DE19517492A1 - Analoge Stromschnittstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine analoge Stromschnittstelle, die einen Eingangsstrom in Form eines "live zero"-Sginals in ein zum Nullpunkt symmetrisches Ausgangssignal umwandelt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Automatisierungstechnik ist es üblich, die Ausgangssi­ gnale von Meßumformern in Form eines elektrischen Stromsignals zu übertragen. Bei Vier-Draht-Meßumformern dienen zwei Leitungen zur Übertragung der Versorgungsenergie für den Meßumformer und zwei Leitungen zur Übertragung des Meßsignals. Dabei entspricht ein Ausgangsstrom von 0 bis 20 mA einer Meßgröße von 0 bis 100%. Bei Zwei-Draht-Meßumformern werden die Versorgungsenergie und das Meßsignal über dieselben beiden Leitungen übertragen. Dabei entspricht ein Ausgangsstrom von 4 bis 20 mA einer Meß­ größe von 0 bis 100%. Für die Übertragung der Versorgungsener­ gie zum Meßumformer steht der Grundstrom in Höhe von 4 mA zur Verfügung.

Tritt zwischen dem Meßumformer und einer elektrischen Schaltung zur Auswertung und/oder Verknüpfung mit anderen Signalen eine Unterbrechung einer Leitung oder ein Kurzschluß zwischen den Leitungen auf, ist der Strom, der der Auswertungsschaltung zuge­ führt ist, Null. Ein Stromwert, der außerhalb des Bereiches von 4 mA bis 20 mA liegt, weist auf eine Störung hin. Da einem Meß­ wert von 0% ein von Null verschiedener Wert des Ausgangssi­ gnals, z. B. 4 mA, zugeordnet ist, spricht man von einem "live­ zero"-Signal.

Einstellbare Stromquellen, deren Ausgangsstrom z. B. zwischen 4 mA und 20 mA liegt, werden u. a. als Sollwertgeber für Regel­ einrichtungen verwendet.

Für die Auswertung und Verknüpfung von elektrischen Signalen ist es vorteilhaft, wenn sie in Form von Spannungen vorliegen. Diese Spannungen können von analogen Rechenverstärkern auf einfache Weise weiterverarbeitet werden.

Stromsignale in der Form von "live-zero"-Signalen weisen nur eine Polarität auf. Wird ein Signal benötigt, das zum Nullpunkt symmetrisch ist, z. B. +10 V bis -10 V für den Bereich von 4 mA bis 20 mA des Eingangsstroms, wobei eine Ausgangsspannung von 0 V einem Eingangsstrom von 12 mA entspricht, wird dem Eingangs­ signal ein Korrektursignal überlagert, das den Nullpunkt des Ausgangssignals entsprechend verschiebt. Diese Verschiebung gilt aber nur für eine Wirkungsrichtung, d. h. für eine fallende Kenn­ linie oder für eine steigende Kennlinie bei steigendem Eingangs­ strom. Der Eingangsstrom darf deshalb nur in einer Richtung über die Stromschnittstelle fließen. Ein Vertauschen der Eingangs­ klemmen ist nicht zulässig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine analoge Strom­ schnittstelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die wahl­ weise eine fallende oder eine steigende Kennlinie aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Der Eingangsstrom darf in beiden Richtungen über die Stromschnittstelle fließen. Bei einer Umpolung der Ein­ gangsklemmen wird bei gleichen Eingangssignalen die Wirkungs­ richtung umgekehrt, ohne daß Einstellungen der Stromschnitt­ stelle geändert zu werden brauchen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Unterschreitet der Betrag des Ausgangssignals des ersten Rechenverstärkers einen vorgebbaren Schwellenwert, der kleiner als der dem Arbeitsbe­ reich des Eingangsstroms entsprechende Minimalwert ist, erfolgt eine Störungsmeldung. Bei der Störung kann es sich um eine Unter­ brechung oder einen Kurzschluß der Leitungen zwischen dem Strom­ geber und der Stromschnittstelle handeln. In diesem Fall fließt der Strom Null über den Eingang der Stromschnittstelle.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie­ len näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen analogen Stromschnittstelle und

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen analogen Stromschnittstelle.

Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen analogen Stromschnitt­ stelle. Nachfolgend wird davon ausgegangen, daß der Strom­ schnittstelle ein Eingangsstrom zugeführt ist, dessen Arbeitsbe­ reich zwischen 4 mA und 20 mA liegt, und daß die Stromschnitt­ stelle ein Ausgangssignal in Form einer Spannung mit einem Ar­ beitsbereich von -10 V bis +10 V für eine steigende Kennlinie sowie mit einem Arbeitsbereich von +10 V bis -10 V für eine fallende Kennlinie abgibt. Die Erfindung ist nicht auf die ange­ gebenen Werte beschränkt, sie dienen nur zu Erläuterung der Er­ findung.

Über einen Widerstand 1, der über nicht dargestellte Leitungen mit einem ebenfalls nicht dargestellten Stromgeber verbunden ist, fließt von einer Eingangsklemme 2 ein Eingangsstrom Ie+ zu einer weiteren Eingangsklemme 3. Die Richtung des Eingangsstro­ mes Ie+ ist durch einen schwarz ausgefüllten Pfeil dargestellt. Der Eingangsstrom Ie+ hat einen Arbeitsbereich von 4 mA bis 20 mA. Die an dem Widerstand 1 abfallende Spannung ist einem po­ tentialfreien Differenzeingang eines ersten Rechenverstärkers 4 zugeführt. Der Rechenverstärker 4 enthält einen Operationsver­ stärker 5 sowie vier Widerstände 6, 7, 8 und 9. Die Ausgangs­ spannung des Rechenverstärkers 4 ist mit U₄ bezeichnet, sie ist gegenüber der an dem Widerstand 1 abfallenden Spannung inver­ tiert. Der Verstärkungsfaktor ergibt sich in bekannter Weise aus der Dimensionierung der Widerstände 6 bis 9. Bei einem Eingangs­ strom Ie+, der von der Eingangsklemme 2 zur Eingangsklemme 3 fließt, ist die Spannung U₄ negativ. Dem Arbeitsbereich des Ein­ gangsstroms Ie+ von 4 mA bis 20 mA entspricht ein Bereich der Spannung U₄ von -0,2 V bis -1,0 V. Die Spannung U₄ ist einem zweiten Rechenverstärker 10 zugeführt. Der Rechenverstärker 10 ist als invertierender Summierverstärker ausgebildet. Er enthält einen Operationsverstärker 11, drei Eingangswiderstände 12, 13, 14 und einen Rückführwiderstand 15. Die Ausgangsspannung des Re­ chenverstärkers 10 ist mit U₁₀ bezeichnet, sie ist gegenüber den den Widerständen 12 bis 14 zugeführten Spannungen invertiert. Der Verstärkungsfaktor des Rechenverstärkers ist durch die Wi­ derstände 12 und 15 bestimmt.

Die Spannung U₄ ist über eine Leitung 16 dem Eingang einer Kom­ paratorschaltung 17 mit zwei Operationsverstärkern 18 und 19 zu­ geführt. Der Operationsverstärker 18 vergleicht die Spannung U₄ mit einer positiven Schwellenwertspannung +U_S. Der Operations­ verstärker 19 vergleicht die Spannung U₄ mit einer negativen Schwellenwertspannung -U_S. Die Schwellenwertspannungen +U_S und -U_S werden an zwei Spannungsteilern abgegriffen. Der eine Span­ nungsteiler besteht aus zwei Widerständen 20 und 21 und liegt an einer Spannung +U_ref. Der andere Spannungsteiler besteht aus zwei Widerständen 22 und 23 und liegt an einer Spannung U_ref. Die Schwellenwertspannungen +U_s und -U_S sind betragsmäßig gleich. Sie sind so gewählt, daß sie einem Wert der Spannung U₄ entsprechen, der sich einstellt, wenn der Eingangsstrom Ie+ kleiner als der Minimalwert des Arbeitsbereiches ist. In diesem Beispiel wurde davon ausgegangen, daß der Arbeitsbereich des Eingangsstroms Ie+ zwischen 4 mA und 20 mA liegt. Die Schwellen­ wertspannungen +U_S und -U_S sind so gewählt, daß sie dem halben Minimalwert des Arbeitsbereiches entsprechen, also 2 mA in dem hier betrachteten Beispiel. Die Schwellenwertspannungen ergeben sich damit zu +U_S = 0,1 V und -U_S = -0,1 V. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 18 ist einem weiteren Spannungsteiler aus zwei Widerständen 24 und 25 zugeführt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 25 ist über eine Leitung 26 mit dem Gate- Anschluß eines ersten MOS-FET-Schalters 27 verbunden. Die Aus­ gangsspannung des Operationsverstärkers 19 ist einem weiteren Spannungsteiler aus zwei Widerständen 28 und 29 zugeführt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 28 und 29 ist über eine Leitung 30 mit dem Gate-Anschluß eines zweiten MOS-FET-Schalters 31 ver­ bunden. Der MOS-FET-Schalter 27 verbindet den Widerstand 14 im geschlossenen Zustand mit einer konstanten negativen Spannung -U_ref. Der MOS-FET-Schalter 31 verbindet den Widerstand 13 im geschlossenen Zustand mit einer konstanten positiven Spannung +U_ref.

