DE2336769A1 - Dynamischer grenzwertmelder - Google Patents

Description

HARTMANN & BRAUN 13.7.1973

Dynamischer Grenzwertmelder

Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Grenzwertmelder für elektrische Größen mit einer Kippstufe, an deren Eingang die algebraische Summe von Istspannung und einstellbarer Sollspannung liegt und deren Ausgang ein Relais speist.

Es sind statische Grenzwertmelder bekanntgeworden, die mit Zeigerabtasteinrichtungen, Meßrelais oder Kippstufen arbeiten. Als Kippstufe können übliche Differenz- oder Operationsverstärker eingesetzt werden. Am Eingang der Kippstufe werden die Sollspannung und die Istspannung

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gegeneinandergeschaltet. Sobald die Istspannung die einstellbare Sollspannung überschreitet, wird die Kippstufe umgeschaltet, so daß ein im Ausgangskreis liegendes Hilfsrelais anspricht und eine Gefahrenmeldung aussendet. Bei bestimmten Defekten im Grenzwertmelder kann die Kippstare bei Sollwertüberschreitung nicht ansprechen, so daß gefährliche Zustände in der zu überwachenden Anlage nicht gemeldet werden. Man spricht dann von sogenannten nicht selbstmeldenden gefährlichen Fehlern, die schwere Schäden hervorrufen können.

Im allgemeinen ist man bestrebt, überwachungseinrichtungen so auszubilden, daß sie beim Auftreten interner Fehler eine Meldung auslösen. Es sind auch bereits dynamische Grenzwertmelder bekanntgeworden, die ständig ihre eigene Funktion überwachen. Hier ist allerdings nur eine qualitative Funktionsprüfung möglich.

In vielen Fällen der Grenzwertüberwachung, insbesondere in Kernreaktoren und Kraftwerken, sind die Sicherheitsanforderungen so hoch, daß diese von den bekannten Grenzwertmeldern nur ungenügend erfüllt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Grenzwertmelder zu schaffen, der fortlaufend neben dem Meßwert seine eigene Funktion quantitativ überprüft.

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BAD ORIGINAL

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einem dynamischen Grenzwertmelder der eingangs genannten Art· in der Istspannungs-Leitung ein elektronischer Umschalter angeordnet ist, der periodisch die Istspannung abschaltet und eine Hilfsspannung solcher Größe einschaltet, daß die Kippstufe periodisch umsteuert und an ihrem Ausgang eine Wechselspannung liefert, die das Relais angezogen hält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Sie zeigt ein Blockschaltbild eines dynamischen Grenzwertmelders. ·

Mit El und E2 sind die Eingänge bezeichnet, denen der Meßwert in Form einer Gleichspannung zugeführt wird. Der Eingang El ist mit dem positiven Pol der Meßspannung U verbunden, der Eingang E2 liegt auf Massepotential, Ein Potentiometer Pl liegt mit den Außenklemmen am Pluspol einer Hilfsspannungsquelle und an Masse. Der Abgriff des Potentiometers ist über einen Widerstand Rl mit dem einen Umschaltkontakt Kl eines elektronischen Umschalters 1 verbunden. An diesem Potentiometer wird eine Hilfsspannung U_fl abgegriffen. Der andere Umschaltkontakt K2 liegt an der Eingangsklemme El. Der Mittelkontakt des Umschalters ist über einen Widerstand R2 mit dem Eingang einer Kippstufe 2 verbunden. Ein weiteres Potentiometer P2 ist so an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, daß an seinem Abgriff eine Sollspannung U"^ ^zur Verfügung steht. Diese Sollspannung wird über einen Widerstand R3 ebenfalls auf den Eingang der Kipp-

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stufe 2 geführt.Die Spannungen υ und U₃₀₁₁ bzw. U_R und sind einander entgegengeschaltet, so daß die am Eingang der Kippstufe liegende Summenspannung den Nullpunkt durchläuft, wenn beispielsweise die Spannung U₃. . die Spannung U₃ -■, übersteigt. Die Kippstufe ist bei einstellbarer Hysterese so ausgebildet,daß sie bei jedem Nulldurchgang der Summenspannung an ihrem Eingang umgesteuert wird. Die Spannung U wird um

einen solchen Betrag größer eingestellt als U₃ ,,, daß die Kippstufe umsteuert, wenn U eingeschaltet wird. Der elektro-

