DE2038217A1 - Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen UEberwachung mehrerer Spannungen auf Unter- und/oder UEberschreitungen eines vorgegebenen Sollpegels - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Spannungen auf Unter- und/oder Überschreitungen eines vorgegebenen SollPegels Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Spannungen auf Unter- und/ oder Überschreitungen eines vorgegebenen Sollpegels unter Verwendung eines Komparators, dem die zu überwachenden Spannungen über Dioden zugeführt sind.
• Bekannte Schaltungen zur Plus-Minus-Uberwachung einer Spannung haben den Nachteil, daß die Spannungsabweichungen gleichzeitig über einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Weg an eine Grenzwert stufe geführt werden. So ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1 296 211 ein Grenzwertdetektor für Vielfachüberwachungen beschrieben, bei dem Jeder Eingang an einen Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Ausgang geführt ist. Die Ausgänge sind über eine z.B. aus Dioden gebildete ODER-Schaltung verknüpft und an eine Grenzwert schaltung geführt. Die Einstellung der Ansprechpunkte erfolgt durch Referenzspannungen und die gewählte Verstärkung.
• Aus der deutschen Patentschrift 1 289 557 ist schließlich auch noch eine Schaltung bekannt, bei der die für das Realisieren eines positiven und negativen Grenzwertes notwendige Vorzeichenuinkehr in der zu überwachenden Baugruppe erfolgt. Dort müssen dann allerdings zwei Uberwachungsgleichspannungen an den Grenzwertdetektor geführt werden.
• Aufgabe der vorliegenden Ereindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Spannungen auf Unter- und/oder Überschreitung eines vorgegebenen Sollpegels zu schaffen, bei der entsprechende Inversionsstufen nicht bendtigt werden und die zugleich einfach in ihrem Aufbau und zuverlässig in der Überwachung der entsprechenden Spannung ist.
• Die Schaltungsanordnung wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die Referenzpotentiale für die Unter-und Überspannungsgrenze jeweils an einem Pol von Referenzdioden liegen, denen über ohmsche Widerstände eine jZchc Vorspannung zugeführt ist, daß sie im Normalbetrieb drchlässig sind, daß entsprechend der Zahl der zu tberwachenden Spannungen Diodenpaare zur Entkopplung vorhanden und, die eingangsseitig mit entgegengesetzten Elektroden und mit jeweils einem Pol der zu Uberwachenden Spannungen verbunden sind und bei denen der ausgangsseitige Pol der einen Entkopplungsdiode eines Diodenpaares Jeweils an den Verbindungspunkt der Referenzdiode und des ohmschen Widerstandes für das positivere Referenzpotential und der aus gangsseitige Pol der anderen Entkopplungsdiode des Diodenpaares an den Verbindungspunkt der Referenzdiode und des ohmschen Widerstandes für das negativere Referenzpotential geführt ist, eo daß die Diodenpaare zur Entkopplung im Normaliall gesperrt sind, daß parallel zum ohmschen Widerstand für die eine Referenzdiode ein Spannungsteiler legt, an dessen Mittelabgriff der eine Eingang des Komparators geführt ist, während der andere Eingang des Komparators mit dem Verbindungspunkt der anderen Referenzdiode und des zugehörigen Wideratandes verbunden ist.
• Dadurch erhält man den Vorteil, daß sämtliche fUr ein Trägerfrequenzsystem erzeugten Trägerpilote und Steuert pegel mit einer Vielfachüberwachung gemeinsu überwacht und bei Ausfall auf Ersatz geschaltet werden können, ohne daß ein unverhältnismäßig ober Aufwand an Bauteilen notwendig ist. Die gegenseitige Beeinflussung der Alarmachwelle durch mehrere an der Grenze des Tolerazbereiches liegende Eingangsspannungen ist gegenüber bekannten Anordnungen erheblich vermindert. Durch die geringen auftretenden Offset-Spannungen und -ströme wird eine hohe Genauigkeit der Ansprechpunkte bei hoher Zuverlässigkeit ud geringem Platzbedarf erreicht. Für die Plus-Minus-Überwachung eines Pegels ist jeweils nur eine tfberwachungsgleichspannung erforderlich und eine besondere Inversionsstufe fürdie Vorzeichenumkehr entflällt.