Fließt der Strom +Ie von der Eingangsklemme 2 zur Eingangsklemme 3, ist die Spannung U₄ wegen der invertierenden Arbeitsweise des Rechenverstärkers negativ. Die Ausgangsspannung des Operations­ verstärkers 18 ist die negative Betriebsspannung, da die seinem invertierenden Eingang zugeführte Spannung +U_S größer als die seinem nichtinvertierenden Eingang zugeführte negative Spannung U₄ ist. Dem Gate-Anschluß des MOS-FET-Schalters 27 ist über die Leitung 26 eine negative Spannung zugeführt, der MOS-FET-Schal­ ter 27 ist geöffnet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstär­ kers 19 ist die positive Betriebsspannung, da die seinem inver­ tierenden Eingang zugeführte negative Spannung U₄ kleiner als die seinem nicht invertierenden Eingang zugeführte Spannung -U_S ist. Die Spannungen +U_S und -U_S wurden - wie oben ausgeführt - so gewählt, daß sie betragsmäßig kleiner als die Spannung U₄ sind. Dem Gate-Anschluß des MOS-FET-Schalters 31 ist über die Leitung 30 eine positive Spannung zugeführt, die ihn in den lei­ tenden Zustand schaltet. Dem invertierenden Eingang des Operati­ onsverstärkers 11 des invertierenden Rechenverstärkers 10 ist über den Widerstand 12 die negative Spannung U₄ und über den Widerstand 13 die positive Spannung +U_ref zugeführt. Die Span­ nung +U_ref und der Widerstand 13 sind so gewählt, daß in dem be­ trachteten Beispiel bei einem Eingangsstrom von 12 mA (entsprechend 50% des Eingangssignals) die Ausgangsspannung U₁₀ des zweiten Rechenverstärkers 10 Null Volt ist. Bei einem Ein­ gangsstrom von 4 mA ist die Spannung U₁₀ = -10 V und bei einem Eingangsstrom von 20 mA ist die Spannung U₁₀ = +10 V. Bei stei­ gendem Eingangsstrom steigt auch die Ausgangsspannung; die Stromschnittstelle hat bei einem Eingangsstrom Ie+, der von der Eingangsklemme 2 zur Eingangsklemme 3 fließt, eine steigende Kennlinie.

