DE69404843T2 - Verfahren und vorrichtung zum nachweis und zur identifizierung von elektrischen kabeln - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren der Anwesenheit und gegebenenfalls zum Identifizieren von elektrischen Kabeln, die einen leitfähigen Mantel und eine leitfähige Seele aufweisen, die elektrisch von dem Mantel isoliert ist.
• Wenn derartige elektrische Kabel gruppiert werden, um ein Kabelbündel zu bilden, das sich über eine große Länge erstreckt, dann ist eine individuelle visuelle Verfolgung der Kabel des Bündels nicht mehr möglich, und eine geläufige Technik zum Identifizieren eines gegebenen Kabels an den Enden des Bündels besteht darin, daß der Mantel und die Seele dieses Kabels an einem Ende des Bündels derart miteinander verbunden werden, daß eine leitfähige Schleife gebildet wird, und daß an dem anderen Ende des Bündels für jedes Kabel detektiert wird, ob es zwischen dem Mantel und der Seele des getesteten Kabels einen Stromdurchgang gibt oder nicht. Diese Technik macht es erforderlich, daß an der Stelle der Detektion ein elektrischer Kontakt mit der Seele und mit dem Mantel des Kabels hergestellt wird, und sie verbietet die Verwendung des Kabels während der für seine Identifikation erforderlichen Dauer. Dieser Nachteil erlaubt vor allem in den Kernkraftwerken nicht den Einsatz dieser Technik für die Identifikation von Kabeln, die für die Sicherheit wichtig sind, weil es undenkbar ist, zum Beispiel Kabel abzuklemmen, die Fühler, die für die Sicherheit des Kraftwerkes unbedingt notwendige Parameter messen, mit einer Steuereinrichtung verbinden.
• Diese für die Sicherheit wichtigen Kabel sind darüber hinaus redundant. Wenn diese unterschiedliche Bahnen haben und jeweilige Zonen durchqueren, zwischen denen sich ein Brand nicht ausbreiten kann, dann erwägt man, daß es nicht erforderlich ist, eines der Kabel besonders gegen Brand zu schützen. Wenn andererseits alle redundanten Kabel dazu geeignet sind, durch den Brand einer einzigen Zone beschädigt zu werden, dann ist es erforderlich, wenigstens eines unter ihnen gegen Brand zu schützen. Die weiter oben beschriebene bekannte Technik zum Identifizieren der Kabel ermöglicht es nicht, die Anwesenheit eines gegebenen Kabels an einem Ort zu detektieren und folglich zu bestimmen, welches die Bahn ist, der dieses Kabel folgt, im Hinblick darauf, es gegen den Brand zu schützen oder nicht.
• Vorrichtungen zum Detektieren der Anwesenheit von in der Erde verlegten Kabeln sind vorgeschlagen worden. Die Deutsche Offenlegungsschrift DE- 32 16 263 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Generator zum Anschließen an ein in der Erde verlegtes Kabel und einen Detektor aufweist, der dazu geeignet ist, die Anwesenheit des Kabels in der Nähe anzuzeigen. Das in das Kabel gesendete Signal ist ein sinusförmiges Signal mit niedriger Frequenz in der Größenordnung von einigen hundert Hertz, und die Verwendung dieser Vorrichtung bleibt beschränkt auf die Detektion von Kabeln über geringe Längen und in Umgebungen, die radioelektrisch wenig gestört sind. Darüber hinaus kann diese Vorrichtung ein Risiko für in Betrieb befindliche Anlagen darstellen, da die verwendete niedrige Frequenz die Signale, die von den Steuer- und Maßkabeln übertragen werden, stören und sogar die zugeordneten elektronischen Vorrichtungen beschädigen kann.
• In dem Dokument DE-A-37 08 968 prägt eine ähnliche Vorrichtung einen asymmetrischen sinusförmigen Wellenzug mit akustischer Frequenz auf die Seele eines Kabels ein, um dieses zu detektieren.
• Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, aus der Ferne die Anwesenheit oder auch nicht eines gegebenen Kabels zu detektieren, ohne den Betrieb von Anlagen zu stören, die dieses Kabel verbindet, in dem besonderen Fall, daß es in Betrieb ist.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, gegebenenfalls zu ermöglichen, ein gegebenes Kabel leicht und schnell zu identifizieren.