• Zur Kompensation der Schwellenspannung der Dioden zur Entkopplung und zur Kompensation, ihres Temperaturgangs ist es vorteilhaft, diesen Kompensationsdioden, denen über ohmsche Widerstände ein eingeprägter Strom zugeführt ist, in entgegengesetzter Polrichtung in Reihe zu schalten.
• Anstelle der Kompensationsdioden lössen sich hierzu auch Transistoren verwenden.
• Will man ein einmal ausgelöstes Ansprechen des Komparators speichern, so läßt sich die Schaltunganordnung nach der Erfindung auch derart ausgestalten, daß der Ausgang des Komparators Uber eine Rückkopplungsdiode mit einem der Verbindungepunkte von Referenzdiode und ohmschen Wider stand verbunden ist. Anstelle einer Diode läßt sich auch die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors verwenden dessen Basis über einen ohmschen Widerstand und einen nahal ter an Masse legbar ist.
• Zur Auihebung der Speicherung kann jeweils ein Eingang des Komparators über eine Parallelschaltung aus Kondensator und ohmeschen Widerstand und einer Taste mit Brennpotential verbindbar sein.
• Zum Zwecke des Kurzschließens von Störimpulsen läßt sich zwischen den beiden Eingängen des Komparators ein weiterer Kondensator einschalten.
• Zur Vermeidung von zusätzlichen Spannungsteilern für verschiedene Ansprechschwellen kann die Schaltungsanordnung nach der Erfindung auch derart ausgebildet sein, daß die von den zu überwachenden Baugruppen abgegebenen Sollwerte der Überwachungsgleichspannung unterschiedlich sind.
• Die Anordnung nach der Erfindung ist zugleich so ausgelegt, daß der Komparator auch in integrierter Schalt technik aufgebaut sein kann. Sie ermöglicht, dessen besondere Vorteile auszunützen.
• An Hand der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 3 bis 5 sowie des Diagramms nach Figur 2 wird die Erfindung näher erläutert.
• Den Prinzipatromlauf einer derartigen Plus-Minus-Grenzwertüberwachung zeigt Figur 1. Der Verlauf der wichtigen Potentiale in der Schaltung in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung Ui ist in Figur 2 wiedergegeben.
• Die Eingangsspannungen U1 bis Ui sind über Dioden entkoppelt. Die Ansprechschwellen für negative und positive Abweichungen vom Sollwert werden durch die Referenzpo ntiale V- und V+ festgelegt. Befinden sich die Eingang spannungen U1 ... Ui innerhalb des Toleranzbereiches, so sind die Entkopplungsdioden D2 ... D5 gesperrt, während über die Dioden D1 und D6 ein durch die Widerstände R2 bzw.
• R1 bestimmter Strom fließt. Das Potential V3 ist huber einen Spannungsteiler R3, R4 an den (s-) Eingang des Komparators geführt, so daß das Potential V2 des einen Ein gangs um den Betrag #U positiver liegt als das Potential V1 des anderen Eingangs. Die Ausgangsspannung UA liegt an ihrem positiven Grenzwert.
• Wandert eine der Eingangsspannungen beispielsweise zu negativeren Werten hin ab, dann nimmt das Potential V3 das Potential von Ui an, sobald die Spannung IJi negativer wird als das Potential V-. Es ist dann die Diode D1 gesperrt. Entsprechend dem Potential V3 verläuft auch das Potential V2; das Potential V1 bleibt konstant. An der oberen Ansprechschwelle A2 überschneiden sich die Potentiale V1 und V2 und die Spannung UA nimmt ihren negativen Grenzwert.eln (Alarm). Eine analoge Überlegung gilt für die untere Ansprechschwelle Al.