Wird eine fallende Kennlinie der Stromschnittstelle gewünscht, sind die Eingangsklemmen 2 und 3 zu vertauschen. Der Eingangs­ strom Ie- fließt in diesem Fall von der Eingangsklemme 3 zur Eingangsklemme 2. Die Richtung des Eingangsstroms Ie- ist durch einen weiß ausgefüllten Pfeil dargestellt. Bei einem Eingangs­ strom Ie-, der vom der Eingangsklemme 3 zur Eingangsklemme 2 fließt, ist die Spannung U₄ am Ausgang des invertierenden Re­ chenverstärkers 4 positiv. Dem Arbeitsbereich des Eingangsstro­ mes Ie- von -4 mA bis -20 mA entspricht ein Bereich der Spannung U₄ von +0,2 V bis +1,0 V. Die Komparatorschaltung 17 vergleicht die positive Spannung U₄ mit den Schwellenspannungen +U_S und -U_S. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 19 ist die negative Betriebsspannung, da die seinem invertierenden Eingang zugeführte positive Spannung U₄ größer ist als die seinem nicht invertierenden Eingang zugeführte Spannung -U_S. Dem Gate-An­ schluß des MOS-FET-Schalters 30 ist über die Leitung 30 eine ne­ gative Spannung zugeführt, der MOS-FET-Schalter 31 ist geöffnet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 18 ist die posi­ tive Betriebsspannung, da die seinem invertierenden Eingang zu­ geführte Spannung +U_S kleiner ist als die seinem nicht inver­ tierenden Eingang zugeführte positive Spannung U₄. Dem Gate-An­ schluß des MOS-FET-Schalters 27 ist über die Leitung 26 eine positive Spannung zugeführt, die ihn in den leitenden Zustand schaltet. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 des invertierenden Rechenverstärkers 10 ist über den Wider­ stand 12 die positive Spannung U₄ und über den Widerstand 14 die negative Spannung -U_ref zugeführt. Die Spannung -U_ref und der Widerstand 14 sind so gewählt, daß in dem betrachteten Beispiel bei einem Eingangsstrom von -12 mA (entsprechend 50% des Ein­ gangssignals) die Ausgangsspannung U₁₀ des zweiten Rechenver­ stärkers 10 Null Volt ist. Bei einem Eingangsstrom von -4 mA ist die Spannung U₁₀ = +10 V und bei einem Eingangsstrom von -20 mA ist die Spannung U £¢ = -10 V. Bei betragsmäßig steigendem Ein­ gangsstrom fällt die Ausgangsspannung, die Stromschnittstelle hat bei einem Eingangsstrom, der von der Eingangsklemme 3 zur Eingangsklemme 2 fließt, eine fallende Kennlinie.

Je nachdem, in welcher Richtung der Eingangsstrom über die Ein­ gangsklemme 2 und 3 fließt, erhält man eine steigende oder fal­ lene Kennlinie der Stromschnittstelle.

Die Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen analogen Stromschnitt­ stelle. Der erste Rechenverstärker 4 weist den gleichen Aufbau wie in der Fig. 1 auf. Der zweite Rechenverstärker 10′ weist im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der zweite Rechenverstärker 10 der Fig. 1 auf. Die Widerstände 13 und 14 sind in der Fig. 2 durch einen Widerstand 13′ ersetzt. Die Ausgangsspannung U₄ des ersten Rechenverstärkers 4 ist einem ersten Eingang des zweiten Rechenverstärkers 10′ zugeführt und über die Leitung 16 dem Eingang einer Komparatorschaltung 17′. Die Komparatorschal­ tung 17′ weist einen ersten Operationsverstärker 32 auf, dessen nicht invertierendem Eingang die Schwellenwertspannung +U_S zuge­ führt ist. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 32 ist die Spannung U₄ zugeführt. Die Komparatorschaltung 17′ weist einen zweiten Operationsverstärker 33 auf, dessen nicht invertierendem Eingang die Schwellenwertspannung -U_S zugeführt ist. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 33 ist die Spannung U₄ zugeführt. Die Ausgänge der Operationsverstärker 32 und 33 sind über Dioden 34 bzw. 35 mit einer Leitung 36 ver­ bunden.

Die Leitung 36 verbindet den Ausgang der Komparatorschaltung 17′ mit einer Schalteinrichtung 37, die in Abhängigkeit von der Po­ larität der Ausgangsspannung der Komparatorschaltung 17′ eine positive oder negative Spannung +U_ref bzw. -U_ref auf einen wei­ teren Eingang des zweiten Rechenverstärkers 10′ schaltet. Von dem Ausgang der Komparatorschaltung 17′ führt eine Leitung 38 zu einer Meldeeinrichtung 39.

