DE2512539A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer textilmaschinen - Google Patents
Ueberwachungseinrichtung fuer textilmaschinenInfo
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Description
Dr Iu
a 3;pl.-K.>B. OSKAR KQNIG
Κοβι·ιβρ«·1 Poatfacli
Deut- ·· Rani- AG S' ."-.
Ron- :.r W- i-i'-V.··
LTG
Lufttechnische Gesellschaft mit
beschränkter Haftung Stuttgart
Überwachungseinrichtung für Textilmaschinen
Die Erfindung betrifft eine überwachungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentansnruches
Bei einer bekannten überwachungseinrichtung dieser Art
(DT-PS 1 6 85 886) ist eine der beiden Elektroden des
_ 2 —
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Meßfühlers galvanisch an Masse oder Erde angeschlossen und die andere Elektrode ist über einen Kondensator
an eine Elektrode eines Feldeffekt-Transistors angeschlossen. Dieser Anschluß der einen Elektrode an
Erde oder Masse ist bei Textilmaschinen bzw. in
Maschinensälen, in denen Textilmaschinen stehen, nachteilig, da die Masse oder Erde häufig Störströme
führt und auch durch im Raum auftretende elektrostatische und elektrodynamische Felder an den Elektroden
Störspannungen verursacht werden, die zu Fehlern in der Überwachung führen können.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung,eine
elektronische überwachungseinrichtung zu schaffen, bei der sich solche Störströme und Störfelder
nicht störend auf die überwachung auswirken.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Indem keine der beiden metallischen Elektroden des oder jedes Meßfühlers an Erde oder Masse
liegt, können sich Störströme in der Masse oder Erde nicht mehr störend auf die Überwachung auswirken.
Auch räumliche Störfelder wirken sich nicht mehr störend aus, weil solche Felder beide Elektroden
des Meßfühlers praktisch gleichmäßig beeinflussen und durch die Differenzschaltung infolge
ihrer Gleichiaktunterdrückung ausgeschaltet
werden, so daß sie im Ausgangesignal der Differenz-
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schaltung nicht mehr auftreten oder zumindest nicht mehr in störendem Maße vorhanden sind.
Die Impedanzwandler können mit Vorteil stromverstärkende Impedanzwandler sein, die hochohmige
Eingänge und nl^erohmige Ausgänge haben. Ihre
Stromverstärkung kann zweckmäßig in der Größenordnung von Io oder mehr liegen.
Die Impedanzwandler können irgend eine geeignete Ausbildung haben. Bevorzugt ist vorgesehen, daß
sie als spannungsrückgekoppelte Operationsverstärker ausgebildet sind.
Bevorzugt können beide Elektroden des einzelnen Meßfühlers gleich große Ruhespannungen aufweisen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ruhespannung
der Elektroden Null sind. Dennoch fühlt die elektronische überwachungseinrichtung empfindlich
den Durchgang von Faden-, Lunten- oder Bandfragmenten zwischen den Elektroden des Meßfühlers,
wie Versuche zeigten.
Die metallischen Elektroden der Meßfühler können irgend eine geeignete, gegebenenfalls an sich
bekannte Ausbildungen aufweisen. Bevorzugt sind platten- oder kammförmige Gestaltungen der Elektroden
vorgesehen. Diese Elektroden können zweckmäßig so angeordnet sein, daß zwischen ihnen die
zu fühlenden gebrochenen Faden-, Lunten- oder Band-
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fragmente hindurch gehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß zumindest eine Elektrode des Meßfühlers an einem aus elektrisch isolierendem Material bestehenden
Wandungsbereich einer Leitung, eines Kanals oder dergl. anliegt, vorzugsweise als an
dem betreffenden Wandungsbereich innenseitig befestigte Metallfolie oder Blech ausgebildet ist,
wobei die Leitung oder der Kanal dem Ableiten von gebrochenen Fäden, Lunten oder Bändern dient.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vorzusehen, daß der Meßfühler eine Leitung, einen Kanal oder dergl.
einer Faden-, Lunten- oder Bandbruch-Absaugleitung mindestens einer Textilmaschine überwacht,
doch kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, daß
mindestens ein Meßfühler vor oder hinter solchen Leitungen od. dgl. oder an sonstigen Stellen angeordnet
ist, an denen bei Vorliegen eines Bruches des betreffenden Faserverbandes der Faserverband
abweichend von seiner normalen Laufrichtung hindurchwandert, bspw. an einer vor einer Absaugöffnung
eines Absaugrohres liegenden Stelle.
