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
verbessertes Gerät zur Selbstprüfung der richtigen !Punktion einer Zustandsüberwachungsanordnung mittels Verwendung eines auf einfache und neuartige Weise erzeugten Prüfsignals zu schaffen.
verbessertes Gerät zur Selbstprüfung der richtigen !Punktion einer Zustandsüberwachungsanordnung mittels Verwendung eines auf einfache und neuartige Weise erzeugten Prüfsignals zu schaffen.
Die selbstprüfende Zustand-Überwachungsanordnung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Zustandsfühler,
Mittel zur Speisung der Anordnung, Mittel die einen festzustellenden Zustand auf den Fühler so übertragen bzw. an ihn anlegen, dass in der Anordnung ein Ausgangssignal erzeugt wird, wobei Mittel, die den Fühler einem periodisch zugeführten Steuersignal unterwerfen, um in der Anordnung eine entsprechende, das Ausgangssignal modulierende
Mittel zur Speisung der Anordnung, Mittel die einen festzustellenden Zustand auf den Fühler so übertragen bzw. an ihn anlegen, dass in der Anordnung ein Ausgangssignal erzeugt wird, wobei Mittel, die den Fühler einem periodisch zugeführten Steuersignal unterwerfen, um in der Anordnung eine entsprechende, das Ausgangssignal modulierende
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Schwingung zu erzeugen, und der Anordnung zugeordnete Überwaohungsmittel vorgesehen sind, die auf ihr Ausgangssignal
ansprechen und beim Ausbleiben der Schwingung in der Anordnung über eine vorbestimmte Zeitspanne hinaus
eine vorbestimmte Wirkung zeigen.
Bei dieser Anordnung wird zur unmittelbaren, mittelbaren oder gefolgerten Ermittlung der verschiedensten vorbestimmten
Bedingungen und Zustände, beispielsweise von magnetischer Strahlung, zur Pegelstand-, Strömungs-,
flammen-, (Feuer-), Temperatur-, Licht-, Richtungs-, Abstandsanzeige und dergleichen, anwendbarer photoelektrischer
oder entsprechender !Fühler oder Detektor verwendet wird. Eine in der Anordnung selbst erzeugte
Schwingung wird zur Schaffung eines Prüfsignals verwendet, das überwacht werden kann. Dieses Prüfsignal wird
erzeugt, indem rückwärts vorgespannter Strom intern über das eigentliche I1UhI er el em ent wiederholt so zugeführt
wird, dass er das Bestehen eines Schwingungszustandes bei vorbestimmter Frequenz in der Anordnung
bewirkt. Dieses so erzeugte Prüfsignal wird dann in aus-
^ fallsicherer Weise überwacht, so dass das Ausbleiben
to des Prüfungssignals das Eintreten einer geeigneten vor-
4^ bestimmten Wirkung verursacht«, Die Schaffung des Prüf-
Q. signals hat einen weiteren Vorteil insofern, als der bei
oo den bisher bekannten Vorrichtungen und Systemen so störende
Dunkelstrom photoelektrischer Fühler durch den an den' Fühler angelegten Vorspannungsstrom beseitigt wirdo
Bie Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnung» deren einzige !Figur ein Schaltbild einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt, näher erläutert. '
In der Zeiohnung ist die Erfindung in ihrer Anwendung
als Plammendetektor oder Flammenanzeigegerät veranschaulicht.
Eine bedeutende Anwendung einer solchen Vorrichtung ist beispielsweise bei einem Ölbrenner gegeben, bei welchem
es aus verschiedenen Gründen notwendig ist, die Flamme des Brenners festzustellen bzw. ihr Vorhandensein anzuzeigen.
Bei dieser Ausiuhrungsform der Erfindung ist eine Gleichstromquelle»
beispielsweise eine Batterie 11, mit ihrer Minusklemme an ein Ende der Spule 12 eines Relais 13 und
mit ihrer Plusklemme an den Emittor 14 eines P-N-T-Phototransistors
15 angeschlossen. Der Kollektor 16 des Phototransistors
15 ist an das andere Ende der Spule 12 angeschlossen. An die Plusklemme der Batterie 11 ist ausserdem
ein einen Teil des Relais 13 "bildender und der Spule 12
zugeordneter Hebelkontakt 17 angeschlossen. Die Basis 18
des Transistors 15 ist an einen dem Hebelkontakt 17 zugeordneten* Eontakt 19 angeschlossen. Es leuchtet ein, dass
anstelle des vorerwähnten P-H-P-Phototrarisistors auch ein
H-P-üJ-Piaotptransistor verwendet v/erden könnte. Dem Hebelkontakt
17 ist ausserdem ein zweiter Ecntakt 20 su^eoränet.
