DE3237606A1 - Electronic level switch with self-protecting control unit - Google Patents
Electronic level switch with self-protecting control unitInfo
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Abstract
Description
Elektronischer Niveauschalter mit selbstsichernder Steuereinheit Die Erfindung betrifft eine selbstsichernde Schaltungsanordnung zur Uberwachung von mindestens 2 elektrischen Fühlern, mit einem Stromversorgungsteil, einem intermittierend arbeitenden, die Fühler speisenden Impulse nerator, mindestens.zwei von dem Ausgang der Fühler gesteuerten Halteschaltungen, die nach vorbestimmter Zeit in ihre stabile Lage zurückfallen und einer monostabilen Kippschaltung, die durch ein Verzögerungsglied auch in der nichtstabilen Lage gehalten werden kann.Electronic level switch with self-locking control unit Die The invention relates to a self-locking circuit arrangement for monitoring at least 2 electrical sensors, with one power supply part, one intermittent working impulse generator feeding the sensors, at least two from the output the sensor-controlled holding circuits, which after a predetermined time in their stable Fall back and a monostable multivibrator, which is through a delay element can also be held in the unstable position.
Im Haushaltsbereich, in der Industrie und bei anderen Einrichtungen ist zur Schadensverhütung wie auch für den funktionellen Ablauf erforderlich, den Flüssigkeitsstand in vorbestimmten Grenzen zu halten oder eventuell eindringendes Wasser automatisch schnell abzupumpen, um größere Schäden zu vermeiden. Da in-dem zuletzt berührten Anwendungsfall es besonders wichtig ist, daß eine Schaltung dieser Art auch noch nach vielen Jahren des Einsatzes die Bedingung, "hereinbrechendes Wasser abzupumpen", auch bei Störungen innerhalb der Schaltung noch sicher erfüllen muß, ist die Schaltung selbstsichernd auszubilden.In the household sector, in industry and in other institutions is necessary for damage prevention as well as for the functional process, the To keep the liquid level within predetermined limits or possibly penetrate To automatically pump out water quickly to avoid major damage. There in that last used application it is particularly important that a circuit of this Art, even after many years of use, the condition "breaking in To pump out water ", even in the event of faults within the circuit must, the circuit must be designed to be self-locking.
Die bekannten Niveauschalter erfüllen diese Bedingung nicht.The known level switches do not meet this requirement.
Da diese Einrichtungen möglicherweise erst nach Jahren in Funktion treten, ist über einen längeren Zeitraum ihre Funktionssi.cherheit nicht s ichergestel lt Derartige Einrichtungen müssen somit laufend überwacht werden, um sicherzustellen, daß sie im Ernstfall auch ansprechen.Since these facilities may not function for years their functional reliability is not ensured over a longer period of time Such facilities must therefore be continuously monitored to ensure that they speak up in an emergency.
Eine solche Uberwachunq is-t aufwendig und teuer.Such monitoring is complex and expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, .eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine ständige überwachung des Flüssigkeitsstandes über elektronische Fühler ermöglicht utnd gleichzeitig si.ch selbst überwacht, so daß auch ein Ausfall der Schaltung erkannt wird bzw. zu jenem Ein- oder Ausschalten der angeschlossenen Maschine führt.The invention is based on the object .a circuit arrangement of the type mentioned to create a constant monitoring of the liquid level using electronic sensors, utnd enables si.ch to monitor itself at the same time, so that a failure of the circuit is recognized or to that switching on or off of the connected machine.
Zur Lösung dieser Aufyabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, in einem Schwingungsgenerator, der mit zwei Operationsverstärkern aufgebaut ist, Dreieckschwinyungen zu erzeugen, die über mindestens zwei externe Sensoren zwei Operationsverstärkern zugeleitet werden, in denen die Zündsignale für gleichviele unabhängig voneinander arbeitende monostabile Schaltungen erzeugt werden. Die Ausganqssiynale der Monoflos werden wieder dem Schwingunysgenerator zugeführt und halten diesen an, wenn bei de Signale hoch sind. Hierdurch wird eine permanente Funktionsüberwachung dieser Bauteile yeschaffen, denn jedes kann nur wieder in die Einslage gebracht werden, wenn beide sich in der Nullage befinden und die dann erzeugten Dreieckschwingungen in den Sensoren nicht auf Masse abgeleitet werden.To solve this Aufyabe is provided according to the invention in one Vibration generator, which is built up with two operational amplifiers, triangular waves to generate two operational amplifiers via at least two external sensors are supplied, in which the ignition signals for the same number are independent of each other working monostable circuits are generated. the Outputsiynale the monoflos are fed back to the vibration generator and hold it on when both signals are high. This ensures permanent function monitoring create these components, because each can only be brought back into the insert when both are in the zero position and the triangular oscillations then generated are not derived to ground in the sensors.