Den Meßfühler wird man im allgemeinen zweckmäßig an der Textilmaschine selbst anordnen, doch kann
er auch an außerhalb der Textilmaschine befindlichen Stellen angeordnet sein, bspw. an einer
Absaugleitung, die von der Maschine zu einer Sammelleitung
führt, usw.
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Obwohl es besonders vorteilhaft ist, daß bei Zuordnung eines Meßfühlers zu einer Leitung der Meßfühler
innerhalb der Leitung angeordnet ist, ist es jedoch zumindest in vielen Fällen auch möglich,
ihn außerhalb der Leitung anzuordnen, vorausgesetzt, daß der betreffende Wandungsbereich der Leitung
für elektrische Felder durchlässig ist.
Wenn mehrere Meßfühler einer einzigen Überwachungseinrichtung zugeordnet sind, können diese in an
sich bekannter Weise zueinander parallel aeschaltet an die Eingänge der Impedanzwandler angeschlossen
sein.
Das Ausgangssignal der Differenzschaltung variiert, wenn zwischen den Elektroden eines Meßfühlers Fas&rmaterial
hindurchgeht, wie es im Gefolge von Luntfaden-Lunten- oder Bandbrüchen der Fall ist. Dieses
Ausgangssignal kann in vielen Fällen direkt für
Steuerungszwecke oder zur Anzeige in an sich bekannter
Weise verwendet werden, bspw. zur Ansteuerung eines Relais, welches die betreffende Maschine
abschaltet, bei der es sich bspw. um eine Strecke, einen Flyer, eine Ringspinnmaschine oder dergl.
handeln kann, und/oder ein optisches oder akustisches Signal auslösen,welches einer Bedienungsperson
den betreffenden Bruch anzeigt, und/oder sonstige Funktionen auslösen.
Im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, das Aus-
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gangssignal der Differenzschaltung nicht direkt zur Ansteuerung eines Relais oder dergl. zu verwenden,
sondern es noch weiter so verarbeiten, daß nur Brüche von Faserverbänden und nicht zufällig den Meßfühler
passierende Faserknäuel, Flocken, Schalenreste und dergl. einen Steuervorgang, Alarmgabe oder dergl.
auslösen.
Vorzugsweise kann der Differenzschaltung eine Filterschaltung nachgeschaltet sein. Die
Fi lter schaltung kann zweckmäßig so ausgebildet sein,
daß sie zumindest sehr niedrige Frequenzen in der Größenordnungen einiger Hertz zumindest im wesentlichen
ausfiltert. Die Filterschaltung kann bevorzugt ein Breitbandfilter, besonders zweckmäßig ein
Notchfilter sein. Um die Filterschaltung unterschiedlichen, in der Praxis auftretenden Bedienungen
anpassen zu können, kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß sie mindenstens zwei wahlweise einschaltbare
unterschiedliche Filterbänder aufweist.
Versuche zeigten, daß es bei üblichen Textilmaschinen, wie Strecken, Flyern, Ringspinnmaschinen und dergl.
im allgemeinen zweckmäßig ist, wenn das oder ein Filterband der Filterschaltung sein Durchlaßmaximum
ungefähr bei 4o bis 6o Hz hat. Ein anderes günstiges Filterband für derartige Maschinen kann
sein Durchlaßmaximum ungefähr bei 8o bis 12o Hz haben. Die Filtercharakteristik des betreffenden Filterbandes
kann dabei zweckmäßig einer Glockenkurve entsprechen, so daß die Durchlaßfähigkeit des Filters
für Frequenzen vom Maximum aus nach beiden Seiten
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zu stetig abfällt. Bspw. hat ein Notch-Filter eine derartige Durchlaßcharakteristik.
Im allgemeinen ist es auch zweckmäßig, wenn das Ausgangssignal der Differenzschaltung vorzugsweise
nach vorangehender Filterung in einer Integrationsschaltung mit zeitlich abklingendem
Integrationswert integriert wird. Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, der Integrationsschaltung eine !Comparators cn al tung oder eine
Schwellwertschaltung vorzuschalten, und/oder nachzuschalten, welche nur Eingangssignale bestimmter
Mindestamplitude durchläßt, bzw. nur
bei Eintreffen von Eingangssignalen bestimmter Mindestamplitude Ausgangssignale vorzugsweise
konstanter Amplitude erzeugt, bzw. nur einen bestimmten,vorzuweise einstellbaren Schwellwert
übersteigende Amplitudenbereiche des Eingangssignales durchläßt. Hierdurch lassen sich alle
Ausgangssignale der Differenzschaltung aussieben,
die nur durch zufällige Durchgänge von Fasern, Schienrestan, Flocken oder dergl. durch einen
Meßfühler hervorgerufen werden, d.h, nicht aufgrund eines Faden-, Lunten- oder Bandbruches entstanden.
