DE1285613B

DE1285613B - Protective device in a circuit arrangement for regulation, control and / or monitoring of an independent variable

Info

Publication number: DE1285613B
Application number: DE1963S0086857
Authority: DE
Inventors: Bruckmoser Ludwig
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-08-22
Filing date: 1963-08-22
Publication date: 1968-12-19

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung bei einer Schaltungsanordnung zur Regelung, Steuerung und/oder Überwachung einer unabhängigen Größe, bestehend aus einer wechselstromgespeisten Brücke, die wenigstens in einem Zweig einen Heißleiter enthält und an deren Nullzweig ein Brückenverstärker angeschaltet ist.The present invention relates to a protection device in a circuit arrangement for regulating, controlling and / or monitoring a independent size, consisting of an AC-powered bridge that is at least contains a thermistor in one branch and a bridge amplifier on its zero branch is turned on.

Anordnungen zur Regelung, Steuerung oder überwachung einer unabhängigen Größe, wie beispielsweise Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Strömungsgeschwindigkeit, Flüssigkeitspegel, können aus einer Brückenschaltung, die im allgemeinen mit Gleichstrom gespeist wird, bestehen, an deren Nullzweig Kontrollorgane geschaltet sind, welche dann beispielsweise noch Stellglieder schalten können. In einen Brückenzweig ist dabei ein temperaturabhängiger Widerstand geschaltet, der als Meßfühler dient und dessen Widerstandsänderungen ein Maß für den Augenblickswert der zu regelnden, zu steuernden oder zu überwachenden Größe sind.Arrangements for regulating, controlling or monitoring an independent Size, such as temperatures, humidity, flow velocity, Liquid levels, can come from a bridge circuit, generally using direct current is fed, exist, at whose zero branch control organs are connected, which then, for example, can still switch actuators. Is in a bridge branch a temperature-dependent resistor connected, which serves as a measuring sensor and whose changes in resistance are a measure of the instantaneous value to be regulated variable to be controlled or monitored.

Oft wird die Forderung gestellt, das temperaturabhängige Element wenig zu belasten. Das bedeutet, daß durch die Brücke nur kleine Ströme fließen dürfen. Damit erhält man aber im Nullzweig kleine Signale, mit denen das Kontrollorgan angesteuert wird. Daraus ergibt sich weiterhin die Forderung, daß das an den Brückennullzweig angeschlossene Organ hochempfindlich sein muß. Sind an den Brückennullzweig transistorisierte Schaltungen angeschlossen, so sind in diesem Fall zwei sich im allgemeinen widersprechende Forderungen gleichzeitig zu erfüllen. Einerseits muß bei Gleichstromschaltungen mit Transistoren die Temperaturdrift in Rechnung gestellt werden, zum. anderen- soll aber die Empfindlichkeit nach oben esagtem genügend gut sein. Zwischen beiden Forderungen ist ein guter Kompromiß kaum herzustellen.Often the demand is made, the temperature-dependent element little to charge. This means that only small currents are allowed to flow through the bridge. In this way, however, small signals are obtained in the zero branch with which the control element is controlled will. This also results in the requirement that the bridge zero branch connected organ must be highly sensitive. Are transistorized at the bridge zero branch Circuits connected, so in this case two are generally contradicting one another To meet demands at the same time. On the one hand, in DC circuits with transistors the temperature drift can be billed for. others- but the sensitivity to the above should be sufficiently good. Between the two A good compromise can hardly be established.

Aus diesem Grund wird die Brücke mit Wechselstrom gespeist, da bei Wechselstrom einerseits die Temperaturdrift nicht kritisch ist und daher andererseits auch hohe Empfindlichkeiten erzielt werden können.For this reason, the bridge is fed with alternating current, since at Alternating current on the one hand the temperature drift is not critical and therefore on the other hand high sensitivities can also be achieved.

Eine Gefahr bei derartigen Anordnungen ist die Zerstörung des temperaturabhängigen Widerstandes oder ein Bruch seiner Zuleitungen. Dann ist nämlich ein Brückenzweig unterbrochen oder aber - elektrisch gesprochen - im Brückenzweig liegt ein unendlich großer Widerstand. Würde beispielsweise die Anordnung mit einem Heißleiter zur Temperaturregelung eingesetzt, so würde eine Unterbrechung des Brückenzweiges, also ein »unendlich großer« Heißleiterwiderstand, einer tiefen Temperatur entsprechen. Das Potential im Nullzweig der Brücke hat dann einen solchen Wert, daß etwaige nachgeschaltete Regelorgane eine Heizeinrichtung dauernd eingeschaltet halten. Die Folge kann eine vollkommene Zerstörung der Heizeinrichtung oder sogar Explosion, etwa eines geheizten Kessels, sein.A danger with such arrangements is the destruction of the temperature-dependent Resistance or a break in its leads. Then there is a bridge branch interrupted or - electrically speaking - in the bridge branch there is an infinite great resistance. For example, the arrangement would be with a thermistor for temperature control inserted, an interruption of the bridge branch, thus an »infinite large «thermistor resistance, correspond to a low temperature. The potential in the zero branch of the bridge then has such a value that any downstream Control organs keep a heating device switched on continuously. The result can be a complete destruction of the heating device or even explosion, for example a heated one Boiler.

