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überwachungseinrichtung für elektronische Anlagen Die Erfindung betrifft
eine überwachungsanordnung für elektronische Anlagen, die auf die über-oder Unterschreitung
vorbestimmter Sollwerte von Strömen in verschiedenen, wählbaren Teilen der Gesamtanlage
anspricht und die Anlage abschaltet. Den zu überwachenden Stellen sind lineare überwachungsschaltungen
zugeordnet, die bei Sollwertänderungen nachgeschaltete bistabile Stufen ansteuern.
Derartige überwachungsanordnungen finden z.B. in elektronischen Rechenanlagen Verwendung,
bei denen die fehlerfreie Funktion nur innerhalb vorgegebener Toleranzen der an
den einzelnen Teilen der Anlage liegenden elektrischen Werte von Strom und Spannung
gesichert ist. Zur Erleichterung der Fehlersuche ist es wünschenswert, wenn die
die Abschaltung auslösende überschreitung der vorgegebenen Toleranz angezeigt wird.
Außerdem sollten der Aufwand und der Leistungsbedarf einer derartigen überwachungsschaltung
möglichst gering bleiben.
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Es ist bekannt, in solchen überwachungsanordnungen bistabile Stufen
zu verwenden, die bei überschreitung der zu überwachenden Größen ansprechen und
über ihren Ausgang ein Signal zum Abschalten der Anlage abgeben. Die Ansteuerung
der bistabilen Stufen erfolgt dabei in den bekannten Anordnungen über Zeitkreise
abhängig von einer Differenzspannung, die ein Maß der Abweichung von einem zu überwachenden
Sollwert darstellt.
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Demgegenüber besteht die Erfindung in einer die Fehlersuche erleichternden
und besonders trägheitslosen überwachungseinrichtung, die bei Sollwertsänderungen
von Strömen in vorbestimmten Teilen der Anlage anspricht, indem lineare überwachungsschaltungen
jeweils eine nachgeschaltete bistabile Stufe in den anderen Zustand umschalten,
deren Ausgang auf die Abschaltevorrichtung der Anlage wirkt. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß im zu überwachenden Strompfad ein Widerstand liegt, dessen eines Ende über einen
ersten Basiswiderstand mit der Basis eines ersten Transistors und dessen anderes
Ende über einen zweiten Basiswiderstand mit der Basis eines zweiten Transistors
verbunden ist, daß weiterhin die Serienschaltungen aus je der Emitter-Kollektor-Strecke
und dem entsprechenden Kollektorwiderstand parallel geschaltet und von einer gemeinsamen
Quelle konstanten Stromes gespeist sind, wobei einer der Kollektoren der Transistoren
mit einem Richtleiter verbunden ist, der normalerweise gesperrt ist, so daß eine
Änderung des zu überwachenden Stromes die Stromverteilung auf die beiden Transistoren
beeinflußt und die Ansteuerung der bistabilen Stufe über den Richtleiter bei über-
bzw. Unterschreitung des Sollwerts bewirkt.
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Die direkte Ansteuerung der bistabilen Stufe. über den Richtleiter
erfolgt praktisch trägheitslos. Die Ab-
schaltung der Anlage bei über- bzw.
Unterschreitung bestimmter Sollwerte der zu überwachenden Größen erfolgt in wenigen
Mikrosekunden. Diese Schaltung nach der Erfindung arbeitet damit wesentlich schneller
als die bekannten überwachungsschaltungen, bei denen die RC-Glieder zunächst
aufgeladen werden müssen. In vielen Fällen, z. B. bei elektronischen Rechenmaschinen,
für welche die erfindungsgemäße überwachungseinrichtung speziell entwickelt wurde,
ist das von ausschlaggebender Bedeutung, da auch kurzzeitige Toleranzüberschreitungen
der Sollspannungen bzw. -ströme zu falschen Resultaten führen können und die bekannten
Überwachungseinrichtungen solche Toleranzüberschreitungen nicht berücksichtigen
würden. Zweckmäßig wird die überwachungseinrichtung von einem besonderen Netzgerät
versorgt, so daß auch nach erfolgter Abschaltung das mit der umgeschalteten bistabilenStufe
verbundene Sichtzeichen bestehen bleibt. Eine derartige schnelle Abschaltung wird
insbesondere bei mit Transistoren bestückten Anlagen benötigt.
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Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer beispielhaften Gesamtanordnung einer Überwachungsanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Schaltung zur überwachung eines Stromes auf überschreitung des zulässigen
Wertes nach der Erfindung.
In der in Fig. 1 dargestellten
Gesamtanordnung sollen die einzelnen Netzgeräte N, bis N.,
die eine elektronische Anlage versorgen, auf Einhaltung der Toleranzgrenze der abgegebenen
Ströme und Spannungen überwacht werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist für
jedes der Netzgeräte nur je eine Toleranzgrenze überwacht dargestellt. So
wird für das Netzgerät N, der aus der Klemme U, abgegebene Strom auf Überschreitung
bzw. Unterschreitung des zulässigen Wertes durch Abgriff der am Widerstand R., abfallenden
Spannung von dem Gerät A, überwacht. Ebenso wird die von dem NetzgerätN, gelieferte
Spannung von dem an die Klemme U2 angeschlossenen Gerät A.,
in bekannter Weise auf Überspannung überwaiht, während die von dem Netzgerät N#
gelieferte Spannung U., von dem Gerät A3 in bekannter Weise auf Unterspannung
geprüft wird. Den Geräten A, bis A, ist je ein Flip-Flop herkömmlicher
Bauart nachgeichaltet, der auf das Eintreffen eines von dem betreffenden Gerät gelieferten
Signals hin in den anderen stabilen Zustand umklappt und dadurch ein Signal zu dem
gemeinsamen Verstärker V sendet. Gleichzeitig wird der umgeklappte Zustand des betreffenden
Flip-Flops angezeigt. Der Verstärker V liefert im Ansprechen auf ein auf den im
Sinne einer ODER-Schaltung zusammengeschalteten Eingängen einlaufendes Signal eine
Spannung auf seinen Ausgangsleitungen, die den in den Netzgeräten angeordneten Abschaltorganen
zugeleitet wird. Damit die überwachungseinrichtung auch nach dem Abschalten der
einzelnen Netzgeräte betriebsfähig bleibt, wird sie von einem gesonderten Hilfsge#ät
mit den notwendigen Spannungen versorgt. --Die-in-FigA--dargestellte--Schaltung---zur--über-,
wachung einer Spannung auf Überschreitung des :gdlässigen Wertes wird an die Klemme
U eines "der Netzgeräte und an die 0-Volt-Klemme E anges91ilossen.
