DE1788157C2 - Gegen Fehler gesicherte Überwachungsanordnung für eine Spannung. Ausscheidung aus: 1463372 - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gegen Fehler gesicherte Überwachungsanordnung für die Größe einer Spannung, bei der die zu überwachende Spannung an eine Elektrode eines Transistors geschaltet ist, der eingangsseitig mit einem vorzugsweise rechteckigen Wechselspannungs- oder Impulssignal ( Taktsignal) gesteuert ist.

In der Technik ist häufig die Aufgabe gegeben, die Größe einer Spannung zu überwachen. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die verschiedensten Anordnungen bekanntgeworden. So ist es z. B. bekannt, ein spannungsempfindliches Relais mit der zu überwachenden Spannung zu beaufschlagen. Sinkt die Spannung unter einen gewissen Wert, so fällt das Rclais ab und gibt die Störmcldung »Spannung unterschreitet den gewünschten Wert«. Es kann nun vorkommen, daß das Relais auf Grund eines Defektes »hängen« bleibt, und dadurch dauernd meldet »die Spannung hat den gewünschten Wert«, obwohl dies gar nicht der Fall zu sein braucht; die Überwachung ist also, ebenso wie andere bekannte Spannungsüberwachungsanordnungen, nicht gegen Fehler gesichert.

Es ist bereits eine gegen innere Fehler geschützte digitalbinäre Steuerung bekannt, bei der dem logischen »ί.« eine Wechselspannung bzw. eine impulsförmige Spannung zugeordnet ist (deutsche Auslege schrift 1125069), Um mit der bekannten Steuerung zu überwachen, ob eine Spannung in einem bestimmen Bereich liegt, sind zumindest zusätzliche Einrichtungen erforderlich. Damit ergeben sich Probleme hinsichtlich der Sicherung der zusätzlichen Einrichtungen gegen Fehler. ,

Weiter ist eine gegen Fehler gesicherte Überwachungsanordnung für eine Spannung bekannt, bei der die zu überwachende Spannung an den Kollektor eines Transistors geschäft ist, der eingangsseitig von einer Rechteckspannung angesteuert ist (britische Patentschrift 946291). LFm mit der bekannten Anordnung die Große einer Spannung zu überwachen, d. h. festzustellen, ob der Wert einer Spannung in einem bestimmten Bereich liegt, ist diese zweifach vorzusehen. Außerdem ist mit der bekannten Anordnung die Überwachung einer Spannung nicht möglich, deren Größe nur wenig von der Emitterspannung des Transistors abweicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aeaen Fehler gesicherte Überwachungsanordnung für eine Spannung zu erstellen, bei der die vorstehend dargelegten Nachteile und Schwierigkeiten vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs angegebenen Überwachungsanordnung dadurch gelöst, daß" zur Überwachung de<> antivalenten Zustandes der beiden Kanäle einer zweikanaligen zueinander antivalent aufgebauten Steuerung eine Spannunasteilerschaltung vorgesehen ist, die von den Ausgangsspanuungen der beiden Kanäle gespeist wird" und an der die zu überwachende Spannung abceeriffen wird, an den Emitter des Transistors geschaltet ist.

Durch die Ansteuerung des Transistors am Emitter über einen Spannungsteiler wird dabei vorteilhafterweise eine doppelte Auslegung der Überwachungsanordnung vermieden. Jede Transistorstufe gestattet nämlich eine gegen Fehler genützte Überwachung von zwei Grenzwerten einer Spannung.

An Hand eines in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt — zur Erläuterung der Spannungsüber-

wachung —

Fiel eine Schaltungsanordnung mit einem Transistor und

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der die obere und die untere Überwachungsgrenze für die zu prüfende Spannung an je einem Transistor eingestellt wird, und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Steuerung, bei der nach der Erfindung mehrere Spannungen überwacht werden.

An dem Emitter eines Transistors Tr 1 liegt die in ihrer Größe zu überwachende Spannung UU. Der Kollektor des Transistors, an dem der eine Anzeigebzw. Schaltvorrichtung speisende Ausgang A angeschlossen ist. ist über den Arbeitswiderstand RA 1 mit dem Minus-Pol der Versorgungsspannung UB verbunden.

Die Basis des Transistors liegt an einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen K₁, R₁. An den Eingang E des Spannungsteilers wird das Taktsigna! gelegt.