Es sind Schutzvorrichtungen bei Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art bekanntgeworden, bei denen zur Durchführung der Schutzfunktion ein zusätzliches temperaturabhängiges Glied sowie wenigstens zwei Wechselstromverstärker vorhanden sind. Derartige Schaltungsanordnungen sind daher insofern nachteilig, da der Schaltungsaufwand zu ihrer Realisierung relativ groß ist. Abgesehen von einem zusätzlichen temperaturabhängigen Element sind mindestens zwei auf Wechselstromschwellen ansprechende Wechselstromverstärker erforderlich, die ihrerseits aufwendig realisierbar sind.There are protective devices in circuit arrangements of the in question standing type became known, in which to carry out the protective function a additional temperature-dependent element and at least two AC amplifiers available. Such circuit arrangements are therefore disadvantageous in that since the circuit complexity for their realization is relatively large. Except for one additional temperature-dependent element are at least two on alternating current thresholds appealing AC amplifiers required, which in turn are expensive to implement are.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der die vorgenannten Nachteile hinsichtlich des Schaltungsaufwandes vermieden werden.The present invention is based on the object of a protective device of the type in question, in which the aforementioned disadvantages with regard to the circuit complexity can be avoided.

Dies wird bei einer Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in beiden Brückenästen gleichstromtrennende Kapazitäten vorgesehen sind, daß über den Heißleiter in Reihe mit dem : Eingang eines Zusatzverstärkers eine Gleichstromquelle geschaltet ist und daß der Ausgang des Zusatzverstärkers so an den Brückenverstärker geschaltet ist, daß der Brückenverstärker bei Drahtbruch am Heißleiter oder bei Ausfall des Heißleiters ein Störsignal abgibt.This is done in accordance with a protective device of the type mentioned at the outset the invention achieved that in both bridge branches direct current separating Capacities are provided that via the thermistor in series with the: input an additional amplifier, a direct current source is connected and that the output of the additional amplifier is connected to the bridge amplifier in such a way that the bridge amplifier emits an interfering signal in the event of a wire break on the NTC thermistor or if the NTC thermistor fails.

An Hand der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of the FIGS. 1 to 3 illustrated embodiments the invention is explained in more detail.

In F i g. 1 ist zunächst der grundsätzliche Aufbau der Schaltungsanordnung dargestellt. Die Widerstände R1, R', R3 und -der Heißleiter HL bilden die Brücke, die an den Klemmen 1 und 2 wechselstrommäßig gespeist wird. Die Kapazitäten Cl und C, in der Brücke verhindern, .daß über die Brücke ein Gleichstrom fließen kann.- An den Punkten 3 und 4 im Nullzweig der Brücke ist ein Brückenverstärker I angeschlossen, dessen Eingang durch die Kapazitäten C3 und C4 gleichstrommäßig entkoppelt ist. Der Eingang des Zusatzverstärkers II liegt einerseits direkt am Brückenpunkt 4 und andererseits über den Widerstand R4 und die Gleichstromquelle. ,Q am Punkt 5, und sein Ausgang ist mit dem Brückenverstärker I verbunden. An den Klemmen 6 und 7 wird das Ausgangssignal des Brückenverstärkers abgenommen.In Fig. 1 the basic structure of the circuit arrangement is shown first. The resistors R1, R ', R3 and the thermistor HL form the bridge, which is fed alternately at terminals 1 and 2. The capacitances Cl and C in the bridge prevent a direct current from flowing across the bridge. A bridge amplifier I is connected to points 3 and 4 in the neutral branch of the bridge, the input of which is DC-decoupled by the capacitances C3 and C4. The input of the additional amplifier II is on the one hand directly at the bridge point 4 and on the other hand via the resistor R4 and the direct current source. , Q at point 5, and its output is connected to the bridge amplifier I. The output signal of the bridge amplifier is picked up at terminals 6 and 7.