• Die vorliegende Erfindung erreicht dies auf Grund eines Verfahrens zum Detektieren der Anwesenheit eines elektrischen Kabels und gegebenenfalls zum Identifizieren desselben, wobei das elektrische Kabel einen leitfähigen Mantel und eine leitfähige Seele aufweist, die elektrisch von dem Mantel 6 isoliert ist. Auf kennzeichnende Art und Weise verbindet man den Mantel mit der Erde, sendet man mit Hilfe einer Strom-Einspeisungseinrichtung, die mit der Erde verbunden ist, einen Strompuls in den Mantel, so daß die Rückkehr dieses Pulses zur Einspeisungseinrichtung über die Erde erfolgt, und detektiert man die Anwesenheit des elektrischen Kabels in der Nähe einer Empfangsstelle durch die Detektion eines für diesen Strompuls an dieser Empfangsstelle repräsentativen Signals mit Hilfe eines Detektors. Um das Kabel zu identifizieren, verwendet man bevorzugt eine Spule, die an derselben Bahn des Strompulses plaziert ist, das heißt eine Spule, die von dem elektrischen Kabel durchquert wird. In der Praxis ist der Mantel des Kabels meistens dauerhaft mit der Erde verbunden. Die pulsartige Beschaffenheit des gesendeten Signals ermöglicht es, in Betrieb befindliche Anlagen, die mit dem Kabel verbunden sind, nicht zu stören und ein gegebenes Kabel über große Längen detektieren und identifizieren zu können, sogar in einem radioelektrisch gestörten Milieu wie dem eines Kernkraftwerkes.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung und beim Studium der beigefügten Zeichnung klar werden, in der:
• FIG. 1 und 2 zwei Varianten zur Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung für die Identifikation eines Kabels darstellen;
• FIG. 3 ein Schema einer Strom-Einspeisungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• FIG. 4 ein Schema einer Detektoreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Identifikation eines Kabels ist;
• FIG. 5 und 6 zwei andere Varianten zur Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Detektieren der Anwesenheit eines gegebenen Kabels aus der Ferne darstellen;
• FIG. 7 ein Schema eines Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung zum Detektieren der Anwesenheit eines Kabels aus der Ferne ist; und
• FIG. 8 ein Schema eines Vorverstärkers ist, mit dem der in der FIG. 7 dargestellte Detektor ausgerüstet ist.
• In den FIG. 1 und 2 sind die leitfähige Seele eines elektrischen Kabels mit A und sein Mantel mit B bezeichnet. In dem in diesen Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kabel zum Teil dargestellt und ist die leitfähige Seele A dazu bestimmt, eine elektrische Information zu übertragen, während der Mantel B als elektromagnetische Abschirmung dient. In der vorliegenden Erfindung muß der Ausdruck "Mantel" im weiteren Sinne verstanden werden und kann er gleichermaßen einen von dem Kabel freien elektrischen Leiter bezeichnen, der nicht eine Rolle als elektromagnetische Abschirmung hat. Ebenso muß der Ausdruck "leitfähige Seele" im weiteren Sinne verstanden werden, da er jeden elektrischen Leiter des Kabels bezeichnet.
• Entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung verbindet man den Mantel B an einer Stelle mit der Erde T, sendet man einen Strompuls in den Mantel B mit Hilfe einer Strom-Einspeisungseinrichtung 100, die bei 14 mit der Erde verbunden ist, und detektiert man an einer Empfangsstelle, die sich in der Nähe der Bahn des Pulses befindet, mit Hilfe eines Detektors 200 ein für diesen Puls repräsentatives Signal. Indem der Detektor 200 noch auf derselben Bahn des Pulses plaziert ist, kann man das Kabel identifizieren, wie es jetzt beschrieben werden wird.
• Die Aussendung des Strompulses kann durch direkte Einspeisung in den Mantel B des Kabels über einen elektrischen Kontakt bei 10 zwischen einem Leiter, der mit der Stromeinspeisungseinrichtung 100 verbunden ist, und dem Mantel B erfolgen, wie es in der FIG. 1 dargestellt ist. Die Aussendung des Stroms kann ebenfalls ohne direkten elektrischen Kontakt durch Induktion mit Hilfe einer Spule 13 ausgeführt werden, die mit der Einspeisungseinrichtung 100 verbunden ist und deren Windung oder Windungen um das Kabel herum verlaufen. Die Aussendung ohne direkten Kontakt ermöglicht es, einen Strom zu induzieren, dessen Änderung in bezug auf die Zeit zum Beispiel um einen Faktor 200 kleiner ist als für den Fall der direkten Einspeisung. Man verhindert somit vorteilhafterweise die Risiken einer Störung der elektrischen Anlagen, die mit dem Kabel verbunden sind, in das man sendet. Vorzugsweise wird die Spule 13 mit Hilfe einer Stromzange realisiert, die zwei halbkreisförmige Zweige aufweist, die an einem Ende mit Gelenken verbunden sind und so ausgebildet sind, daß sie in der geschlossenen Position eine Windung bilden. Das Instellungbringen der Zange an dem Kabel erfolgt dadurch, daß die Zweige gespreizt werden.
• Die Detektion eines für den Puls repräsentativen Signals erfolgt vorteilhafterweise ohne direkten elektrischen Kontakt mit dem Mantel des Kabels durch Induktion mit Hilfe einer Spule, die mit dem Detektor 200 verbunden ist. Diese Spule kann durch eine gewickelte Spule gebildet sein, die in der Nähe des Kabels plaziert ist, jedoch verwendet man bevorzugt für die Identifikation eine Stromzange 213, wobei das Kabel die Windung, die von den Zweigen der Zange gebildet wird, durchquert. Entsprechend einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die maximale Stromstärke des auf dem Kabel induzierten Stromes auf 25 A begrenzt und ist die Dauer des Pulses kleiner als 10 µs, bevorzugt nahe bei 5 µs, um den Betrieb der elektrischen Anlagen nicht zu stören, die mit der Seele A des Kabels verbunden sind.