Bei einem Eingangsstrom Ie+ der Stromschnittstelle, der von der Eingangsklemme 2 zu der Eingangsklemme 3 fließt, ist die Span­ nung U₄ negativ. Die Richtung des Eingangsstroms Ie+ ist durch einen schwarz ausgefüllten Pfeil dargestellt. Die Ausgangsspan­ nung des Operationsverstärkers 32 ist die positive Betriebsspan­ nung, da die seinem invertierenden Eingang zugeführt negative. Spannung U₄ kleiner als die seinem nicht invertierenden Eingang zugeführte Spannung +U_S ist. Die Ausgangsspannung des Operati­ onsverstärkers 33 ist die positive Betriebsspannung, da die sei­ nem invertierenden Eingang zugeführte negative Spannung U₄ klei­ ner ist als die seinem nicht invertierenden Eingang zugeführte Spannung -U_S. Von dem Ausgang des Operationsverstärkers 33 fließt über die Diode 35, die Leitung 36, einen Widerstand 40 der Schalteinrichtung 37 und den Widerstand 13′ ein Strom zu dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11. Der inver­ tierende Eingang des Operationsverstärkers 11 liegt praktisch auf Nullpotential. Die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungs­ punkt der Dioden 34 und 35 ist die um die Flußspannung der Diode 35 verminderte positive Betriebsspannung. Da die Ausgangsspan­ nung des Operationsverstärkers 32 die positive Betriebsspannung ist, sperrt die Diode 34.

Die Schalteinrichtung 37 enthält zusätzlich zu dem Widerstand 40 zwei Operationsverstärker 41 und 42 sowie zwei Dioden 43 und 44. Dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 41 ist die Spannung -U_ref zugeführt und dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42 ist die Spannung +U_ref zugeführt. Die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 41 und 42 sind mit dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Widerstände 40 und 13′ verbunden.

Ist die Spannung U₄ negativ, dann ist - wie oben erläutert - die Ausgangsspannung der Komparatorschaltung 17′ positiv. Die Span­ nung an den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 41 und 42 ist positiv. Die Ausgangsspannung des Operationsverstär­ kers 41 ist die negative Betriebsspannung, da die Spannung an seinem invertierenden Eingang größer als die Spannung -U_ref an seinem nicht invertierenden Eingang ist. Die Diode 43 sperrt. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 42 ist über die Diode 44 auf seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt, d. h. die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 42 stellt sich so ein, daß die Spannung an dem invertierenden Eingang gleich der Spannung +U_ref ist. Damit ist dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 des invertierenden Rechenverstärkers 10′ über den Widerstand 12 die negative Spannung U₄ und über den Widerstand 13′ die positive Spannung +U_ref zugeführt. Wie in der Fig. 1 ergibt sich eine steigende Kennlinie zwischen Eingangs­ strom und Ausgangsspannung der Stromschnittstelle, wenn der Eingangsstrom Ie+ von der Eingangsklemme 2 zu der Eingangsklemme 3 fließt.

Eine fallende Kennlinie ergibt sich, wenn der Eingangsstrom Ie- von der Eingangsklemme 3 zur Eingangsklemme 2 fließt. Die Rich­ tung des Eingangsstroms Ie- ist durch einen weiß aus gefüllten Pfeil dargestellt. Die Spannung U₄ ist positiv. Die Ausgangs­ spannung des Operationsverstärkers 33 ist die negative Betriebs­ spannung, da die seinem invertierenden Eingang zugeführte posi­ tive Spannung U₄ größer als die seinem nicht invertierenden Ein­ gang zugeführte Spannung -U_S ist. Die Ausgangsspannung des Ope­ rationsverstärkers 32 ist die negative Betriebsspannung, da die seinem invertierenden Eingang zugeführte positive Spannung U₄ größer als die seinem nicht invertierendn Eingang zugeführte Spannung +U_S ist. Von dem praktisch auf Nullpotential liegenden invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 fließt ein Strom über den Widerstand 13′, den Widerstand 40 und die Diode 34 zur negativen Betriebsspannung. Die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Dioden 34 und 35 ist um die Flußspannung der Diode 34 größer als die negative Betriebs­ spannung. Da die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 33 die negative Betriebsspannung ist, sperrt die Diode 35. Die Spannung an den invertierenden Eingängen der Operationsver­ stärker 41 und 42 ist negativ. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 42 ist die positive Betriebsspannung, da die Spannung an seinem invertierenden Eingang kleiner als die Spannung +U_ref an seinem nicht invertierenden Eingang ist. Die Diode 44 sperrt. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 41 ist über die Diode 43 auf seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt, d. h. die Ausgangsspannung des Operations­ verstärkers 41 stellt sich so ein, daß die Spannung an dem invertierenden Eingang gleich der Spannung U_ref ist. Damit ist dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 des Re­ chenverstärkers 10′ über den Widerstand 12 die positive Spannung U₄ und über den Widerstand 13′ die negative Spannung -U_ref zuge­ führt. Wie in der Fig. 1 ergibt sich eine fallende Kennlinie zwischen Eingangsstrom und Ausgangsspannung der Stromschnitt­ stelle, wenn der Eingangsstrom Ie- von der Eingangsklemme 3 zu der Eingangsklemme 2 fließt.