Durch diese Schaltung fließt ein Gleichstrom` über den Heißleiter HL und den Zusatzverstärker Il. Durch geeignete Dimensionierung der Stromquelle Q und des Widerstandes R4 bleibt dieser Strom konstant: Solange der Heißleiter HL intakt ist, bleibt der Brückenverstärker I durch den Zusatzverstärker II unbeeinflußt, und es werden am Ausgang des Brückenverstärkers I (Klemmen 6 und 7) die dem jeweiligen Widerstandswert des Heißleiters HL entsprechenden Signale abgegeben.A direct current flows through this circuit via the NTC thermistor HL and the additional amplifier II. By suitably dimensioning the current source Q and the resistor R4, this current remains constant: As long as the NTC thermistor HL is intact, the bridge amplifier I remains unaffected by the additional amplifier II, and the output of the bridge amplifier I (terminals 6 and 7) corresponds to the respective resistance value of the thermistor HL emitted corresponding signals.

Tritt aber durch Zerstörung . des Heißleiters HL oder Bruch seiner Zuleitungen ein Leerlauf im entsprechenden Brückenzweig auf, so ist der Gleichstromweg unterbrochen. Der Zusatzverstärker 1I steuert nun den Brückenverstärker I in einen Betriebszustand, durch den der scheinbar »unendlich große« Heißleiterwiderstand kompensiert wird, d. h., das im Brückennullzweig herrschende Fehlersignal wird durch den Brückenverstärker I nicht übertragen.But occurs through destruction. If the thermistor HL or its leads break open in the corresponding bridge branch, the direct current path is interrupted. The additional amplifier 1I now controls the bridge amplifier I in an operating state by which the apparently "infinitely large" thermistor resistance is compensated, ie the error signal in the bridge zero branch is not transmitted by the bridge amplifier I.

Eine mögliche Ausführungsform des Zusatzverstärkers zeigt die F i g. 2. Der Zusatzverstärker besteht aus dem in Emitterschaltung betriebenen Transistor T, dessen Basis über den Widerstand R5 am Brückenpunkt 4 liegt und ist weiterhin über den Widerstand R, an die Klemme 8 geschaltet, die mit dem Minuspol einer in der Figur nicht dargestellten Stromquelle verbunden ist; ferner ist zwischen die Basis und Erde eine Kapazität C, geschaltet, um Wechselspannungsanteile aus der Brücke vom Transistor abzublocken. Der Emitter des Transistors T liegt am Minuspol der Stromquelle Q und am Erdpunkt des Brückenverstärkers I. Der Kollektor ist an den Brückenverstärker I geschaltet. Im übrigen sind in F i g. 2 gleiche Elemente wie in F i g. 1 mit gleichen Symbolen versehen.One possible embodiment of the additional amplifier is shown in F i G. 2. The additional amplifier consists of the transistor operated in the emitter circuit T, the base of which is via the resistor R5 at the bridge point 4 and continues to be connected via resistor R to terminal 8, which is connected to the negative pole of an in the figure is connected to a power source not shown; furthermore is between the Base and earth have a capacitance C, connected to the alternating voltage components Block the bridge from the transistor. The emitter of the transistor T lies at the negative pole of the current source Q and at the earth point of the bridge amplifier I. The collector is connected to the bridge amplifier I. In addition, in FIG. 2 same elements as in Fig. 1 provided with the same symbols.

Bei vorschriftsmäßig arbeitendem Heißleiter HL erhält die Basis des Transistors T über R4, HL, R5 so hohes positives Potential, daß der Transistor gesperrt ist. Der Ausgang ist daher stromlos, und der Brückenverstärker I bleibt durch die Zusatzverstärkerstufe unbeeinflußt.When the thermistor HL is working properly, the base of the transistor T receives such a high positive potential via R4, HL, R5 that the transistor is blocked. The output is therefore de-energized and the bridge amplifier I remains unaffected by the additional amplifier stage.

Tritt aber eine Unterbrechung im Heißleiterzweig auf, so fließt in die Basis des Transistors T über den Widerstand R6 ein so großer negativer Strom, daß der Transistor voll durchgesteuert wird. Es fließt nun auch im Ausgang ein hoher Strom, so daß der Brückenverstärker durch diesen Strom in den Betriebszustand gesteuert wird, bei dem das an seinem Eingang auftretende Fehlersignal nicht übertragen wird.But if an interruption occurs in the thermistor branch, then flows into the base of the transistor T through the resistor R6 such a large negative current, that the transistor is fully controlled. A higher flow now also flows in the exit Current, so that the bridge amplifier is controlled by this current in the operating state in which the error signal occurring at its input is not transmitted.