• Man kann mit Hilfe von Einspeisungseinrichtungen 100, die auf unterschiedliche Takte und/oder mit invertierten Polaritäten geregelt sind, in mehrere Kabel aussenden und die Kabel mit Hilfe eines einzelnen Detektors 200 identifizieren, indem die Zeitintervalle, die zwei aufeinanderfolgende Pulse für ein gegebenes Kabel trennen, gemessen werden. Bevorzugt trägt man dafür Sorge, daß das Zeitintervall, das jede Aussendung eines Pulses trennt, größer als eine Sekunde ist, um den Betrieb der Anlagen nicht zu stören, die mit der Seele A des Kabels verbunden sind. Gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung erfolgt die Aussendung des Strompulses mit einem Takt, der zwischen 13 und 23 Pulsen pro Minute liegt.
• Die Stromeinspeisungseinrichtung 100, von der man in der FIG. 3 das Schema dargestellt hat, weist einen Spannungswandler 110 auf, der bei 111 und 112 von einer Gleichspannungsquelle 140, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer 6 V-Batterie mit einer Kapazität von 2 Ah besteht, mit einer niedrigen Spannung versorgt wird. Der Wandler 110 liefert bei 113 eine gleichgerichtete Spannung mit angehobenem Wert in der Größenordnung von 350 V, die für das Laden eines Kondensators C5 bestimmt ist, der bei 13 mit dem Wandler und bei 112 mit einer negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 140 verbunden ist. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Kondensator C5 nicht gepolt und weist eine Kapazität von 1 µF und eine Isolationsspannung von 400 V auf. Man kann selbstverständlich in Reihe mit dem Widerstand R1 ein Potentiometer anordnen, um den Ladestrom des Kondensators und die von dem letzteren gespeicherte Elektrizitätsmenge einzustellen.
• Der Wandler 110 weist einen Oszillator auf, der dazu bestimmt ist, die Primärseite eines Aufspanntransformators TR1 zu speisen, dessen Sekundärseite bei 114 mit der negativen Klemme der Quelle 140 und bei 115 mit einem Spannungsdoppler verbunden ist, der einen Kondensator C1 und zwei Dioden D2, D3 umfaßt, die auf an sich bekannte Art und Weise angeordnet sind. Genauer gesagt ist die Kathode der Diode D3 mit dem Kondensator C1 verbunden, und die Anode der Diode D3 entspricht dem Ausgang 113 des Wandlers 110. Die Anode der Diode D2 ist mit der Kathode der Diode D3 verbunden, und die Kathode der Diode D2 ist mit der negativen Klemme der Quelle 140 verbunden. Der Kondenstor C1 ist über eine Belegung mit den Dioden D2 und D3 und mit der anderen Belegung bei 115 mit der Sekundärseite des Transformators TR1 verbunden.
• Der zuvor erwähnte Oszillator, der die Primärseite des Transformators TR1 speist, weist einen anwendungsspezialisierten integrierten Schaltkreis IC1 auf, dessen Typ dem Fachmann unter der einfachen Bezeichnung "555" gut be= kannt ist. Die Anschlußstifte 2 und 6 des integrierten Schaltkreises IC1 sind miteinander und mit einer Belegung eines Kondensators C2 verbunden, wobei die andere Belegung dieses Kondensators mit der negativen Klemme der Quelle 140 verbunden ist. Der Anschlußstift 4 des integrierten Schaltkreises IC1 ist mit der positiven Klemme der Quelle 140 verbunden. Der Ausgang 3 des Schaltkreises IC1 ist mit dem Tor eines MOSFET-Transistors T1 und mit Hilfe eines Widerstands R2 mit den Anschlußstiften 2 und 6 verbunden. Der Transistor T1 arbeitet in Umschaltung zwischen der negativen Klemme der Quelle 140 und dem Emitter eines Bipolartransistors T2 des Typs npn, der als Strombegrenzer arbeitet und dessen Basis durch einen Widerstand R1 hindurch mit der positiven Klemme der Quelle 140 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T2 speist die Primärseite des Transformators TR1, die des weiteren mit der positiven Klemme der Quelle 140 verbunden ist. Ein gepolter Kondensator ist zwischen dem Kollektor von T2 und der negativen Klemme der Quelle 140 montiert. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Werte von C1, C2, C6, R1 und R2 zum Beispiel wie folgt: C1 = 220 nF, C2= 100 nF, C6=10 µF, R1 =820 Ω und R2= 1 MΩ. Der Transistor T1 ist vom unter der Bezeichnung "BS 170" bekannten Typ, und T2 ist von dem unter der Bezeichnung "BD 139" bekannten Typ.
• Ein Funkentstörkondensator C3 ist zwischen der positiven Klemme der Quelle 140 und der Erde T montiert. Die negative Klemme der Quelle 140 ist bei 14 mit der Erde T verbunden.
• Entsprechend einem vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Strompuls, der in den Mantel des Leiters B des Kabels gesendet wird, durch die Entladung des Kondensators C5 erzeugt. Zu diesem Zwecke sind die Belegungen des Kondensators C5 jeweils mit zwei Gebrauchsklemmen 150 und 151 verbunden. Die Klemme 151 ist mit der negativen Klemme der Quelle 140 und daher mit der Erde verbunden. Die Klemme 150 ist mit Hilfe eines Relais K1 mit derjenigen Belegung des Kondensators C5 verbunden, die bei 113 mit dem Ausgang des Wandlers 110 verbunden ist. Eine Diode D11 ist zwischen den Klemmen 150 und 151 zum Schützen der Kontakte des Relais K1 montiert.