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nische Umschalter 1, der hier nur symbolisch dargestellt und der vorzugsweise als Feldeffekt-Transistorschalter ausgebildet ist, schaltet alternierend mit einer Frequenz von einigen KHz die Istspannung und die Hilfsspannung auf den Eingang der Kippstufe. Da im Normalbetrieb der überwachten Anlage U <

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IU _Soll| gilt und U > IU ..J ist, wird die Kippstufe 2 mit der Frequenz des elektronischen Umschalters 1 von einem Zustand in den anderen gesteuert. Sie liefert also an ihrem Ausgang e:j.Ae alternierende Folge von 0- und L-Signalen oder mit anderen Worten eine Rechteckspannung. Diese Spannung wird über einen Kondensator C und einen Gleichrichter 3 einem elektromagnetischen Relais 4 zugeführt. Das Relais ist also im Normalbetrieb der überwachten Anlage ständig erregt, falls der elektronische Umschalter 1 und die Kippstufe 2 funktionsfähig sind.

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Wenn die Kippstufe 2 so angeschlossen ist, daß sie bei durchgeschalteter Hilfsspannung ü„ ein O-Signal und bei dominieren-

der Sollspannung U ., ein L-Signal führt, dann bleibt sie bei der Grenzwertüberschreitung (U > IU ,,I) in dem Schaltzustand stehen, in dem sie ein O-Signal abgibt. Dies bedeutet, daß das Relais 4 abfällt und einen Gefahrenzustand signalisiert. Eine Meldung durch das Abfallen des Relais 4 erfolgt aber auch, wenn der elektronische Umschalter 1 oder die Kippstufe 2 versagt. Das gleiche gilt, wenn sich der Sollwert unzulässig verändert. Wenn nämlich IU ·,■,[> U wird, bleibt die Kippstufe im

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L-Zustand stehen, so daß sie einen Dauergleichstrom führt. Auch in diesem Falle verschwindet die Äusgangsgleichspannung am kapazitiv entkoppelten Gleichrichter 3. Wird dagegen U ,, unzulässig kleiner, spricht die Grenzwerteinheit bereits an, bevor der Istwert unzulässig groß wird.

Als Kippstufe kann ein mitgekoppelter Verstärker verwendet werden, wie er an.sich bekannt ist. Die Schalthysterese wird über den Mitkopplungsgrad eingestellt. Diese Verstellung kann über ein Potentiometer am Eingang der Kippstufe erfolgen. Beim Ansprechen des Grenzwertmelders kann durch zusätzliche Hilfsmittel zur Messung der Istspannung und/oder Sollspannung leicht festgestellt werden, ob die Istspannung unzulässige Werte erreicht hat oder ob ein Fehler im Grenzwertmelder vorliegt. Wenn man jedoch für den Aufbau des Grenzwertmelders besonders zuverlässige Halbleiterbausteine und qualitativ hochwertige passive Bauelemente verwendet, sind Störungen im Grenzwertmelder überaus selten. . 5 Seiten Beschreibung'

4 Ansprüche 409886/0163

1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Ansprüche *

   Dynamischer Grenzwertmelder für elektrische Größen mit einer Kippstufe, an deren Eingang die algebraische Summe von Istspannung und einstellbarer Sollspannung liegt und deren Ausgang ein Relais speist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Istspannungs-Leitung ein elektronischer Umschalter (1, Kl, K2) angeordnet ist, der periodisch die Istspannung (U_ ) abschaltet und eine Hilf sspannung (L' )

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   solcher Größe einschaltet, daß die Kippstufe (2) periodisch umsteuert und an ihrem Ausgang eine Wechselspannung liefert, die das Relais (4) angezogen hält.
2. 2. Dynamischer Grenzwertmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung (U„) geringfügig größer gewählt ist als die Sollspannung (IU I), so daß der MeI-

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   der bei fehlerhafter Sollspannungsabweichung nach oben sofort anspricht.
3. 3. Dynamischer Grenzwertmelder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe (2) bei eingeschalteter Hilfsspannung (U„) oder bei einer die Sollspannung (IU„ ,,I)

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   überschreitenden Istspannung (U ' ) am Ausgang ein O-Signal liefert und bei eingeschalteter Istspannung (U_x ,) ein L-Signal abgibt, solange diese Istspannung (U ) kleiner als die Sollspannung (|U_C , ,1) ist.

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4. 4. Dynamischer Grenzwertmelder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kippstufe (2) und dem Relais (4) ein kapazitiv entkoppelnder Gleichrichter (C, 3) liegt, so daß das Relais (4)· nur erregt bleibt, wenn die Kippstufe (2) schwingt.

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