Und zwar wird ein Faserverband nach Bruch entlang einem vom normalen Weg abweichenden vieg unter
Auflösen abgeführt, vorzugsweise abgesaugt und diesem zweiten Weg ist mindestens ein Meßfühler
zugeordnet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei einige Komponeten
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der Schaltung einfachheitshalber nur als Blöcke dargestellt sind, da der schaltungstechnische Aufbau
der durch diese Blöcke symbolisierten Komponenten in das Durchschnittskönnen des Fachmanns fällt.
Die dargestellte Überwachungseinrichtung v/eist zwei
im Inneren einer bei 11 geerdeten Leitung Io angeordnete, in diesem Ausführungsbeispiel kammförmige
Elektroden 12 auf, die diametral einander gegenüberstehen. Diese Leitung Io kann bspw. ein stromabwärtiger
Endbereich einer Absauc^eitung einer nicht
näher dargestellten Absaugeinrichtung einer Textilmaschine,
bspw. einer Strecke, eines Flyers, einer Ringspinnmaschine oder dergl. sein und im Falle eines
Faden-, Lunten- oder Bandbruches gelangt dann der betreffende Faserverband in die Absaugleitung, die
sich bspw. entlang mehrerer oder vieler oder aller Arbeitsstellen einer solchen Maschine erstrecken ·
und an jeder solcher» Arbeitsstelle eine Absaugöffnung
haben kann, und durchläuft dann in Flocken oder deral,
aufgelöst die durch die beiden Elektroden/gebildete
Fühlstrecke, wodurch an den Elektroden 12 ungleiche, rasch variierende Spannungen entstehen, die über abgeschirmte
Leitungen 13 den in Bezug auf die Eingänge 14 positiven Eingängen 15 zweier Operationsverstärker
16,17 aufgedrückt werden, die die ihren Eingängen 15 aufgedrückten Spannungen leistungslos
messen. Diese als Impedanzwandler dienenden Operationsverstärker 16,17 sind genau gleich ausgebildet
und werden von einer nicht näher dargestellten gemeinsamen Gleichspannungsquelle mit positiver und nega-
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tiver Gleichspannung über die Zuleitungen 18,19
gespeist. Der Ausgang 21 jedes Operationsverstärkers 16,17 ist über eine widerstandfreie
galvanische Leitung 2o an seinen Eingang 14 spannungsrückgekoppelt. Infolge dieser widerstandsfreien
Spannungsrückkopplung arbeitet jeder Operationsverstärker 16,17 als Gleichspannungs-Stromverstärker.
Die Stromverstärkung ist zweckmäßig sehr hoch, vorzugsweise in der Größenordnung
von Io . Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Operationsverstärker keine Spannungsverstärkung
bewirken, sondern zweckmäßig eine geringe Spannungsverminderung, bspw. auf das
0,9-fache der Eingangsspannung bewirken.
Der Eingangswiderstand jedes Operationsverstärkers 16,17 ist hochohmig und kann vorzugsweise mindestens
loo Megohm betragen.
Infolge der gleichen Ausbildung und Speisung beider Operationsverstärker 16,17 liegen beide Elektroden
an genau gleich großer Ruhespannung, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. In manchen
Fällen kann es auch zweckmäßig sein, ungleich große Ruhespannungen vorzusehen.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß die Ruhespannung beider Elektroden Null ist, indem man den Eingang
15 jedes der beiden Operationsverstärker 16,17 an einer
- Io -
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Stelle im Operationsverstärker anschließt, die bezogen auf die positive und negative Speisespannung
Nullpotential hat.
Die Ausgänge 21 der Operationsverstärker 16,17 sind über gleich große Widerstände 22 an die
beiden Eingänge 24,25 eines Differenzverstärkers 23 (auch Differentialverstärker genannt) angeschlossen,
dessen Ausgang einerseits über einen Widerstand 26 an seinen einen Eingang 25 spannungsrückgekoppelt
ist und andererseits über einen Kondensator 27 und einen Widerstand 28, zwischen
denen ein an Masse angeschlossener Widerstand 3o angschlossen ist, kapazitiv an den Eingang einer
nachgeschalteten Verstärkerstufe 31 angekoppelt ist. Der andere Eingang 24 des Differenzverstärkers
ist über einen Widerstand 29, der zweckmäßig denselben Widerstandswert wie der Widerstand 26
haben kann, an Masse angeschlossen.