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Der zweite Kontakt 20 kann an die Primärwicklung 25 eines Aufwärtstransformators 26 angeschlossen sein, dessen Sekundärwicklung
27 an eine Spule 28 eines langsami abfallenden Relais 29 angeschlossen ist, dem ein Hebelkontakt 30, Kon-.
takte 31 und 32 sowie Anschlüsse 33» ?34 und 35 zugeordnet
sind. Eine Alarmeinrichtung kann an die Anschlüsse 33» 34 und 35 iß- geeigneter Weise so angeschlossen sein, dass sie
eine Anzeige einer irgendwo in der Anordnung auftretenden Störung liefert. ■
Die vorbeschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Wenn der Phototransistor 15 so angebracht ist, dass Strahlungsenergie
in Form von Licht aus einer Flamme 21 auf den Phototransistor
auftrifft, entsteht eine Stromflussvermehrung in dem
Kollektor-Emittorkreis des Transistors 15, Eine solche Stromfluss Vermehrung ist dem Fachmann wohl bekannt, so dass sich
ihre weitere Erläuterung hier erübrigt. Sofern die Beleuchtung aus der Flamme 21 eine ausreichende Intensität besitzt,
nimmt der Ohmsche Widerstand zwischen dem Emittor 14 und dem Kollektor 16 des Transistors 15 ab, so dass folglich
ein Strom aus der Batterie. 11 durch die Spule 12 fliesst. Sofern der Stromfluss durch die Spule 12 einen vorbestimmten
Wert hat, wird das Relais betätigt, so dass sich der normalerweise mit dem Kontakt 20 in Berührung stehende Kontakthebel
17 von dem Kontakt 20 löst und sich gegen den Kontakt 19 anlegt. Beim Anlegen des Kontakthebels 17 gegen den
Kontakt 19 wird die Basis 18 des Hiototransistors 15 an die
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Plusklemiae der Batterie 12 unmittelbar angeschlossen.
Durch das (unmittelbare) Anschliessen der Batterie 11 an die Basis 18 wird ein rückwärts vorgespannter Strom
an den Phototransistor 15 angelegt, der bewirkt, dass
der Phototransistor sofort von seinem leitenden Zustand auf seinen nicht leitenden Zustand übergeht0 Dabei wird
die Relaisspule 12 abgeschaltet, so dass das Relais ausfällt und bewirkt, dass sich der Hebelkontakt 17 von
dem Kontakt 19 löst und sich gegen -den Kontakt 20 anlegt.
Dieser Zyklus wiederholt sich fortlaufend, solange die vorerwähnte Strahlungsenergie auf den Fühler auftrifft,
und hält solange an, bis ein Bauteil ausfällt, d.h. eine Störung aufweist, oder, bis die Strahlungsenergie aussetzt.
Die vorbeschriebene Schwingung tritt bei einer sowohl durch die Frequenz-iinsprechdaten des Relais als auch durch die
Frequenz-Ansprechdaten des pliotoelektrischen Fühlers 15
bestimmten Frequenz auf.
Es wurde ein Versuchsmodell des Schwingungskreises gemäss der Erfindung hergestellt, der in jeder Beziehung zufriedenstellend
arbeitete und, bei dem die nachstehend aufgeführten spezifischen fertig erhältlichen Bauteile verwendet
wurden: Batterie 11 = 9-V-Burgess-Batterie; Relais 13 = Sigma Relais Nr. 41 FZ-500 AOS-Si-L, 500-Ohm-Spule, 19-V
Wechselstrom; photo elektrischer Fühler 15 = Ρ-ΪΓ-P-Photo-
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transistor, Radio Shack Katalog Fr, 27-847.
Die vorstehend näher bezeichneten Bauteile der Anordnung
ergaben eine Frequenz des Prüfsignals von etwa 100 Hz.