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, daß der Eingangsstrom als "live zero"-Signal einen Wert zwischen einem Minimalwert, z. B. 4 mA und einem Minimalwert, z. B. 20 mA, annimmt. Tritt eine Un­ terbrechung einer Leitung zwischen dem Stromgeber und der Strom­ schnittstelle auf, fließt kein Strom über die Stromschnitt­ stelle. Das gleiche gilt, wenn ein Kurzschluß zwischen den von dem Stromgeber zur Stromschnittstelle führenden Leitungen auf­ tritt. In diesem Fall ist die Ausgangsspannung U₄ des invertie­ renden Verstärkers 4 Null Volt. Die Ausgangsspannung des Opera­ tionsverstärkers 32 ist jetzt die positive Betriebsspannung, da die Spannung U₄ am invertierenden Eingang kleiner als die Span­ nung +U_S am nicht invertierenden Eingang ist. Die Ausgangsspan­ nung des Operationsverstärkers 33 ist die negative Betriebsspan­ nung, da die Spannung U₄ am invertierenden Eingang größer als die Spannung -U_S am nicht invertierenden Eingang ist. Die Dioden 34 und 35 sind in Sperrichtung beaufschlagt. Die Spannung auf der Leitung 36 ist Null Volt. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 ist über den Widerstand 12 und über den Widerstand 13′ die Spannung Null Volt zugeführt. Damit ist die Ausgangsspannung U_10′ der Stromschnittstelle ebenfalls Null Volt. Diese Spannung entspricht einem Eingangssignal von 50%. Ein von der Spannung U_10′ angesteuertes Stellglied wird in seine Mittellage gefahren.

Wie oben ausgeführt, ist im normalen Betrieb die Spannung auf der Leitung 36 positiv oder negativ. Nur im Störungsfall ist die Spannung auf der Leitung 36 Null Volt. Dieser Zusammenhang wird zur Störungsmeldung ausgenutzt. Solange der Meldeeinrichtung 39 über die Leitung 38 eine positive oder eine negative Spannung zugeführt ist, erfolgt keine Störungsmeldung. Erhält die Melde­ einrichtung 39 im Störungsfall keine Spannung mehr, schließt ein in der Fig. 2 nicht dargestellter Schalter, der von der Span­ nung auf der Leitung 38 gesteuert ist, und verbindet eine Lampe 45 mit der Betriebsspannung. Die leuchtende Lampe 45 signali­ siert das Auftreten einer Störung. Zusätzlich zu oder anstelle der optischen Störungssignalisierung ist eine akustische Stö­ rungssignalisierung möglich. Ebenso ist es möglich, das Stö­ rungssignal einer Steuerschaltung zur weiteren Signalverknüpfung zuzuführen.

Claims (7)

1. Analoge Stromschnittstelle, die einen Eingangsstrom in Form eines "live zero"-Signals in ein zum Nullpunkt symmetri­ sches Ausgangssignal umwandelt, mit einem ersten analogen Re­ chenverstärker, der den Eingangsstrom oder die an einem von dem Eingangsstrom durchflossenen Widerstand abfallende Spannung in ein dem Eingangsstrom proportionales analoges Ausgangssignal um­ formt, mit einem zweiten analogen Rechenverstärker, der dem ana­ logen Ausgangssignal des ersten Rechenverstärkers ein den Null­ punkt des Ausgangssignals der Stromschnittstelle verschiebendes Offsetsignal überlagert, insbesondere für die Umwandlung des Ausgangsstroms eines Stromgebers in ein Eingangssignal für eine elektrische Verknüpfungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorzeichen des dem zweiten Rechenverstärker (10; 10′) zuge­ führten Offsetsignals (+U_ref, -U_ref) an die Flußrichtung des Eingangsstroms (Ie+, Ie-) angepaßt ist.

2. Stromschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Rechenverstärkers (4) einer Komparatorschaltung (17; 17′) zugeführt ist und daß das Ausgangssignal der Komparatorschaltung (17; 17′) Schalter (27 und 31; 41, 43 und 42, 44) steuert, die in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Ausgangssignals (U₄) des ersten Rechenver­ stärkers (4) dem zweiten Rechenverstärker (10; 10′) ein posi­ tives Referenzsignal (+U_ref) oder ein negatives Referenzsignal (-U_ref) als Offsetsignal zuführen.

3. Stromschnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Komparatorschaltung (17; 17′) ein erstes Aus­ gangssignal (positive Spannung auf der Leitung 26; negative Spannung auf der Leitung 36) abgibt, wenn das Ausgangssignal (U₄) des ersten Rechenverstärkers (4) positiv und größer als ein vorgebbarer Schwellenwert (+U_S) ist, und daß die Komparator­ schaltung (17; 17′) ein zweites Ausgangssignal (positive Spannung auf der Leitung 30; positive Spannung auf der Leitung 36) abgibt, wenn das Ausgangssignal (U₄) des ersten Rechenver­ stärkers (4) negativ und sein Betrag größer als der Betrag des vorgebbaren Schwellenwerts (-U_S) ist, wobei der Betrag des vor­ gebbaren Schwellenwerts (+U_S, -U_S) kleiner gewählt ist als der dem Arbeitsbereich des Eingangsstroms (Ie+, Ie-) entsprechende Minimalwert.

4. Stromschnittstelle nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsstrom (Ie+, Ie-) über einen Widerstand (1) fließt, daß der erste Rechenverstärker (4) einen potentialfreien Differenzeingang aufweist, daß die An­ schlüsse des Widerstandes (1) mit dem Differenzeingang des er­ sten Rechenverstärkers (4) verbunden sind, daß der zweite Re­ chenverstärker (10, 10′) ein Summierverstärker ist, daß der Aus­ gang des ersten Rechenverstärkers (4) mit einem ersten Eingang des zweiten Rechenverstärkers (10; 10′) und mit dem Eingang der Komparatorschaltung (17, 17′) verbunden ist, und daß die von der Komparatorschaltung (17, 17′) angesteuerten Schalter (27 und 31; 41, 43 und 42, 44) Offsetspannungen (+U_ref, -U_ref) entgegenge­ setzter Polarität auf einen weiteren Eingang des zweiten Rechen­ verstärkers (10, 10′) auf schalten.

5. Stromschnittstelle nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Rechenverstärker (4, 10; 4, 10′) inver­ tierende Verstärker sind, daß beim Auftreten des ersten Aus­ gangssignals der Komparatorschaltung (17; 17′) ein erster Schal­ ter (27; 41, 43) schließt, der dem weiteren Eingang des zweiten Rechenverstärkers (10; 10′) eine negative Spannung (-U_ref) zu­ führt, und daß beim Auftreten des zweiten Ausgangssignals der Komparatorschaltung (17; 17′) den zweiten Schalter (31; 42, 44) schließt, der dem zweiten Eingang des zweiten Rechenverstärkers (10, 10′) eine positive Spannung (+U_ref) zuführt.

6. Stromschnittstelle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung (17′) ein drittes Ausgangssignal (0 Volt) abgibt, wenn der Betrag des Aus­ gangssignals (U₄) des ersten Rechenverstärkers (4) kleiner als der Betrag des vorgebbaren Schwellenwerts (+U_S, -U_S) ist.

7. Stromschnittstelle nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang des Komparators (17′) mit einer Melde­ einrichtung (39) verbunden ist.