Die kapazitive Ankopplung des Ausgangs des Differenzverstärkers 23 an die nachgeschaltete Verstärkerstufe
31 dient dazu, um die durch die Operationsverstärker 16,17 und den Differenzverstärker 23
gebildete Eingangsstufe 32 der elektronischen Schaltung der überwachungseinrichtung von den nachgeschalteten
Stufen galvanisch zu trennen, um einen evtl. auftretenden temperaturabhängigen und/oder
speisespannungsabhängigen Spannungsanteil des Ausganges
des Differenzverstärkers 2 3 auszuschalten.
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Der Eingang der Eingangsstufe
32 ist erd- und massefrei symmetrisch.
32 Es findet in der Eingangsstufe/eine sehr hohe Gleichtaktunterdrückung statt, wodurch sich durch
Raumfelder oder sonstige Störfelder oder Störspannungen gleichmäßig beiden Elektroden 12 aufgedrückte
Spannungen im Differenzverstärker gegenseitig aufheben und dessen Ausgang nicht oder allenfalls
nur unwesentlich beeinflussen.
Da beide Verstärker 16,17 gleich ausgebildet und die beiden Widerstände 22 gleich groß sind, ist
der Differenzverstärker 23 symmetrisch angesteuert.
Der Verstärkerstufe 31 ist eine Notch-Filterschaltung
33 nachgeschaltet, welche vorzugsweise so ausgebildet ist, daß sie wahlweise auf mindestens
zwei unterschiedliche Filterbänder umschaltbar ist, um die Filterung unterschiedlichen Bedingungen anpassen
zu können, die vor allen Dingen durch die Art des oder der überwachten Faserverbände, die Stapellänge
der Fasern, des Fasermaterials, dem Zusammenhang zwischen den Fasern, der Absauggeschwindigkeit
usw. bedingt sind. Das eine Filterband kann zweckmäßig sein Durchlaßmaximum im Bereich von 4o bis
6o Hertz und das andere Filterband sein Durchlaßmaximum im Bereich von 8o bis 12o Hertz haben, wie
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Versuche zeigten. Doch ist die Erfindung hierauf in keiner Weise beschränkt. Auch ist es zweckmäßig,
wenn jedes Filterband eine glockenförmige Charakteristik hat, obwohl auch andere Charakteristiken
in Frage kommen.
Dem Filter 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein erster Komparator 34 nachgeschaltet, in
welchem die Eingangssignale mit einer Bezugsspannung verglichen und Eingangssiqnale, die in
einer vorbestimmten Richtung von/Bezugsspannung abweichen, vorzugsweise sie überschreiten, verursachen
Ausgangsimpulse konstanter Impulshöhe.
über einen Gleichrichter 4o
Diesem ersten Komparator 34 ist/eine Integrationsschaltung (Integrator)35 nachgeschaltet, wobei in
den diesen Integrator symbolisierenden Block eine mögliche Schaltung als Beispiel eingezeichnet ist,
und dessen Ausgang, solange er nicht Null ist, ständig zeitlich nach einer e-Funktion abklingt.
Diesem Integrator 35 kann, wie dargestellt zweckmäßig ein zweiter Komparator 36 nachgeschaltet sein,
der bspw. eine dem Komparator 34 entsprechende Ausbildung haben kann und nur einen Ausgang konstanter
Spannung hat, wenn an seinem Eingang eine Spannung anliegt, die eine Bezugsspannung übersteigt.
Anstelle der Komparatoren 34,36 können bspw. Schwellwert-Detektoren
vorgesehen sein.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgang
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des !Comparators 36 an ein Relais 37 angeschlossen, welches bei Auftreten eines Ausgangssignales des
Komparators 36 anspricht und bspw. mindestens einen Schalter 39 schließt oder öffnet, der der
Ausführung einer oder mehrerer vorgesehener Steue?- funktionen dient, bspw. dem Abschalten der betreffenden
Textilmaschine im Gefolge eines durch diese Überwachungseinrichtung gefühlten Faden-,
Lunten oder Bandbruches und/oder der optischen bzw. akustischen Anzeige eines solchen Bruches
und/oder sonstige Steuerfunktionen auslöst.