• Die Umschaltung des Relays K1 wird von einem Taktgeber 120 gesteuert, der dafür bestimmt ist, die Schließung des Relays K1 in bestimmten Zeitintervallen auszulösen und auf Grund dieser Tatsache die Klemme 150 mit derjenigen Belegung des Kondensators C5, die bei 113 mit dem Wandler 110 verbunden ist, zu verbinden.
• Der Taktgeber 120 weist einen astabilen Oszillator auf, der in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel von einem anwendungsspezialisierten integrierten Schaltkreis IC2 desselben Typs wie IC1 gebildet wird. Die Anschjußstifte 2 und 6 des integrierten Schaltkreises IC2 sind untereinander und mit einer Belegung eines Kondensators C4 verbunden, dessen andere Belegung mit der negativen Klemme der Quelle 14 verbunden ist. Der Anschlußstift 4 ist mit der positiven Klemme der Quelle 140 verbunden. Der Ausgang 3 von IC2 wirkt mit Hilfe eines Widerstands R10 auf die Basis eines Transistors T3 ein, der in Umschaltung funktioniert, um das Relay K1 zu steuern, und der Ausgang 3 ist mit den Anschlußstiften 2 und 6 von IC 2 mit Hilfe eines Selektors 121 verbunden, der einem Netzwerk von Widerständen mit verschiedenen Werten R3, R4, R5, R6, R7, R8 zugeordnet ist. Der Anwender sucht sich einen der Widerstände R3 bis R8 aus und wählt daher den Wert des Widerstands, der den Ausgang 3 mit den Anschlußstiften 2 und 6 von IC2 verbindet, aus, und damit den Takt, mit dem sich das Relay K1 schließt, und den Takt, mit dem die Pulse in den Mantel B des Kabels gesendet werden. Eine lichtemittierende Diode LD1, die in Reihe mit einem Widerstand R9 zwischen dem Ausgang 3 von IC2 und der negativen Klemme der Quelle 140 montiert ist, zeigt dem Anwender die Perioden an, während derer das Relay K1 gespeist wird. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Werte von R3, R4, R5, R6, R7, R8 zum Beispiel wie folgt: R3 = 38 kΩ, R4 = 82 kΩ, R5 = 120 kΩ, R6 = 180 kΩ, R7 = 220 kΩ, R8 = 330 kΩ. Die Kapazität von C4 ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gleich 10 µF, der Widerstand von R10 ist gleich 6,8 kΩ, und T3 ist vom Typ "2N2222".
• Wie dargestellt, ist vorteilhafterweise ein Ein-Aus-Schalter 141 in Reihe mit der positiven Klemme der Quelle 140 montiert. Eine lichtemittierende Diode LD2 ist in Reihe mit einem Widerstand R11 zwischen der positiven Klemme der Quelle 140 und der negativen Klemme stromabwärts von dem Schalter 141 montiert, um dem Anwender das Unterspannungsetzen der Stromeinspeisungseinrichtung 100 zu signalisieren. Wenn die Quelle 140 von einer Batterie gebildet wird, dann weist die Einspeisungseinrichtung des weiteren vorteilhafterweise wie dargestellt einen Anzeiger 130 für den Zustand dieser Batterie auf, der auf an sich bekannte Art und Weise mit Hilfe eines anwendungsspezialisierten integrierten Schaltkreises IC3 des Typs "8211", von Widerständen R12, R13, R14, R15 und einer lichtemittierenden Diode LD3 realisiert wird.
• Die Klemme 150 ist gemäß der Sendebetriebsart direkt mit dem Kabel oder mit einer Stromzange, wie sie weiter oben beschrieben wurde, verbunden.
• In der FIG. 4 hat man das Schema eines Detektors 200 gemäß der Erfindung dargestellt. Der Detektor 200 weist einen Stromverstörkungsschaltkreis 210 auf, der von einer Gleichspannungsquelle 214 durch einen Schalter 215 hindurch gespeist wird. Der Verstärkungsschaltkreis 210 empfängt als Eingabe bei 211 und 212 ein zu verstärkendes Signal, das von der zuvor erwähnten Spule 213 geliefert wird. Vorteilhafterweise weist diese Spule 213 eine einzige Windung auf, die wie dargestellt mit Hilfe einer Stromzange 213 realisiert wird. Die Zange 213 ist bei 212 mit der negativen Klemme der Quelle 214 und bei 211 mit der Basis eines Bipolartransistors T4 vom Typ npn verbunden. Die Pulsspitzen des an die Basis des Transistors T4 geschickten Signals werden mit Hilfe einer Zener-Diode D4 abgeschnitten, die parallel mit einem Widerstand R16 zwischen der Basis des Transistors T4 und der negativen Klemme der Quelle 214 montiert ist. Der Kollektor des Transistors T4 ist über einen Widerstand R17 mit der positiven Klemme der Quelle 214 verbunden, und der Emitter des Transistors T4 ist mit einer Belegung eines Entkoppelkondensators C6 verbunden, dessen andere Belegung mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbunden ist. Der Emitter des Transistors T4 ist darüber hinaus mit der Basis eines ersten Transistors T5 eines Paares von Bipolartransistoren T5 und T6 verbunden, die kaskadenartig montiert sind. Genauer gesagt ist der Transistor T6 vom Typ pnp über seinen Emitter mit der positiven Klemme der Quelle 214, über seine Basis mit dem Kollektor des Transistors T5 von Typ npn und über seinen Emitter mit Hilfe eines Widerstandes R18 mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbunden. Das verstärkte Signal wird bei 216 von dem Emitter des Transistors T5 abgegeben. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Widerstände R16, R17 und R18 zum Beispiel die folgenden Werte: R16=22kΩ, R17=27kΩ, R18= 1 kΩ. D4 ist eine 12 V-Zener- Diode, C6 hat eine Kapazität von 10 nF, und T4, T5 sind vom Typ "BC 547".
