-
Schaltungsanordnung für die Anzeige von Betriebszuständen und Zustandsänderungen
an zu überwachenden Maschinen und Geräten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
für die Anzeige von Betriebszuständen und Zustandsänderungen an zu überwachenden
Maschinen und Geräten, bei welcher der Betriebszustand durch eine dauernde optische
Anzeige für jede Maschine und jedes Gerät einzeln und eine Zustandsänderung an einer
Maschine oder einem Gerät für alle gemeinsam durch eine abschaltbare akustische
Anzeige überwacht wird und bei der die optischen Anzeigemittel in den einzelnen
Meldeleitungen liegen und das akustische Anzeigemittel an der Sekundärwicklung eines
Transformators liegt, dessen Primärwicklung den Strom aller Meldeleitungen führt.
-
Es sind derartige Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen durch die
Änderungen des Speisestromkreises der optischen Einzelsignalvorrichtungen, in dem
die Primärwicklung des Transformators liegt, eine entsprechende Stromänderung in
der Sekundärwicklung des Transformators erregt wird. Bei diesen bekannten Anordnungen
kann jedoch eine Auslösung des Sammelsignals nur bei Anstieg des Sekundärstromes
des Transformators erfolgen, durch den z. B. ein Thyratron zur Zündung gebracht
wird. Die Ausschaltung einer der optischen Einzelvorrichtungen bewirkt keine Auslösung
des Sammelsignals. Diese bekannte Schaltungsanordnung kann daher nur jeweils mit
relativ wenigen optischen Vorrichtungen arbeiten, da, wenn der Transformator gesättigt
ist, die Einschaltung einer weiteren optischen Vorrichtung keine Wirkung hat. Außerdem
kann auch jede normale Schwankung im Speisenetz der optischen Einzelvorrichtungen
zu einer entsprechenden Schwankung im Sekundärstromkreis führen und damit gegebenenfalls
zu einer Auslösung des Sammelsignals. Ein Ausschalten des Einflusses dieser Spannungsschwankungen
ist nur möglich, wenn die optischen Vorrichtungen eine entsprechend große Leistung
haben und damit die Gesamtschaltung weniger empfindlich wird. Dadurch wird aber
die Zahl der verwendbaren optischen Einzelanzeigevorrichtungen weiter beschränkt.
-
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige
Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der beliebige optische Einzelanzeigevorrichtungen,
auch mit sehr geringer Leistung, in beliebiger Anzahl die Sammelanzeigevorrichtung
auslösen, ohne daß normalerweise auftretende Stromschwankungen zu einer Auslösung
des Sammelsignals führen. Außerdem soll die Anordnung nicht nur auf das Einschalten
einer der optischen Einzelvorrichtungen, sondern auch auf deren Ausschalten ansprechen.
-
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß als Transformator
ein Spitzentransformator verwendet wird und daß parallel zu seiner Primärwicklung
eine Impedanz geschaltet und so bemessen ist, daß im normalen Betriebszustand der
Anlage der gemeinsame Meldestrom aller optischen Anzeigemittel im wesentlichen durch
die Parallelimpedanz fließt und nur ein durch einen Schaltvorgang hervorgerufener
Stromstoß an der Sekundärwicklung eine Spannungsspitze erzeugt.
-
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine eindeutige Trennung
des normalen Speisestroms von dem durch einen beliebigen Schaltvorgang in einer
oder mehreren der Einzelanzeigevorrichtungen ausgelösten schwingenden Stromstoß
erreicht, wobei die Sammelanzeigevorrichtung nur auf den letzteren, durch die Schaltung
ausgelösten Strom anspricht.
-
Spitzentransformatoren sind an sich bekannt. Für sie ist charakteristisch,
daß er Kern aus verschiedenen magnetischen Materialien zusammengesetzt ist und daß
die .Sekundärwicklung, getrennt von der Primärwicklung, auf einem leicht sättigbaren
Teil des Kerns aufgebracht ist.