In Serie zu der ersten monostabilen Schaltung mit längerer Laufzeit ist eine weitere monostabile Schaltung gelegt, die das nachfolgende Hlfsrelais mit Strom versorgt. Diese Schaltung kann nur von der Signaländerung von eins nach null. des zweiten Monoflops gezündet werden. Die Rücksetzung erfolgt, wenn entweder die Stromversorgung für eine Mindestzeit unterbrochen wird oder die Nullsignale vom Monoflop 1 infolge Ausfalls ausbleiben, weil dieser Baustein in der Einslage hängengeblieben ist.In series with the first monostable circuit with a longer running time Another monostable circuit is placed, which the following auxiliary relay with Powered. This circuit can only change the signal from one to zero. of the second monoflop can be ignited. The reset occurs when either the Power supply is interrupted for a minimum time or the zero signals from Monoflop 1 does not occur due to failure because this module got stuck in the insert is.
Hierdurch wird abgesichert, daß die Spannungsversorgung zum Hilfsrelais unterbrochen wird, wenn Monoflop 1 während des Betriebes in der Einslage verharrt.This ensures that the voltage supply to the auxiliary relay is interrupted if Monoflop 1 remains in the insert during operation.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das als öffner ausgebildete Hilfsrelais als Unterbrecher in den Erregerstromkreis. eines Lastrelais oder eines Schützes geschaltet.In an advantageous further development of the invention, this is designed as an opener Auxiliary relay as an interrupter in the excitation circuit. a load relay or a Contactor switched.
Damit ist abgesichert,- daß auch bei Ausfall des Netzteiles der Steueruny Schütz oder Lastrelais angezogen bleiben In analoger Anwendungsweise kann ebenso die Schaltung durch Stromrichtungsänderung am liilfsrelais so ausgeführt werden, daß bei Schaltungsausfall das Lastrelais oder das Schütz abfällt.This ensures that - even in the event of a failure of the power supply the control contactor or load relay remain energized In the same way of application The circuit can also be carried out by changing the direction of the current on the auxiliary relay that the load relay or the contactor drops out in the event of a circuit failure.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen l, 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, with reference to Figures 1, 2 and 3 an embodiment of the invention explained in more detail.
Abb. 1 zeigt den schematischen Schaltungsaufbau.Fig. 1 shows the schematic circuit structure.
Abb. 2 zeigt die Schwingungsformen am Verstärkereinyang.Fig. 2 shows the waveforms on the amplifier unit.
Abb. 3- zeigt die Impulse am Verstärkerausgang.Fig. 3- shows the pulses at the amplifier output.
Wird die Netzspannung zugeschaltet-, so schaltet diese das Relais oder das Schütz "13" durch und die Arbeitsmasohine beginnt zu arbeiten. Wenn nun über den Wippenschalter "14" die Niveausteuerung eingeschaltet wird, fließt ein geregelter Gleichstrom "DC2" vom Netzteil 1 zum Schwingungsgenerator "2", zum Verstärkerpaar "3", zur monostabilen Eingangsstute "4" mit langer Ladezeit, beispielsweise 100 ms und zur monostabilen Zündstufe 5 mit sehr viel kürzerer Ladezeit, beispielsweise 10 ms.If the mains voltage is switched on, it switches the relay or the contactor "13" and the work machine starts to work. If now The level control is switched on via rocker switch "14", flows in Regulated direct current "DC2" from power pack 1 to vibration generator "2", to the amplifier pair "3", for the monostable entry mare "4" with a long charging time, for example 100 ms and to the monostable ignition stage 5 with a much shorter charging time, for example 10 ms.