• Das bei 216 abgegebene verstärkte Signal wird an den Anschlußstift 13 eines anwendungsspezialisierten integrierten Schaltkreis des Typs "CD 4066" gesendet. Der Schaltkreis weist vier mit 221, 222, 223 und 224 bezeichnete Schalter auf, deren Umschaltung jeweils durch das Anlegen einer positiven Spannung, die größer als eine gegebene Schwelle ist, an die Anschlußstifte 13, 5, 6 und 12, die sogenannten Umschaltstifte, gesteuert wird. Der Schalter 221 empfängt über den Anschlußstift 13 das von dem Emitter des Transistors T5 abgegebene Signal, und wenn die Spannung dieses Signals eine gegebene Schwelle überschreitet, die der Detektion des Pulses entspricht, der von dem Stromeinspeiser auf das Kabel durch die Stromzange 213 hindurch gesendet wird, dann verhält er sich wie ein geschlossener Schalter zwischen den Anschlußstiften 1 und 2. Der Anschlußstift ist über einen Widerstand R19 mit der positiven Klemme der Quelle 214 verbunden, und der Anschlußstift 2 ist mit einer grünen lichtemittierenden Diode LD4 verbunden, die dazu bestimmt ist, dem Anwender anzuzeigen, daß der von dem Stromeinspeiser ausgesendete Puls detektiert ist und daß das Kabel, in das hinein die Stromeinspeisung erfolgt ist, dem Kabel entspricht, das die Stromzange 213 durchquert. Das Aufleuchten der Diode LD4 wird vorteilhafterweise von der Aussendung eines Schallsignals begleitet, wie es im folgenden beschrieben werden wird.
• Der Emitter des Transistors T5 ist mit Hilfe eines Widerstandes R20 mit dem Umschaltstift 6 des Schalters 223 verbunden. Der Anschlußstift 8 des Schalters 223 ist mit dem Umschaltstift 5 des Schalters 222 verbunden, und der Anschlußstift 9 des Schalters 223 ist mit der negativen Klemme der Quelle 214 derart verbunden, daß bei der Detektion eines das Aufleuchten der Diode LD4 antreibenden Signals sich der Schalter 223 wie ein geschlossener Schalter zwischen den Stiften 8 und 9 verhält und den Anschlußstift 5 des Schalters 222 mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbindet. Dieser hier verhält sich folglich wie ein geöffneter Schalter zwischen den Anschlußstiften 3 und 4. Der Anschlußstift 4 des Schalters 222 ist mit der positiven Klemme der Quelle 214 verbunden, und der Anschlußstift 3 des Schalters 222 ist mit Hilfe eines Widerstandes R21 mit der Anode einer roten lichtemittierenden Diode LD5 verbunden, deren Kathode mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbunden ist. Wegen des Widerstandes R22, der den Anschlußstift 5 mit der positiven Klemme der Quelle 214 verbindet, und bei Nicht-Detektion eines Signals, das für den in den Mantel des Kabels gesendeten Puls repräsentativ ist, und daher bei Nicht-Aufleuchtens der grünen lichtemittierenden Diode LD4 verhält sich der Schalter 222 wie ein geschlossener Schalter zwischen den Anschlußstiften 3 und 4 und er befiehlt das Aufleuchten der roten lichtemittierenden Diode LD5. Bei der Detektion eines Signals, das für den in das Kabel gesendeten Puls repräsentativ ist, tritt eine positive Spannung, die größer als eine gegebene Schwelle ist, bei 216 an dem Anschlußstift 13 des Schalters 221 auf und sie steuert diesen derart, daß er sich wie ein geschlossener Schalter zwischen den Anschlußstiften 1 und 2 verhält. Des weiteren wird diese bei 216 abgegebene positive Spannung durch den Widerstand R20 hindurch zu dem Anschlußstift 6 des Schalters 223 geleitet. Dieser letztere verhält sich folglich wie ein geschlossener Schalter zwischen den Anschlußstiften 8 und 9, er verbindet den Umschaltstift 5 des Schalters 222 mit der negativen Klemme der Quelle 214. Der Schalter 222 verhält sich demnach wie ein offener Schalter zwischen den Anschlußstiften 3 und 4, und die Anode der lichtemittierenden Diode LD5 befindet sich praktisch auf dem Potential der negativen Klemme der Quelle 214.