-
Es ist weiterhin bekannt, derartige Spitzentransformatoren in überwachungsanlagen
zu verwenden, bei denen es auf eine Schnellabschaltung von gestörten Leitungssystemen
ankommt. Dabei wird als Schaltkriterium die Phasenlage zwischen Strom und
Spannung
in einem Wechselstromnetz benutzt. Die Überwachung geschieht dabei nach anderen
Gesichtspunkten und dient anderen Zwecken als im vorliegenden Fall.
-
Eine mit ähnlicher Wirkung wie der Erfindungsgegenstand arbeitende
Vorrichtung war bisher nur durch Verwendung von Relais möglich. Diese Relais werden
durch Hilfskontakte auf dem Gerät betätigt und in einer der beiden Schaltstellungen
dieser Kontakte fortwährend erregt. Das Relais selbst ist bei einer dieser bekannten
Vorrichtungen mit zwei Paaren von Hilfskontakten ausgestattet, wodurch unter Anwendung
eines Umschalters jede Änderung der Schaltstellung durch ein optisches Signal angezeigt
werden kann. Außerdem ist bei der bekannten Vorrichtung das Relais mit einem sogenannten
Wischkontakt versehen, wodurch beim Erregen oder beim Abfallen des Relais oder in
beiden Fällen die mit einem Halterelais versehene akustische Vorrichtung betätigt
wird. Die optische und die akustische Signalanlage sind aber bei dieser bekannten
Anlage völlig voneinander getrennt, was zu einem erheblichen Kostenaufwand und zu
einer erhöhten Störungsanfälligkeit führt. Derartige bekannte Anordnungen arbeiten
entweder mit einem Doppelrelais oder mit zwei Einzelrelais.
-
Ferner ist eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Überwachung
mehrerer, für ein und denselben Schalter vorgesehener Fernsteuerstromkreis bekannt,
bei der in jedem Steuerstromkreis Ruhestromspulen in Gegeneinanderschaltung zur
Beeinflussung eines gemeinsamen Signalrelais eingeschaltet sind, die sich bei ungestörtem
Betrieb in ihrer magnetischen Wirkung aufheben, bei Störungen dagegen das Signalrelais
zum Ansprechen bringen. Da diese bekannte Vorrichtung aber mit Ruhestromspulen arbeitet
und für jeden Steuerstromkreis eine eigene .Stromspule notwendig ist, die paarweise
zusammenarbeiten müssen, ist die Überwachung einer unbestimmten, großen Anzahl von
Steuerstromkreisen mit 'dieser bekannten Anordnung nicht möglich. Alle diese zuletzt
genannten, mit Relais oder Ruhestromspulen arbeitenden Anordnungen können also die
oben erläuterte erfindungsgemäße Aufgabe nicht lösen.
-
Beim Erfindungsgegenstand wird ein Schalteffekt ausgenutzt, der eine
schnell verschwindende starke Schwingung mit hoher Frequenz und großen Anfangsamplituden
in dem zugehörigen Stromkreis zur Folge hat. Die Ausnutzung der bei Schaltvorgängen
auftretenden steilen Spannungsspitzen zur Auslösung von Relais ist in ähnlicher
Weise schon bekannt, und zwar zur Sicherung von elektrischen Anlageteilen. Hierbei
wird die Spitze jedoch nicht versteilert, auch erfolgt keine Trennung von Dauerstrom
und Spitze. Um ein einwandfreies Arbeiten dieses bekannten Stromwandlers zu erreichen,
darf dieser im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand auch nicht gesättigt sein. Die
bekannte Vorrichtung gibt daher gar keine Anweisung für die Lösung des Problems,
eine unbeschränkte Anzahl Maschinen und Geräte zu überwachen.