Die F i g. 3 zeigt eine weitere günstige Ausführungsform des Zusatzverstärkers. Er besteht aus den beiden in Emitterschaltung betriebenen Transistoren T1 und T2. Der Kollektor des Transistors T1 ist über die Diode D auf die Basis des Transistors T2 geführt. Die Basis des Transistors T1 liegt einerseits direkt am Brückenpunkt 4 und erhält andererseits über den Widerstand R7 positives Potential von der an den Klemmen 8 und 9 angeschlossenen, in der Figur nicht dargestellten Spannungsquelle. Ebenso erhält die Basis des Transistors TZ positives Potential über den Widerstand R8. Der Kollektor des Transistors T1 liegt über den Widerstand R9 am Minuspol der in der Figur nicht dargestellten Hilfsstromquelle. Der Kollektor des Transistors T2 liegt am Minuspol (Klemme 8) der Vorspannungsquelle. Der den Ausgang des Verstärkers bildende Kollektor des Transistors T., ist weiterhin an den Brückenverstärker I angeschältet. Im übrigen sind gleiche Elemente wie in den vorigen Figuren wieder mit gleichen Symbolen bezeichnet.The F i g. 3 shows a further advantageous embodiment of the additional amplifier. It consists of the two emitter-operated transistors T1 and T2. The collector of the transistor T1 is via the diode D to the base of the transistor T2 led. The base of the transistor T1 is on the one hand directly at the bridge point 4 and, on the other hand, receives a positive potential from the on via the resistor R7 the terminals 8 and 9 connected, not shown in the figure voltage source. The base of the transistor TZ also receives a positive potential via the resistor R8. The collector of the transistor T1 is connected to the negative pole of the resistor R9 auxiliary power source not shown in the figure. The collector of the transistor T2 is connected to the negative pole (terminal 8) of the bias voltage source. The output of the amplifier forming the collector of the transistor T., is still connected to the bridge amplifier I. switched on. Otherwise, the same elements as in the previous figures are again denoted by the same symbols.

In dieser Schaltung fließt bei vorschriftsmäßig arbeitendem Heißleiter HL ein Gleichstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T1, welcher von der Stromquelle Q geliefert wird. Der Transistor T1 ist durchgeschaltet und der Transistor T2 gesperrt, da seine Basis über den Widerstand Ra an positivem Potential liegt. Das bedeutet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T., stromlos ist und der Brückenverstärker 1 unbeeinflußt bleibt.In this circuit, when the thermistor HL is working correctly, a direct current flows through the base-emitter path of the transistor T1, which is supplied by the current source Q. The transistor T1 is switched on and the transistor T2 is blocked, since its base is at positive potential via the resistor Ra. This means that the collector-emitter path of the transistor T. is de-energized and the bridge amplifier 1 remains unaffected.

Wird der Heißleiter HL zerstört oder tritt ein Bruch seiner Zuleitungen auf, so ist der Gleichstromweg unterbrochen. Der Transistor T1 wird gesperrt, da seine Basis über den Widerstand R7 nur noch an positivem Potential liegt. Sein Kollektorpotential wird gegen negative Werte verschoben, und der über den Widerstand R9 fließende Strom fließt nun über die Diode D in die Basis des Transistors T2, d. h., der Transistor T2 wird durchgesteuert. Nun fließt auch im Ausgang (Kollektor-Emitter-Strecke) ein Strom, so daß der Brückenverstärker nun derart umgeschaltet wird, daß das an seinem Eingang auftretende Fehlersignal nicht übertragen wird.If the thermistor HL is destroyed or if its supply lines break, the direct current path is interrupted. The transistor T1 is blocked because its base is only at positive potential via the resistor R7. Its collector potential is shifted towards negative values, and the current flowing through the resistor R9 now flows through the diode D into the base of the transistor T2, ie the transistor T2 is turned on. A current now also flows in the output (collector-emitter path), so that the bridge amplifier is switched over in such a way that the error signal occurring at its input is not transmitted.

Bei dieser Ausführungsform des Zusatzverstärkers ist es als vorteilhaft zu betrachten, daß der Erdpunkt des Brückenverstärkers über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T1 niederohmig an die Brücke angekoppelt ist.It is advantageous in this embodiment of the additional amplifier to consider that the ground point of the bridge amplifier via the base-emitter path of the transistor T1 is coupled to the bridge with low resistance.

Claims

Claim: Protection device in a circuit arrangement for regulating, controlling and / or monitoring an independent variable, consisting of an AC-fed bridge which contains a thermistor in at least one branch and a bridge amplifier is connected to the neutral branch, characterized in that in both Bridge branches DC-isolating capacitors (C1, C2) are provided that a direct current source (Q) is connected via the NTC thermistor (HL) in series with the input of an additional amplifier (II) and that the output of the additional amplifier (II) is connected to the bridge amplifier (I. ) is switched so that the bridge amplifier emits an interfering signal in the event of a wire break at the NTC thermistor (HL) or failure of the NTC thermistor (HL).