• Ein astabiler Multivibrator 240 ist bei 241 mit der Anode der roten lichtemittierenden Diode LD5 verbunden. Dieser Multivibrator 240 ist mit einer piezoelektrischen Einrichtung 242 verbunden, die dazu bestimmt ist, ein Schallsignal auszusenden, wenn das Potential der Kathode der roten lichtemittierenden Diode LD5 nahe bei demjenigen der negativen Klemme der Quelle 214 ist. Im einzelnen weist der Multivibrator 240 zwei NOR-Glieder 243 und 244 auf, die miteinander über einen ersten ihrer beiden Eingänge bei 241 mit der Anode der Diode LD5 verbunden sind, der Ausgang des Glieds 243 ist mit dem zweiten Eingang des Glieds 244 verbunden, und der Ausgang des Glieds 244 ist in Reihe mit der piezoelektrischen Einrichtung 242 mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbunden. Ein Kondensator C7 ist über eine Belegung mit dem Ausgang des Glieds 244 und mit der anderen Belegung durch einen Widerstand R23 hindurch mit dem Ausgang des Glieds 243 und mit dem zweiten Eingang des Glieds 243 verbunden. Bei Nicht-Detektion des Signals, das für einen in den Mantel gesendeten Puls repräsentativ ist, leuchtet die Diode LD5 auf und ist die Anode dieser Diode auf einem ausreichend angehobenen Potential, um das Funktionieren des Multivibrators 240, und somit die Aussendung eines Schallsignals zu unterbinden.
• In der beschriebenen Ausführungsform haben die Widerstände R19, R20, R21, R22, R23 und R24 zum Beispiel die folgenden Werte: R19 = 470 kΩ, R20 = 180 kΩ, R21 = 470 kΩ, R21 = 470 kΩ, R22 = 1 MΩ, R23 = 100 kΩ, R24 = 180 kΩ. C7 hat eine Kapazität von 1 nF.
• Entsprechend einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist der Detektor 200 Mittel zum Messen des Zeitintervalls auf, das die Aussendung von zwei aufeinanderfolgenden Pulsen trennt. Demnach kann man gleichzeitig in mehrere Kabel eines Bündels mit Hilfe mehrerer Strom- Einspeisungseinrichtungen 100 wie die zuvor beschriebenen, die auf Grund eines Selektors 121 auf unterschiedliche Sendetakte geregelt sind, senden und mit Hilfe eines einzigen Detektors 200 das Zeitintervall, das die Aussendung von zwei aufeinanderfolgenden Pulsen in das getestete Kabel trennt, im Hinblick darauf, es zu identifizieren, messen. Man kann ebenso in das Kabel Pulse mit entgegengesetzten Polaritäten aussetzen und im Inneren eines einzigen Gehäuses zwei Detektoren vereinigen, die unabhängig gespeist werden (verschiedene elektrische Massen) und auf invertierte Art und Weise an die Klemmen der Zange 213 angeschlossen sind.
• In der beschriebenen Ausführungsform bestehen die Mittel zum Messen des Zeitintervalles, das die Aussendung von zwei aufeinanderfolgende Pulsen trennt, aus einem an sich bekannten Zeitnehmer 230, der bei 236 von einer Quelle für elektrische Energie gespeist wird und einen Nullstellungsschalter 232 aufweist, aus einem Schalter 231 zur Auswahl der Funktionsart des Zeitmessers und aus zwei Eingängen 235 und 234, die elektrisch zu verbinden sind, um den Start der Zeitmessung auszulösen, wobei der Stop der Zeitmessung dadurch erfolgt, daß der elektrische Kontakt zwischen den Eingängen 234 und 235 unterbrochen wird. Diese letzteren sind jeweils mit den Anschlußstiften 10 und 11 des Schalters 224 verbunden, wobei der Umschaltstift 12 zum einen bei 216 mit dem Emitter des Transistors T5 und zum anderen über einen Widerstand R25 mit der negativen Klemme der Quelle 214 verbunden ist.
• In den FIG. 5 und 6 hat man einen Detektor 300 entsprechend der Erfindung dargestellt, der zum Detektieren der Anwesenheit eines Kabels aus der Ferne verwendet wird, das heißt in einem Umkreis von maximal einigen Metern von der Empfangsstelle.
• Der Detektor 300 verwendet anstelle der Stromzange 213 der vorhergehenden Ausführung eine gewickelte Spule 313, die die zuvor erwähnte Empfangsstelle definiert und in dem beschriebenen Beispiel 10.000 Windungen eines Drahtes mit einem Durchmesser von 0,1 mm aufweist. Der Durchmesser der Spule ist gleich 230 mm, und ihre Dicke ist gleich 15 mm. Die gewikkelte Spule 313 ist vorteilhafterweise an dem Ende einer zusammenschiebbaren Stütze mit regelbarem Winkel derart montiert, daß die Spule gegenüber dem Ort des Durchgangs der Kabel in einer Position plaziert werden kann, in der ihre Empfindlichkeit maximal ist. Die gewickelte Spule 313 ist darüber hinaus vorteilhafterweise mit einer elektrischen Abschirmung 313a ausgerüstet, die aus Aluminiumfolie mit einer Dicke von einigen Hundertstel Millimetern gebildet ist, die die beiden Stirnseiten der Spule und auch ihren Rand bedeckt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Draht auf einen Träger aus Kunststoff zwischen zwei ebenen Lagerschilden aus Kunststoff gewickelt, von denen jeder eine Dicke von ungefähr 1 mm aufweist. Die zuvor erwähnte Aluminiumfolie ist auf die Außenflächen der Lagerschilde geklebt und befindet sich in einem Abstand zu dem gewickelten Draht, der derart ausgewählt ist, daß die Echoeffekte im Inneren der Abschirmung aus Aluminium auf ein Minimum reduziert werden. Die Verwendung einer elektrischen Abschirmung aus Aluminium, die für für die Detektion verwendbare Frequenzen, die in dem beschriebenen Beispiel in der Größenordnung von einigen hundert kHz liegen, durchlässig ist, aber als Gegenleistung für höhere Frequenzen eine Abschirmung bildet, ermöglicht es, ein verwendbares Signal mit sehr kleiner Amplitude, die sogar kleiner als diejenige des Hintergrundrauschens ist, zu detektieren.