-
Gemäß der Erfindung werden diese Schwingungen und der normale Speisestrom
weitgehend getrennt, so daß der Schalteffekt in der Primärwicklung verhältnismäßig
sehr große Stromänderungen zur Folge hat. Der Transformator wird durch eine strommindernde
Flanke, entsprechend einer Spitze des Schalteffektes, aus dem .Sättigungsgebiet
gebracht, wodurch in der Sekundärwicklung eine Spannungsspitze entsteht, die den
Sammelsignalgeber einschaltet. Wenn die erste Spitze der Schwingung beim Ausschalten
einer Einzelsignalvorrichtung negative Richtung hat, wird der Sammelsignalgeber
durch die zweite, dann positive Spitze ausgelöst.
-
Bei Verwendung von Gleichstrom als Speisestrom ist vorzugsweise die
parallel zur Primärwicklung geschaltete Impedanz einstellbar. Dabei wird vorteilhafterweise
ein Kondensator in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet.
-
Bei Verwendung von Wechselstrom als .Speisestrom für die optischen
Einzelanzeigevorrichtungen ist die parallel zur Primärwicklung geschaltete Impedanz
vorzugsweise ein Siebkreis, der so bemessen ist, daß der durch den Schaltvorgang
hervorgerufene Stromstoß im wesentlichen durch die Primärwicklung geht. Bei der
Verwendung von Wechselstrom als Speisestrom kann auch bei jedem Nulldurchgang in
der Sekundärwicklung eine Spitze entstehen, die jedoch nicht groß genug ist, um
den Sammelsignalgeber zu betätigen. Die Leistung der Lampen hat bei der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung keine Bedeutung auf den Auslösevorgang, so daß Lampen sehr geringer
Leistung und in sehr großer Zahl vorgesehen werden können. Vorzugsweise wird jedoch
jede der Lampen durch einen Kondensator überbrückt. Dadurch wird die Möglichkeit
ausgeschaltet, daß bei einem bestimmten theoretischen Schaltungszustand, nämlich
bei Ein- oder Ausschaltung einer optischen Vorrichtung im Augenblick des Nulldurchganges,
der Schalteffekt ganz ausbleibt. Durch die Anordnung der Kondensatoren wird sichergestellt,
daß in jedem Falle eine Schwingung in der Meldeleitung entsteht. Die Schwingungen
durchlaufen jetzt im wesentlichen den Kondensator, wodurch die Schaltwirkung nicht
von der Art und der Leistung der optischen Vorrichtungen abhängig ist. Man kann
jetzt sogar Neonlampen mit einer Leistung von 2 W statt z. B. 10 W verwenden.
-
Die Schaltung wird an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung dargestellt ist, erläutert. Es sind jedoch auch andere Schaltungen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich.
-
In der Figur sind eine Anzahl Geräte 1, z. B. in einer Fabrik aufgestellte
Motoren, und eine Anzahl Meßgeräte 18, z. B. zur Messung von Druck, Temperatur,
Höhe usw., dargestellt. Setzt z. B. ein Motor aus, so leuchtet eine Signallampe
2 auf. Diese optische Signalvorrichtung kann zusammen mit einem Umschalter 3 auf
einer Signaltafel 15 angebracht sein. Der Umschalter 3 wird benutzt, wenn der diesbezügliche
Motor absichtlich ausgeschaltet ist, aber von wesentlicher Bedeutung ist dieser
Schalter nicht. Jeder Signallampe 2 ist ein Kondensator 16 parallel geschaltet.
Der durch den Sammelkreis der optischen Vorrichtungen gehende Strom wird der Parallelschaltung
der Impedanz 17 und der Primärwicklung des Transformators 4 zugeleitet.
-
Der Normalstrom durchläuft die eingeschaltete(n) Lampe(n) 2, aber
nicht oder bloß in geringem Maße den Kondensator bzw. die Kondensatoren 16. Wird
eine Lampe 2 zu- oder abgeschaltet, so entsteht als Folge des Schalteffekts eine
kurze Schwingung, die im wesentlichen über den Kondensator 16 läuft, so daß die
Eigenschaften der Lampe 2 kaum von Einfluß sind.