• Die Schwellenspannung der Entkopplungsdioden und ihr Temperaturgang lassen sich mit zwei Dioden,D7 und D8 sehr genau kompensieren. Eine entsprechende Schaltung zeigt Fig. 3. Diese Dioden sind von einem weitgehend konstanten Strom durchflossen, der über die Widerstände R5 bzw.
• R6 eingeprägt wird. Dementsprechend ist auch die abfallende Kompensationsspannung genau definiert.
• Führt man entsprechend der Anordnung nach Fig. 3 die Ausgangsepannung UA über eine weitere Diode D9 an den Eingang zurück, so wird ein einmal ausgelöstes Ansprechen des Komparators gespeichert. Das ist wesentlich, wenn man mit der Spannung UA einen Alarm auslöst, der sich nicht selbsttätig laschen darf.
• Durch Betätigen der Taste T kann man über den Kondensator 02 kurzzeitig Pluspotential sn den (+) Eingang des Komparators legen und dadurch den Normal zu stand wiederherstellen. Befinden sich noch eine oder mehrere der Eingangsspannungen Ui außerhalb der Ansprechgrenzen, dann wird nach einer im wesentlichen durch die Dimensionierung der Ladezeitkonstante des Kondensators C2 bestimmten Aufprüfzeit der Komparator erneut ansprechen. Der Widerstand R7 ermbglicht die Entladung des Kondensator- 2 nach dem Öffnen der Taste T. Der Kondensator C1 hat die Aufgabe, den Eingang des Komparators gegenüber Störimpulsen kurzzuschließen und erhöht somit die Störsicherheit.
• Das einmalige Aufprüfen vermeidet die in Fig. 4 angegebene Schaltung, bei der die Rückkopplung der Auagangaspannung über einen Transistor Tr2 erfolgt. Durch Betätigen der Löschtaste U wird die Rückkopplung unterbrochen und die Schaltung kehrt nur dann in den Normalzustand zurück, wenn sich alle Eingangsspannungen innerhalb der Anspreehgrenzen befinden. In Fig, 4 ist auch gezeigt, , wie die Temperaturkompensation mit der Emitter-Basisstrecke ein Transistors Tr1 erfolgen kann. Diese Schaltungsvariante ermöglicht den Spannungsteiler R3, R4 niederohmig auszulegen und damit den Einfluß des Offset-Stromesf auf die Ansprechschwelle noch geringer zu halten.
• In Figur 5 ist gezeigt, wie alle Spannungen der in einem Trägerfrequenzsystem notwendigen Baugruppen gleichzeitig mit Hilfe der Anordnung nach der Erfindung überwacht werden können. Dabei stellen die ersten fünf Baugruppen Pilotverstärker PV, die darauffolgenden sieben Baugruppen Steuerfrequenzverstärker StV, die nachfolgende Baugruppe den Trägerverstärker TV, die sich daran anschließenden weiteren beiden Baugruppen die Hilfsfrequenzverstärker BV und die letzte Baugruppe die Frequenzkontrolle FK dar.
• Die Anspreohgrenzen für U1 ... U5 liegen von - 0,2 bis - 0,5 dB auf der unteren, von + 0,2 bis + 1,0 dB auf der oberen Seite. Bei U6 bis U8 sowie U10 bis U15 werden nur die unteren Ansprechgrenzen überwacht, die bei - 2,0 bis - 4,0 dB liegen und die Ansprechgrenze von U9 liegt be - 1,0 bis - 3,0 dB. Dabei wird ebenfalls nur die unter Aneprechgrenze überwacht.
• Die unterschiedlichen unteren Ansprechschwellen für Träger-, Pilot- und Steuerpegel werden, wie in der Figur 5 angegeben, durch verschiedenen Sollwert der von den Verstärkern abgegebenen Uberwachungsglelchspannungen erzielt. Man benötigt daher in der Vielfachüberwachung keine zusätzlichen Spannungsteiler für verschiedene Ansprechschwellen und kann die Überwachungsspannungen mit opti-'mal niedrigem Innenwiderstand an die Steuerleitungen V1, V3 führen.