Für die weiteren Betrachtungen zu der F i g. 1 seien der Einfachheit halber folgende Werte vorge geben. Das Taktsignal soll — bezogen auf das Be zugspotential — zwischen — 4 V und OV schwan-

ken. Der Spannungsteiler sei so dimensioniert, daß am Widerstand R. etwa I VoJt abfallt. Der Querstrom durch den Spannungsteiler sei dabei erheblich größer als der Basisstrom. Die Basis-Emitter-Spannung sei vernaehlassigbar. Bei negativer Amplitude des Taktsignals liegt dann an der Basis etwa - 3 Volt, bei positiver Amplitude (O) etwa +1 Volt an.

Hat die zu überwachende Spannung Uü einen Wert, der zwischen + I Volt und -3 Volt liegt, so übertragt der Transistor Tr 1 das Taktsignal, da er bei negativer Amplitude geöffnet und bei positiver Amplitude gesperrt wird.

Ist jedoch die Spannung Uü etwas positiver als

- 1 Volt, so kann der Transistor nicht mehr gesperrt werden, da die Basis stets negativer als der Emitter ist; ist Uü dagegen etwas negativer als — 3 Volt, so wird er durch den Takt nicht mehr geöffnet, da die Basis stets positiver als der Emitter ist.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, bestimmt bei der Anordnung nach F i g. 1 die Amplitude des Taktsignals im wesentlichen das Intervall zwischen den beiden Grenzen, innerhalb derer die zu überwachende Spannung liegen muß; Schwankungen im Takisi-inal beeinflussen daher die Grenzen. Durch den Spannungsteiler kann dabei lediglich die Lage dieses Iniervalls festgelegt werden, d. h. ob es von -MV bis

- 3 V oder z. B. + 2 V bis - 2 V reicht.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 erlaubt dagegen, die Grenzen für die zu überwachende Spannung unabhängig voneinander und unabhängig von der Amplitude des Taktsignals einzustellen. Außerdem ist als Bezugspotential, gegenüber dem die Grenzen festgelegt werden, das Nullpof.ential. also die Nullschiene der Schaltung gewählt, die in üblicher Weise mit dem Gehäuse bzw. der Erde verbunden ist und relativ konstantes Potential besitzt.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 geht aus von der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 und sieht zunächst zusätzlich eine gleichartig aufgebaute Transistorstufe mit dem Transistor 7>.„ dem Arbeitswiderstand RA₁ und den Spannungsteilerwiderständen /?., und A₄ vor, die der Stufe mit dem Transistor Tr, nachgeschaltet ist. Da das Bezugspoter.tial das Nullpotential sein soll, liegt der Emitter des Transistors Tr₂ auf Nullpotential, ebenso wie der Emitter eines vorgeschalteten Transistors '/>., mit dem Arbeitswiderstand RA._t, der mit dem Taktsignal beaufschlagt wird.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnuni: nach Fig. 2 ist folgende: Durch das Taktsignal, das z. B. einem stabilen Multivibrator entnommen wird, wird der Transistor Tr₁ geschaltet. Am Punkt X entsteht dabei ein Taktsignal, das zwischen 0 und annähernd UR schwankt. Bei den angenommenen Werten für die Schaltungsanordnung darf, wie bereits erläutert, die Spannung UU den Wert 4 I Volt gegenüber 0 nicht überschreiten, damit der Transistor Tr₁ noch gesperrt wird.

Dieser Wert, um den die Spannung nach positiven Werten hin abweichen darf, läßt sich durch den Spannungsteiler A₁, R₂ einstellen. Weicht dagegen die Spannung Uü nach negativen Werten hin ab. so ist die Transiätorstufe Tr₂ maßgebend. Hat z. P. UU den Wert — 1 Volt gegenüber 0, so hat bei den angenommenen Werten die Basis des Transistors Tr., im leitenden Zustand von Tr_x den Wert 0. d.h."der Transistor Tr₂ wmj gerade noch gesperrt. Ist dagegen UU negativer als — 1 Volt, so kann Tr., nicht mehr gesperrt werden, da die Basis negativer als der Emitter ist. Der Wert für die negative Abweichung Hißt sich mittels des Spannungsteilers H_n, R_i einstellen.
Wie der Vergleich mit der F i g. I zeigf, sind bei

der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 bei gleicher Beschallung die zulässigen Abweichungen 4-1 V gegenüber einer Differenz von 4VoIt bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Die Grenzen sind damit enger und insbesondere getrennt einstellbar, da

ίο sie nicht mehr von der Taktamplitude abhängen.

' Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 läßt besonders anschaulich eine Gesetzmäßigkeit erkennen, die in mannigfaltiger Weise ausgenutzt werden kann. Zwei Beispiele dazu sollen im folgenden erläutert werden.