Diese Frequenz lässt sich natürlich erhöhen oder verringern durch geeignete Wahl der Relais oder sonstiger
Schaltmittel, wie beispielsweise eines Festkörper-öchaltelements.
Die Wahl sowohl der vorstehend aufgeführten Bauteile als auch die der übrigen Bauteile, v/ie beispielsweise
des Relais 29 und des Transformators 26, wird natürlich durch die Erfordernisse der spezifischen Anwendung beeinflusst
und kann von einem einschlägigen Fachmann leicht
vorgenommen werden.
Das durcü die vorstehend beschriebene Anordnung gelieferte
normale ui^nal hat die Form eines ausgeprägten hörbaren
ochnarrens, das durch das schnelle Ein- und Ausschalten des Relais 13 erzeugt wird. Dieses durch die Schwingung
■erzeugte Prüfsignal lässt sich auf zahllose Arten, beispielsweise
durch Kopplung der Primärwicklung 25 des Transformators
26 über die Batterie 11 und den Kontakt 20 mit seiner über eine Spule 28 dea Relais 29 gekoppelten oekundärwicklung
27, überwachen.
Das rasche Anlegen und Lösen des .Kon "takthebe Is 17 gegen die
bzw. von den Kontakten 19 und 20 des Relais 13 führt zum
Erregen der Primärwicklung 25 des üufwärtstransformators
Dadurch wird in der Sekundärwicklung 27 eine herauftrans-
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formierte Spannung erzeugt, die wiederum der Spule 28
des langsam abfallenden Eelais 29 zugeführt wird. Solange diese pulsierende aufwärtstransformierte Spannung an die
Spule 28 angelegt wird, bleibt das Relais 29 erregt, so dass es den Hebelkontakt 30 mit dem Kontakt 32 in Berührung
hält. An die Anschlüsse 33, 34 und 35 kann ein geeignetes Signal-, Anzeige-, Detektor- oder Alarmgerät
angeschlossen sein, -das eine Anzeige über eine Störung
in der Anordnung liefert. Da der Industrie zahlreiche
Alarm-, Anzeige- oder sonstige Detektormittel zum Überwachen des Arbeitens des Prüfsignals zur Verfügung stehen,
brauchen diese hier nicht weiter erörtert zu werden, da Wahl und Bauweise solcher Geräte der Geschicklichkeit
des Fachmanns überlassen sind*
Demzufolge sieht die Erfindung ein Mittel vor, durch das sich eine Stromkreisunterbrechung oder ein Kurzschluss
oder irgendeine sonstige mögliche störung eines Bauteils irgendwo in der Anordnung in einem Ausbleiben des Prüf-Bignals
äussert. Wenn beispielsv/eise die Leitungen 22 und
23, die zwischen dem Kollektor und einem Ende der Spule 12 bzw. zwischen dem Emittor und der Pluskleinme der Batterie 11 angeschlossen sind, kurzgeschlossen werden oder,
wenn in dem Phototransistor 15 selbst ein Kurzschluss auftritt, löst sich der Hebelkontakt 17 des Relais 13 von dem
Kontakt 20 und legt er sich gegen den Kontakt 19· Da die an
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die Basis 18 angelegte korrigierende Vorspannung auf den Phototransistor 15 keine Auswirkung hat, hält die 'Relaisspule
12 den Hebelkontakt 17 weiterhin'mit dem Kontakt 19 in Berührung. Auf diese Weise bleibt das Prüfsignal aus,
was·seinerseits bewirkt, dass das hörbare Schnarren aufhört.
Feststoff-Sehaltungseleniente, wie beispielsweise photoelektrische
Licht- bzw. Strahlungsfühler, zu denen Photodioden,
mittels lichtaktivierten Siliziums gesteuerte Gleichrichter, licht- bzw. strahlungsbetatigte P-U-P-IT-Schalter,
strahlungsempfindliche Feldeffekttransistoren, P-N-P- und U-P-U-Phototransistoren usw. gehören, eignen siclj
ebenfalls zur Verwendung bei der Erfindung. Auch Peststoffschalter anstelle des beschriebenen mechanischen Relais,
wie beispielsweise siliaiumgesteuerte Gleichrichter,
gattergesteuerte Schalter, Zener-Regulatorschalter,
Silizium-Diodenschalter, Leistungstransistoren usw., sind nur wenige Beispiele der gössen Zahl der zur Verfügung
stehenden unterschiedlichen Halbleiter- oder Feststoff- Jchaltvorrichtungen, die sich erfindungsgemäss verwenden
lassen und, deren spezielle Bauart frei wählbar ist.