Bei einer Speisung
aus einer Gleichstromquelle besteht die Impedanz 17 aus einem Widerstand. Der normale
.Speisestrom in der Sammelkette durchläuft im wesentlichen den Widerstand 17, der
einen weit niedrigeren Wert aufweist als die Primärwicklung des Transformators 4.
Der Gleichstrom durch die Primärwicklung des Transformators wirkt sich selbstverständlich
nicht auf die Sekundärwicklung aus, nur eine plötzliche starke Veränderung der Stromstärke
vermag sekundär einen Spannungsimpuls zu verursachen, so daß der Transformator den
Effekt des Ein- und Ausschaltens weiterleitet. Der Widerstand 17 wird in Abhängigkeit
von der Anzahl optischer Vorrichtungen und von deren Leistung eingestellt bzw. bemessen.
-
Bei einer Speisung mittels Wechselstrom wird die Impedanz 17 durch
einen Siebkreis gebildet, die derart bemessen ist, daß der normale Speisestrom auch
hier im wesentlichen diese Impedanz 17 durchläuft. Der Strom, der noch durch die
Primärwicklung des Transformators geht, ist zu schwach, um die akustische Vorrichtung
betätigen zu können. Der Schalteffekt beschränkt sich im wesentlichen auf die Primärwicklung
des Transformators, weil der .Siebkreis für ihn eine hohe Impedanz darstellt.
-
Der Transformator 4 ist ein Spitzentransformator, d. h. ein Transformator,
der, wie schon erwähnt, sich durch die besondere Konstruktion des magnetischen Kreises
dazu eignet, steile Spitzen zu transformieren, was günstig ist zum Zünden eines
Thyratrons 5. Die Schwingungen werden also im wesentlichen von dem durch die optischen
Vorrichtungen gehenden Dauerstrom getrennt. Die Wirkung etwaiger Stromstärkeänderungen
kann schließlich noch durch das Thyratron beseitigt werden, das den Schalteffekt
nur dann weiterleitet, wenn dieser einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Es hat sich gezeigt, daß statt eines Thyratrons auch eine Kaltkathodenröhre oder
ein Transduktor Anwendung finden kann.
-
Bei richtiger Einstellung bzw. Bemessung der Impedanz wird der Verstärker
5 nur durch den Schalteffekt aufgesteuert. Dies hat zur Folge, daß über die Kontaktpunkte
7 eines Relais 8 ein Relais 6 erregt wird. Hierdurch werden die Kontakte 9 und 11
geschlossen, wodurch das Relais 8 anspricht, und zugleich wird das Gitter des Verstärkers
5 an den negativen Pol verlegt, so daß dieser wieder schnell betriebsbereit ist.
Das Ansprechen des Relais 8 hat zur Folge, daß das Relais 6 abfällt, weil die Kontakte
7 den Anodenstrom unterbrechen. Das Relais 8 wird nach wie vor mittels Haltekontakten
10 erregt. Die Hupe 13 wird durch die Kontakte 12 betätigt. Beim Eindrücken des
Druckknopfes 14 fällt das Relais 8 ab, wodurch die Hupe abgestellt und der ursprüngliche
Zustand wieder hergestellt wird. Die Tafel mit den optischen Vorrichtungen dient
als »Gedächtnis«. Dank der Anwesenheit des Kondensators 16 funktioniert die Schaltung
auch, wenn eine Lampe defekt ist. Mit der. erfindungsgemäßen .Schaltung ist der
erforderliche Kostenaufwand je Verbraucher sehr gering geworden. In einem Fall aus
der Praxis konnten diese Kosten sogar bis zu einem Achtel herabgesetzt werden, während
die Zuverlässigkeit wesentlich zugenommen hat. Die Schaltung eignet sich für Lampenspannungen
von z. B. 110 V oder 24 V Gleich- oder Wechselspannung, und zwar für Arbeitsstrom
oder Ruhestrom.