Wie bereits erwähnt, darf die zu überprüfende Spannung Uü gegenüber dem Emitter-Bezugspotential des Transistors Tr_% etwa um 1 Volt nach positiven Werten hin abweichen. In umgekehrter Sicht darf natürlich das Emitterpoteniial des Transistors 7r., nur um etwa 1 V nach negativ. .1 Werten gegenüber UiI abweichen. Auf Grund dieser Tatsache läßt sich jedoch z. B. eine gegenseitige Überwachung von mehreren Spannungen durchführen, die jeweils an den

Emitter eines Transistors gehalten sind, wobei auch die Überwachung gegenüber dem Bezugspotential O erfolgen kann, wenn noch weitere Transistorstufen vorgesehen werden. Es läßt sich damit eine fehlergeschützte Überwachung mehrerer Spannungen einer

elektronischen Anlage angeben.

Ein weiteres Beispiel für obige Gesetzmäßigkeit zeigt die Schaltungsanordnung nach Fig. 3.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 geht aus von dem Problem, eine mehrfach vorhandene logische Schaltung auf innere Fehler zu überwachen. Es sind zu diesem Zweck in bekannter Weise jeweils zwei Kanäle S. 5 vorgesehen, die zueinander antivalente Ausgangssignale A, ~Ä liefern. Die Au'gabe ist nun. die beiden Kanäle auf Antivalenz zu überwachen.

Während im bekannten Fall dazu eine logische Schaltung vorgesehen ist. wird bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 aus den antivalenten Ausgangssignalcn eine Gleichspannung abgeleitet, die nach der Erfindung fehlergeschützt überwacht wird.

Es ist zu diesem Zweck für jeweils zwei Kanäle ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen

/?.. /?,.; R.', A_n'; Rr₁", R_n", vorgesehen, der von den Ausgangsspannungen der Kanäle gespeist wird.

Wenn angenommen wird, daß L dem Wert -24 V und O dem Wert O V entspricht, so ist im ordnungsgemäßen Zustand der Kanäle, d. h. beim Vorliegen der Antivalenz, jeweils am Punkt a cine Spannung von 1 2 Volt. Diese Spannung *vird jeweils mit einer Anordnung nach Fig. I überwadit. Die den einzclnen Kanalpaarcn zugeordneten Stufen sind hintereinandergeschaltet, so daß eine Kette gemäß F i g. 2 entsteht. Das Bczugspoteritial ist im Fall der F i g. 3 jedoch nicht die Nullschiene, sondern jeweils die Spannung an den beiden benachbarten Punkten a; die nicht betrachtete zu überwachende Spannung kann in diesem Fall gleichzeitig Bezugspotential für die betrachtete ZL überwachende Spannung sein, da bereits dann, wenn üin Kanal ausfällt, die gesamte Anlage abgeschaltet werden soll.

Um zu vermeiden, daß bei zulässigen Schwankungen in den Versorgungsspannungen, die Schwankungen der Spannungen an den Punkten α zur Folge haben, eine Fehlermeldung ausgelöst wird, sind zu-

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   J. Gegen Fehler gesicherte Überwachungsanordnung für die Größe einer Spannung, bei der die zu überwachende Spannung an eine Elektrode eines Transistors geschaltet ist, der eingangsseitig mit einem vorzugsweise rechteckigen Wechselspannungs- oder Impulssignal (Taktsignal) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, to daß zur Überwachung des antivalenten Zustandes der beiden Kanäle (S₁ 5) einer zweikanaligen zueinander antivalent aufgebauten Steuerung eine Spannungstejlerschaltung (K₅, A₀; K_s', R₀'; K₅", K₈") vorgesehen ist, die von dei Ausgangsspannungen der beiden Kanäle (S; 5) gespeist wird und an der die zu überwachende Spannung abgegriffen wird, an den Emitter des Transistors (TrI) geschaltet ist.
2. 2. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1, *⁰ bei der mehrere Spannungen zu überwachen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen weiteren Transistoren (Tr4, Tr 5), deren Emitter auf einem Bezugspotential Iieujn, mehrere Transistoren (TrI; TrV; TrI") über Spannungsteilerschaltungen K₁, R₂; R₁', R.,'; R₁", R₂") hintereinandergeschaltet sind, an deren Emitter jeweils eine der zu überwachenden Spannungen geschaltet ist.
3. 3. Überwachungsanordnung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotential an eint. Spannungsteilerschaltung (A₃'". R_r'") abgegriffen wird, die von der Spannung beaufschlagt wird, die auch die Spannungsteilerschaltungen (R-, K₀; R,'. K.,/: p.", R_e") für die zu überwachenden Spannungen speist.