Die Wirkungsweise der dargestellten überwachungseinrichtung
ergibt sich ohne weiteres aus der vorangehenden Beschreibung. Es zeigte sich, daß sie empfindlich auf den Durchgang von zu
fühlenden Faserverbandfragmenten anspricht, wogegen sie auf beide Elektroden des Meßfühlers etwa
gleichmäßig beaufschlagende Störspannungan nicht anspricht, so daß mit ihr sicher und fehlerfrei
Faden-, Lunten- oder Bandbrüchen an Textilmaschinen gefühlt werden können. Dagegen betätigt sie das
Relais 37 nicht, wenn von dem Elektroden 12 nur vereinzelt abgesaugte Faserbatzen, Schalenreste
oder deigl. gefühlt werden.
Die Elektroden 12 sprechen, was an sich keiner besonderen Erwähnung bedarf, berührungslos an, können
jedoch auch auf sie auftreffende Materie, wie Faserverbandfragmente
oder dergl. fühlen.
An die Eingangsstufe 32 kann man außer dem einen
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dargestellten Meßfühler 12 noch andere gleiche oder auf sonstige Weise ausgebildete Messfühler anschließen,
die andere Absaugleitungen oder andere Stellen an der Textilmaschine oder in Sonderfällen
auch an mehreren Textilmaschinen überwachen.
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Claims (17)
- - 15 -PatentansprücheÜberwachungseinrichtung für Textilmaschinen zur Ermittlung von Faden-, Lunten-oder Bandbrüchen, mit mindestens einem Meßfühler, der zwei im Abstand voneinander angeordnete metallische Elektroden hat, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (12) des bzw. jedes Meßfühlers masse-und erdungsfrei an Eingänge (15) zugeordneter Impedanzwandler (16,17) angekoppelt sind, deren Ausgänge zur Gleichtaktunterdrückung einer Differenzschaltung (32) aufredrückt sind.
- 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (12) des bzw. jedes Meßfühlers an einen Eingang (15) eines als Impedanzwandler dienenden ersten gleichspannungsgespeisten Operationsverstärkers (16) und die andere Eletrode (12) des oder jedes Meßfühlers an einen Eingang (15) eines als Impedanzwandler dienenden zweiten gleichspannungsgespeisten Operationsverstärkers (17) angekoppelt sind, wobei der Ausgang (21) jedes Operationsverstärkers (16,17) an seinen anderen Eingang (14) spannungsrückgekoppelt ist.- 16 -609840/0894- 16 -
- 3. überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2r dadurch gekennzeichnet, daß die Sρannungsrückkopplung (2o) der beiden Operationsverstärker (16,17) galvanisch und niederohraig, vorzugsweise Widerstandsfrei sind.
- 4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (12)mit den zugeordneten Eingängen(15) der Impedanzwandler (16,17) galvanisch verbunden sind.
- 5. überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswiderstände der Impedanzwandler (16,17) mindestens loo Megohm betragen.
- 6. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Impedanzwandler (16,17) gleich ausgebildet sind.
- 7. überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhespannungen der beiden Elektroden (12) des Meßfühlers gleich groß, vorzugsweise Null sind.- 17 -609840/0894- 17 -
- 8. überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzschaltung als Differenzverstärker (23) ausgebildet ist.
- 9. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzschaltung (23) eine Filterschaltung (33) nachgeschaltet ist, welche zumindest sehr niedrige Frequenzen ganz oder im wesentlichen ausfiltert.
- 10. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (33) ein Breitbandfilter ist.
- 11. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (33) mindestens zwei wahlweise einschaltbare unterschiedliche Filterbänder aufweist.
- 12. überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterband der Filterschaltung (33) sein Durchlaßmaximum ungefähr bei 4o bis 6o Hz hat.
- 13. überwachungseinrichtung nach- 18 -609840/0894- 18 -einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterband der Filterschaltung (33) sein Durchlaßmaximum ungefähr bei 8o bis 12o Hz hat.
- 14. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß sie eine Integrationsschaltung (35) mit zeitlich abklingendem Integrationswert aufweist.
- 15. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dem Differenzverstärker nachgeschaltete Stufe ein Komparator (34,36) und/oder ein Schwellwert-Detektor ist.
- 16. überwachungseinrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsschaltung(35) ein Komparator (34,35) bzw. ein Schwellwert-Detektor vor-und/oder nachgeschaltet ist.
- 17. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9-14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschaltung (33) ein Komparator (34) bzw. ein Schwellwert-Detektor nachgeschaltet ist.609840/0894
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