• 9 Patentansprüche 5 Figuren

Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur-gleichzeitigen Überwachung mehrerer Spannungen auf Unter- und/oder Uberschreitungen eines vorgegebenen Sollpegels unter Verwendung eines Komparators, dem die zu überwachenden Spannungen über Dioden zugeführt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Referenzpotentiale (V+, V-) für die Unter- und Überspannungsgrenze jeweils an einem Pol von Referenzdioden (D1, D6) liegen, denen huber ohmsche Widerstände (R1, R2) eine solche Vorspannung zugeführt ist, daß sie im Normalbetrieb -durchlässig sind, daß entsprechend der Zahl der zu überwachenden Spannungen (U1 ... Un) Diodenpaare zur Entkopplung (D2, D4 ... D3, D5) vorhanden sind, die eingangsseitig mit entgegengesetzten Elektroden und mit jeweils einem Pol der zu überwachenden Spannungen (U1 ... Un) verbunden sind und bei denen der ausgangsseitige Pol der einen Entkopplungsdiode (D4, D5) eines Diodenpaares (D2, D4, ... D3, D5) jeweils an den Verbindungspunkt der Referenzdiode (D6) und des ohmschen Widerstandes (Ri) für das positivere Referenzpotential (V+) und der ausgangsseitige Pol der anderen Entkopplungsdiode (D2, D3) des Diodenpaares (D2, D4 ... D3, D5) an den Verbindungspunkt der Referenzdiode (D1) und des ohmschen Widerstandes (R2) für das negativere Referenzpotential (V-) geführt ist, so daß die Diodenpaare zur Entkopplung (D2, D4 ... D3, D5) im Normalfall gesperrt sind, daß parallel zum ohmschen Widerstand (R2) für die eine Referenzdiode (D1) ein Spannungsteiler (R3, R4) liegt, an dessen Mittelabgriff der eine Eingang des Komparators (K) geführt ist, während der andere Eingang des Komparators (K) mit dem Verbindungspunkt der anderen Referenzdiode (D6) und dem zugehörigen ohmschein Widerstand (R1) verbunden ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den gleichgepolten Dioden zur Entkopplung (D2, D3 ... D4, D5) Kompensationsdioden (D7, D8), denen über ohmsche Widerstände (R5, R6) ein eingeprägter Strom zugeführt ist,'in entgegengesetzter Polrichtung in Reihe geschaltet sind.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß anstelle der Kompensationsdioden (D7, D8) Transistoren (Tr1) geschaltet sind.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g o k e n n z e 1 c h n e t , daß der Ausgang des Komparators (K) über eine Rückkopplungsdiode (D9) mit einem der Verbindungspunkte von Referenzdiode (D1, D6) und ohmschen Widerstand (R2, R1) verbunden ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ausgang des Komparators (K) über die Emitter-Kathodenstrecke eines Transistors (Tr2) mit einem der Verbindungspunkte von Referenzdiode (D1, D6) und ohmschen Widerstand (R2, Ri) verbunden ist und daß die Basis des Transistors (Tr2) über einen ohmschen Widerstand und einen Schalter (T2) an Masse legbar ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeweils ein Eingang des Komparators (K) über eine Parallelschaltung aus Kondensator (C2) und ohmschen Widerstand (R7) und einer Taste (Ti) mit Erdpotential verbindbar ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t, daß zwischen den beiden Eingängen des Komparators ein Kondensator (C1) liegt.
8. 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t, daß die von den zu überwachenden Baugruppen abgegebenen Sollwerte der Überwachungsgleichspannung unterschiedlich sind.
9. 9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r C h g e k fl e s e n Q h n e t, daß der Komparator (K) in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut ist.