Nun erzeugt der Schwingungsyenerator Dreieck- und Rechteckimpulse mit einer frequenz von 10 kHz. Die Rechteckimpulse werden über einen Basisstrom angehoben und. direkt auf die invertierenden Eingänge der Verstärker "3" gegeben. Die Dreieckimpulse werden geteilt und über die Sensoren "7"auf die nichtinvertierenden Eingänge von "3" geführt. Da sich nun-die abfallende Flanke der Rechteckimpulse mit der ansteigenden Flanke der Dreieckimpulse schneidet Abb. 2 werden an den Ausgängen von "3" Rechteckimpulse erzeugt, die dynamisch in die Setzeingänye von der Eingangs- "4" und der Zündstufe 5" eingekoppelt werden.Now the vibration generator generates triangular and square pulses with a frequency of 10 kHz. The square pulses are over a Base current raised and. directly to the inverting inputs of the amplifier "3" given. The triangular pulses are divided and sent to the sensors "7" non-inverting inputs led by "3". There is now-the falling flank the square pulse intersects with the rising edge of the triangular pulse Fig. 2 square-wave pulses are generated at the outputs of "3", which are dynamically fed into the Setzeingänye of the input "4" and the ignition stage 5 "are coupled.
Damit werden die Ausgänge von "4" und "5" eins gesetzt und es fließt ein Strom von "4" über die Diode "8"zur Endstufe "6" wobei gleichzeitiy der Kondensator "8'" aufgeladen wird. Nach der Ladezeit von 5, beispielsweise nach 10 ms, fällt der Ausgang wieder in die stabile Nullage. Da dieser Ausgang in den Zündeingang der Endstufe "6" dynamisch eingekoppelt ist, geht der Ausgang "6t in die Einslage und das Hilfsrelais zieht an und unterbricht den Erregerstromkreis des Lastrelais "13".This sets the outputs of "4" and "5" to one and it flows a current of "4" via the diode "8" to the output stage "6" whereby at the same time the capacitor "8 '" is charged. After the charging time of 5, for example after 10 ms, falls the output returns to the stable zero position. Because this exit into the ignition input the output stage "6" is dynamically coupled, the output "6t goes into the insert position and the auxiliary relay picks up and interrupts the excitation circuit of the load relay "13".
Die Arbeitsmaschine "15" ist somit vom Netz getrennt. Durch einen Spannungsteiler "10" wird die Spannung im Zeitglied der Endstufe "6" etwas unterhalb der Kippschwelle gehalten.The work machine "15" is thus disconnected from the network. Through a Voltage divider "10" is the voltage in the timing element of the output stage "6" a little below kept the breakover threshold.
Werden die Dreieckimpulse durch den anyestieyenen Flüssigkeitsstand auf Masse abgeleitet, so verbleibt der Ausgang des Zündstufe 5 in der Nullage. Die Eingangsstufe "4" wird nach dem Abfall sofort wieder hochge- schaltet, weil die Bedingung "beide Stufen in Null" erfüllt ist und der Impulsgenerator nach etwa 50 ps einen Zündimpuls erzeugt hat. Erst wenn die Flüssigkeit das Einschaltniveau überschreitet, verbleibt auch die Eingangstufe 4.t in der Nullage und die Spannungen DC3 und DC4 gehen ebenfalls auf null, was zur Folge hat, daß das Hilfsrelais "12" abfällt, das Lastrelais "13" oder das Schütz folgerichtig anzieht und die Pumpe "15" zu fördern beginnt. Das Zeitglied der Endstufe "6" ist nun so ausgelegt, daß bei dem Spannungszusammenbruch die Kippspannung schnell fällt und somit die durch den Spannungsteiler "10" definierte Ladespannung schneidet.Are the triangular impulses through the anyestieyenen fluid level Derived to ground, the output of ignition stage 5 remains in the zero position. the Input level "4" is immediately increased again after the drop switches, because the condition "both stages in zero" is fulfilled and the pulse generator after generated an ignition pulse for about 50 ps. Only when the liquid has reached the switch-on level is exceeded, the input stage 4.t also remains in the zero position and the voltages DC3 and DC4 also go to zero, which means that the auxiliary relay "12" drops out, the load relay "13" or the contactor consequently picks up and the pump "15" begins to promote. The timing element of the output stage "6" is now designed so that when the voltage collapses, the breakover voltage drops quickly and thus the breakdown voltage falls through the voltage divider "10" cuts the defined charge voltage.