Die mit der negatives Potential führienden Klemme U verbundene Zenerdiode
Zi übe 'ägt die volle Änderung der Klemmenspannung ul Abzuü#Tr sp der an der Zenerdiode
stehenden konst#Üten annung auf das PotentiometerP,. Ein z-vyeiter Stromkreis führt
von der KlemmeE über e#fien im Ernitterkreis eine Gegenkopplung be 'kend WiderstandR1,
die Emitter-Kollektor-Stecke des Transistors T, und über einen Widerst#d R, an eine
konstante negative Spannung von #c.S. - 20 Volt. Der Schleifer des Potentiometers
P,/ist über einen Widerstand R 2 mit der Basis des Transistors T, verbunden.
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Wird die an der Klemme, U stehende Spannung negativer gegen
die Klemme E, so nimmt die Stromführung des Transistors Zu, so daß der Kollektor
ein vom Ruhewert gegen d Volt ansteigendes Potential aufweist. Die mit.,'
dem Kollektor verbundene Diode D, liegt in der zugeordneten Eingangsschaltung des
nachgeschalteten Flip-Flops F (Fig. 1) auf einem festen gering negativen
Potential, so daß sie schließlich durch das bei steigender Spannung der zu überwachenden
Klemme ansteigende Potential des Kollektors in den leitenden Zustand gerät. Dadurch
wird der nachgeschaltete Flip-Flop umgeschaltet und löst in der bereits beschriebenen
Weise die Abschaltung der Anlage aus.
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Die, in Fig. 3 dargestellte Schaltung zur Überwachung einer
Spannung auf Unterschreitung des zulässigen Wertes entspricht bis auf die Anordnung
der 1:)#ode D., an Stelle der Diode D, in Aufbau und Wirlungsweise-der-Schaltung
nach Fig. 2. -Die durch eine nparinung-eüitr-etende--Erhöhung des Kgilektoipotentials
auf negativere We - rte-führt--hidr schließlich zum Leitend vrdew-deir-Diode
D, und da zur Um-Der in Fig. 2 dargestellte Schaltkreis zur Überwachung auf
Überschreitung der zulässigen Werte des in einem Hauptkreis fließenden Stromes ist
an die Klemmen B 2 und B 3 eines im Hauptstromkreis angeordneten niederohmigen
WiderstandesR., angeschlossen. Zwei Transistoren T 2 und T 3 sind über einen
gemeinsamen hochohmigen Widerstand R 7 an ein Hilfspotential E, angeschlossen.
Die Kollektoren dieser Transistoren sind über je einen WiderstandRl" und
Ri, an ein negatives fElfspotential E, angeschlossen. Während die Basis des
Transistors T., über den Widerstand R 8 mit der Klemme B 3 verbunden
ist, liegt die Basis des Transistors T2 an einem durch die Widerstände R
9 und R12 gebildeten und zwischen der Klemme B2 und dem negativen lElfspotential
verlaufenden Spannungsteiler.
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Wird der durch den WiderstandR., fließende Strom größer, so wird die
an der Basis des Transistors T, liegende Spannung negativer. Damit übernimmt
der Transistor T, einen größeren Teil des über den WiderstandR7 fließenden
Stromes, so daß der Kollektor dieses Transistors eine positivere Spannung annimmt.
Dadurch gerät schließlich die zum nachgeordneten Flip-Flop führende DiodeD, in den
leitenden Zustand, so daß der Flip-Flop umgeschaltet wird. Die Einstellung der Toleranzgrenze
erfolgt über den veränderbaren WiderstandR 9 des Spannungsteilers.
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Die Abschaltung der Hauptspannungen wird vorteilhaft ohneBetätigung
mechanischerSchaltelemente trägheitslos bewirkt, indem von dem Ausgang des gemeinsamen
Verstärkers Y der Fig. 1 über Dioden solche Spannungen den mit Transistor-Konstanthaltern
versehenen Netzgeräten zugeführt werden, daß die in den Konstanthaltern angeordneten
Regeltransistoren von diesen Spannungen in den Aus-Zustand gesteuert werden.
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Gegen kurzzeitige Abweichungen vom Sollwert kann die überwachungseinrichtung
in einfacher Weise dadurch unempfindlich gemacht werden, daß den einzelnen Teilen
entsprechende Tiefpässe (RC-Glieder) zugeordnet werden.
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Eine derartige überwachungsanordnung ist in der Lage, die zu überwachende
Anlage innerhalb weniger Nfikrosekunden abzuschalten, so daß die in der Anlage benutzten
Transistoren beim Auftreten eines Fehlers keinen Schaden erleiden.