• In der FIG. 7 hat man das Schema des Detektors 300 dargestellt. Dieser letztere ist identisch mit dem Detektor 200, der zuvor unter Bezugnahme auf die FIG. 4 beschrieben worden ist, mit Ausnahme von dem, was die Verstärkerstufe 210 betrifft, die hier durch eine Verstärkerstufe 310 ersetzt ist, die ein ak tives Filter 320, das dazu bestimmt ist, das Netzbrummen zu filtern, und einen Spannungsverstärker aufweist, der durch einen Feldeffekttransistor T7 gebildet wird. Diejenigen Bauteile, die den Ausführungsbeispielen der FIG. 4 und 7 gemein sind, tragen identische Bezeichnungen und werden nicht erneut beschrieben werden.
• Die gewickelte Spule 313 ist an einer Klemme mit der Masse und an der anderen mit Hilfe eines Vorverstärkers 400 mit dem Eingang 314 des aktiven Filters 320 und mit einer Einrichtung zum Regeln der Empfindlichkeit verbunden, die aus einem Widerstand R30 besteht, der in Reihe mit einem Potentiometer P1 montiert ist, dessen eine Klemme an der Masse liegt und der die Einstellung der Empfindlichkeit ermöglicht. In dem beschriebenen Beispiel ist zum Beispiel R30 gleich 2,7 kΩ und ist P1 gleich 100 kΩ. Der Vorverstärker 400 weist, wie es in der FIG. 8 dargestellt ist, einen Transistor 405 auf, dessen Emitter mit Hilfe eines Potentiometers 413 mit der Masse verbunden ist, dessen Kollektor mit Hilfe eines Schalters 407 in Reihe mit einem Widerstand 406 mit der positiven Klemme der Versorgung verbunden ist und dessen Basis mit Hilfe eines gepolten Kondensators 402 mit der gewickelten Spule 313 verbunden ist. Ein Widerstand 401 ist parallel mit den Klemmen der gewickelten Spule 313 angeordnet. Ein Widerstand 403 und ein nicht gepolter Kondensator 404 sind parallel zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 405 montiert. Eine lichtemittierende Diode 410 ist in Reihe mit einem Widerstand 411 zwischen der Masse und dem Widerstand 406 montiert, um anzuzeigen, daß der Vorverstärker 400 unter Spannung steht, wenn der Schalter 407 geschlossen ist. Das vorverstärkte Signal wird mit Hilfe eines gepolten Kondensators 409 an dem Kollektor des Transistors 405 abgegriffen und bei 412 zu dem Eingang 314 des aktiven Filters 320 geleitet. Der Transistor 405 ist zum Beispiel vom Typ npn, der unter der Bezeichnung BC 238 C bekannt ist, der Widerstand 401 ist gleich 100 kΩ, der Widerstand 403 ist gleich 1 MΩ, der Widerstand 406 ist gleich 10 kΩ, der Widerstand 411 ist gleich 1 kΩ, und das Potentiometer 413 ist gleich 3,3 kΩ. Dieses letztere erlaubt es, den Verstärkungsgrad der Vorverstärkung einzustellen. Der Kondensator 402 ist gleich 10 µF, der Kondensator 404 ist gleich 4,7 pF, und der Kondensator 409 ist gleich 2,2 µF.
• Das aktive Filter 320 weist einen Operationsverstärker 330 von dem unter der Bezeichnung TL 081 bekannten Typ auf, dessen invertierender Eingang, der die Nummer 2 trägt, mit dem gemeinsamen Punkt 316 der beiden Widerstände R31 und R32 und dessen nichtinvertierender Eingang mit dem gemeinsamen Punkt 317 eines Widerstands R33 und eines Kondensators C30 verbunden ist. Der Widerstand R33 ist an seiner dem gemeinsamen Punkt 317 gegenüberliegenden Klemme mit der Kathode einer Zener-Diode Z10, deren Anode mit der Masse verbunden ist, und bei 318 mit der Klemme des Widerstandes R32 verbunden, die dem gemeinsamen Punkt 316 gegenüberliegt. Der Ausgang des Verstärkers 330 ist bei 319 mit derjenigen Klemme des Widerstandes R31, die dem gemeinsamen Punkt 316 gegenüberliegt, mit Hilfe eines Koppelkondensators C32 mit dem Tor des Transistors T7 und mit Hilfe eines Widerstandes R34 mit derjenigen Klemme des Kondensators C30 verbunden, die dem gemeinsamen Punkt 317 gegenüberliegt. Diese letztere ist mit Hilfe eines Kondensators C31 mit der gewickelten Spule 313 verbunden. Das Tor des Transistors T7 ist über einen Polarisationswiderstand R35 mit der Masse verbunden. Der Drain des Transistors T7 ist über einen Widerstand R36 mit der positiven Klemme der elektrischen Versorgung 214 verbunden, und die Source des Transistors T7 ist direkt mit der Basis des Transistors T5 und mit Hilfe des Kondenstors C6 mit der Masse verbunden.