Hierdurch kippt dieser Monoflop wieder in seine stabile Lage. Durch die Förderung der Pumpe wird bei entsprechender Auslegung der Flüssigkeitsstand sinken, so daß die Eingangsstufe 4 wieder in die Eins lage gekippt werden kann und die Endstufe mit Strom versorgt, die aber gesperrt bleibt, weil sie nur durch einen Impuls von der Zündstufe 5 in die Einslage gesetzt werden kann. Da jedoch der entsprechende Sensor den Impuls für die Zündstufe 5, deralle 100 ms mit einer Impulshöhe je nach Empfindlichkeit zwischen 1.6 und 2.2 V und einer Impulsbreite von 75 ps initiiert wird, über die Flüssigkeit auf Masse ableitet, wird die Zündstuf-e "5" erst wieder eins gesetzt, wenn das Ausschaltniveau unterschritten ist.As a result, this monoflop tilts back into its stable position. By the delivery of the pump is the liquid level with appropriate design decrease so that the input stage 4 can be tilted back into the one position and the output stage is supplied with power, but it remains blocked because it is only supplied by one Impulse from ignition stage 5 can be placed in the insert position. However, since the corresponding Sensor the pulse for the ignition stage 5, which every 100 ms with a pulse height depending on Sensitivity between 1.6 and 2.2 V and a pulse width of 75 ps initiated If the liquid is discharged to ground, the ignition stage will only be "5" again one is set if the switch-off level is not reached.
Um nun nicht in jeder Ausschaltphase von 100 r5 der Ein- gansstufe "4" die gesetzte Endstufe "6",in die stabile Lage zu kippen, egalisiert der Kondensator "8'" diese Abschaltungen in Verbindung mit der Diode "8", so daß die Spannung DC3 nur zusammenbricht, wenn die Stromzuführung aus der Eingangsstufe "4" mehr als 14 ms unterbrochen ist.In order not to switch on in every switch-off phase of 100 r5 goose step "4" the set output stage "6", tilting into the stable position, is equalized by the capacitor "8 '" these disconnections in connection with the diode "8", so that the voltage DC3 only collapses if the power supply from input stage "4" is more than 14 ms is interrupted.
In der Schaltungsanordnung 9 wird der Kondensator "9'" über den Widerstand "9''" abhängig von der gewählten RC-Kombination während der Einslage von der Eingangsstufe "4" aufgeladen, mit jedem Abschalten von "4" aber wieder über die Diode "9'''" schnell entladen. Die Abstimmung der R-C-Gli.edes wurde so vorgenommen, daß im vorgegebenen Abschaltzyklus die maximale Spannung unterhalb der durch den Spannungsteiler "10" definierten Spannung am Zeitglied der Endstufe "6" bleibt.In the circuit arrangement 9, the capacitor "9 '" is via the resistor "9" "depends on the selected RC combination during the insertion of the input stage "4" is charged, with each switch-off of "4" but again quickly via the diode "9 '' '" unload. The coordination of the R-C-Gli.edes was made so that in the specified Shutdown cycle the maximum voltage below that determined by the voltage divider "10" defined voltage at the timing element of the output stage "6" remains.
Verharrt dagegen die Eingangsstufe "4" in der Einslage so steigt die Spannung im Kondensator "9'" und damit auch im Zeitglied bis die Kippspannung erreicht ist und der Ausgang in die stabile Nullage kippt. Ein Setzen von "6" ist nun nicht mehr möglich, weil der Schwingungsgenerator "2" wegen der Einslage von "4" gesperrt bleibt.If, on the other hand, the input level "4" remains in the insert, it increases Voltage in the capacitor "9 '" and thus also in the timer until the breakover voltage is reached and the output switches to the stable zero position. There is now no setting of "6" more possible because the vibration generator "2" is blocked because of the insertion of "4" remain.
Damit erfüllt die Schaltung die aufgestellte Sicherheitsbedingung, daß die zu steuernde Arbeitsmaschine im Störungsfall je nach Einsatzbedingung permanent ein-oder abgeschaltet ist.The circuit thus fulfills the established safety condition, that the machine to be controlled is permanent in the event of a fault, depending on the operating conditions is on or off.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE (1) | DE3237606A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19859762C2 (en) * | 1998-01-20 | 2001-10-25 | Eckart Hiss | Monitoring circuit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2711771A1 (en) * | 1976-03-24 | 1977-09-29 | Honeywell Inc | FILL LEVEL MONITORING DEVICE |
DE2914329A1 (en) * | 1978-04-10 | 1979-11-15 | Telub Ab | PHOTOELECTRIC BARRIER |
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1982
- 1982-10-11 DE DE19823237606 patent/DE3237606A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2711771A1 (en) * | 1976-03-24 | 1977-09-29 | Honeywell Inc | FILL LEVEL MONITORING DEVICE |
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