Da die meisten Transistoren und Halbleiter im allgemeinen ziemlich temperaturempfindlich sind, lassen sie sich durch
Verwendung der ausfallsicheren selbstprüfenden Art nach der Erfindung leicht der Verwendung als Fühler zum Ermitteln
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vorbestimmter Temperaturabweiehungen oder -bedingungen anpassen.
Die Ermittlung einer vorbestimmten Temperatur oder einer
vorbestimmten Geschwindigkeit der Übertragung von Wärme auf den !Fühler oder aus dem luhler würde also das. Aussetzen
des Prüfsignals oder eine Veränderung seiner Frequenz bewirken.
Zusammenfassend kann nach den Lehren der Erfindung die Schwingung, die durch Thermistordetektoren oder durch
luhler erzeugt wird, in neuartiger Weise zum Erzeugen eines
Prüfsignals zwecks Überprüfung der Betriebsiähigkeit der
Anordnung verwendet werden. Demzufolge würde das Ausbleiben
des überwachten Prüfsignals eine Störung in der Anordnung
melden oder anzeigen, dass der zu überwachende Zustand eingetreten ist.
Wie vorstehend erörtert und besehrieben sowie nachgewiesen,
ermöglicht die der Erfindung zugrundeliegende Technik ihre Anwendungauf eine Yielzahl unterschiedlicher Arten elektrischer,
elektronischer, mechanischer und elektromechanischer Anordnungen, wobei sie von der besonderen spezifischen
Art der verwendeten Vorrichtung gänzlich unabhängig ist.
Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist,
einschliesslich dessen, was abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielenfür
den lachmann naheliegt.
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JB/kn - 17 171 Patentansprüche:
Claims (2)
1. Selbstprüfende Zustand-Überwachungsanordnung, gekennzeichnet
durch einen. Zustandsfühler (15)» Mittel (11) zur speisung
der Anordnung, Mittel (21), die einen festzustellenden Zustand auf den !Fühler (15) so übertragen bzw. an ihn
anlegen, dass in der Anordnung ein Ausgangssignal erzeugt wird, wobei Mittel (13), die den Fühler einem periodisch
zugeführten Steuersignal unterwerfen, um in der Anordnung
eine entsprechende, das Ausgangssignal modulierende Schwingung zu erzeugen, und der Anordnung zugeordnete Überwaehungs
mittel (29) vorgesehen sind, die auf ihr Ausgangssignal ansprechen
und beim Ausbleiben der Schwingung in der Anordnung über eine vorbestimmte Zeitspanne hinaus eine vorbestiimnte
Wirkung ζ e ig en.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal aus einer Veränderung der Vorspannung besteht,
die die Betriebsbedingungen des !Fühlers verändert.
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3·. Zustand-Überwaohungsanordnung nach, den Ansprüchen 1 oder
2, gekennzeichnet durch ein einpoliges Umschaltrelais (13)» eine Stromquelle (11) und einen·Phototransistor (15)>
dessen Kollektor (16) über die Relaisspule (12) in Reihe an die Minusklemme der. Stromquelle (11), dessen Emittor (14) an die
Plusklemme der Stromquelle (11) und dessen Basis (18) an einen normalerweise offenen Kontakt (19) des Relais
(13) angeschlossen ist, wobei bei der Einwirkung von Energie auf den Phototransistor (15) durch Verringerung
dessen inneren Widerstandes das Relais (13) den Kontakt (19) sohliesst und an die Basis (18) einen positiven
Spannungsimpuls anlegt,, der den Phot ο trans is tor (15) abschaltet
und seinen inneren Widerstand erhöht, der seinerseits den Kontakt (19) öffnet, wobei sich der Zyklus
fortlaufend wiederholt, solange die Energie an den Phototransistor
angelegt bzw. auf ihn übertragen wird.
JB/kn - 17 171
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AZ Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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