• In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel T7 von dem unter der Bezeichnung BF 245 bekannten Typ, ist R36 gleich 27 Ω, ist R35 gleich 1 MΩ, ist R31 gleich 32 kΩ, ist R32 gleich 47 kΩ, ist C31 gleich 1 nF, ist C30 gleich 470 nF, ist R34 gleich 10 kΩ, und ist C32 gleich 10 nF.
• Der Detektor 300 wird bei der Einspeisung, die direkt in einen der Leiter, wie es in der FIG. 5 gezeigt ist, oder durch Induktion, wie es in der FIG. 6 gezeigt ist, erfolgt, eines Pulses in ein ausgewähltes Kabel mit Hilfe der Einrichtung 100 verwendet, die wie zuvor beschrieben verwendet wird. Die gewickelte Spule 313 des Detektors 300 wird zum Beispiel an einem Ort plaziert, wo man die Anwesenheit des Kabels zu überprüfen wünscht.
• Der in das Kabel ausgesendete Puls wird aus der Ferne von der gewickelten Spule 313 aufgefangen und dann verstärkt, und er löst das Aufleuchten der lichtemittierenden Diode LD4 aus, wenn die Amplitude des von der gewikkelten Spule 313 gelieferten Signals ausreichend ist, das heißt, wenn die gewickelte Spule 313 sich ausreichend nahe bei dem Mantel des Kabels, in dem sich der von der Einspeisungseinrichtung 100 ausgesendete elektrische Impuls ausbreitet, befindet.
• Schließlich ermöglicht die Erfindung die Verfolgung der Bahn und die Identifikation der in Betrieb befindlichen Kabel, wobei der in den Mantel des Kabels ausgesendete Puls keine Störung der Anlagen nach sich zieht, die mit der Seele dieses Kabels verbunden sind, so daß das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhafterweise für die Identifikation und die Verfolgung der Bahn von für die Sicherheit in einem Atomkraftwerk wichtigen Kabel eingesetzt werden kann.

Claims (15)

1. Verfahren zum Detektieren der Anwesenheit eines elektrischen Kabels und gegebenenfalls zum Identifizieren desselben, wobei das elektrische Kabel einen leitfähigen Mantel (B) und eine leitfähige Seele (A) aufweist, die elektrisch von dem Mantel isoliert ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Mantel mit der Erde (T) verbindet, man mit Hilfe einer Strom-Einspeisungseinrichtung (100), die mit der Erde verbunden ist, ein Strompuls in den Mantel sendet, so daß die Rückkehr des Pulses zur Einspeisungseinrichtung über die Erde erfolgt, und man die Anwesenheit des Kabels in der Nähe einer Empfangsstelle durch die Detektion eines für diesen Strompuls repräsentativen Signals an dieser Stelle mit Hilfe eines Detektors (200; 300) bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strompuls durch das Entladen eines Kondensators (C5) erhalten wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung des Strompulses mit einem bestimmten Takt erfolgt, und daß der Detektor (200; 300) Mittel (230) zum Messen des Zeitintervalls, das die Aussendung von zwei aufeinander-folgenden Pulsen trennt, aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall, das jede Puls-Aussendung trennt, größer als 1 Sekunde ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenden durch direkte Einspeisung in den Mantel ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenden durch Induktion auf den Mantel ausgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion des Pulses mit Hilfe einer Spule (213) ausgeführt wird, die von dem elektrischen Kabel durchquert wird, um das Kabel zu identifizieren.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion des Pulses mit Hilfe einer Spule (313) ausgeführt wird, die in der Nähe des elektrischen Kabel angeordnet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (313) im Inneren einer elektrischen Abschirmung (313a) angeordnet ist, die aus einer Aluminiumfolie gebildet ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Pulses kleiner als 10 µs ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Stromstärke des auf dem Kabel induzierten Stroms kleiner als 25 A ist.

12. Vorrichtung zum Detektieren der Anwesenheit eines elektrischen Kabels und gegebenenfalls zum Identifizieren desselben, wobei das elektrische Kabel einen leitfähigen Mantel und eine leitfähige Seele aufweist, die elektrisch von dem Mantel isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Strom-Einspeisungseinrichtung (100), die dafür bestimmt ist, an einer Einspeisungsstelle einen Strompuls in den Mantel zu senden, wobei die Strom- Einspeisungseinrichtung mit der Erde verbunden ist, so daß die Rückkehr des Strompulses zur Einspeisungseinrichtung über die Erde erfolgt, sowie einen Detektor (200; 300), der dafür bestimmt ist, an einer von der Einspeisungsstelle entfernt liegenden Empfangsstelle, die in der Nähe der Bahn des Strompulses liegt, ein für den Strompuls repräsentatives Signal zu detektieren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie dafür bestimmt ist, an einem Ort die Anwesenheit eines gegebenen, in Betrieb befindlichen elektrischen Kabels, insbesondere in einem Kernkraftwerk zu detektieren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (300) eine gewickelte Spule (313) aufweist, die im Inneren einer elektrischen Abschirmung (313a) angeordnet ist, die aus Aluminiumfolie gebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Identifikation von in Betrieb befindlichen elektrischen Kabeln, insbesondere in einem Kernkraftwerk bestimmt ist.