Einrichtung zur Überwachung einer Frequenz
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung einer Frequenz, bei der einem Impulsgeber ein Zeitglied nachgeschaltet ist.
Einrichtungen zur Überwachung einer Frequenz werden industriell häufig als Drehzahlwächter eingesetzt.
Diese sollen in Abhängigkeit vom Unter- bzw. über schreiten einer Frequenz und damit einer Drehzahl ein Signal abgeben oder einen Schaltvorgang auslösen. Bei diesen Anwendungen wird eine schnelle und eindeutige Signalgabe gefordert.
Es ist bereits eine Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung für periodisch bewegte Körper, insbesondere umlaufende Maschinenteile bekannt geworden, bei der einem Impulsgeber, der von einem über einen Kondensator angesteuerten Relais gebildet wird, ein ansprechverzögertes Zeitglied nachgeschaltet ist. Ein Kontakt des Zeitgliedes dient zur Signalisierung oder zur Auslösung von Schaltvorgängen. Bei der bekannten Überwachungseinrichtung ist nachteilig, dass der Kontakt des Zeitgliedes entweder kein oder ein intermittierendes Signal liefert. Soll von dem intermittierenden Signal ein zur Auslösung von Schaltvorgängen geeignetes Dauersignal abgeleitet werden, so ist ein weiteres entsprechendes Zeitglied vorzusehen. Dies bedingt jedoch eine weitere unerwünschte Zeitverzögerung für die Signalgabe.
Letzteres ist dabei vor allem deswegen unerwünscht, da der Abstand der Impulse des intermittierenden Signales sehr gross sein kann und damit auch die vorzusehende Zeitverzögerung erheblich sein müsste.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zur Überwachung einer Frequenz zu erstellen, die am Ausgang ein Dauersignal abgibt, sofern die jeweilige Grenzfrequenz über- oder unterschritten ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs angegebenen Einrichtung dadurch gelöst, dass an mindestens einem Ausgang des Zeitgliedes ein Vorbereitungseingang eines Impulsspeichers und dass an dem Ausgang des Impulse bers ein dynamischer Eingang des Impulsspeichers angeschlossen ist.
Der erfindungsgemässen Lösung liegt somit der allgemeine Gedanke zugrunde, durch die erste Flanke eines Impulses das Ausgangssignal des Zeitgliedes abzufragen, entsprechend diesem Ausgangssignal einen Impulsspeicher zu setzen und anschliessend durch den eigentlichen Impuls das Zeitglied zurückzustellen. Auf diese Weise wird am Ausgang des Impulsspeichers eine eindeutige Signalgabe ohne eine zusätzliche unerwünschte Zeitverzögerung erzielt. Es tritt also trotz wiederholter Abfrage keine Unterbrechung des Ausgangssignales nach Überoder Unterschreiten eines durch die Verzögerung des Zeitgliedes vorgegebenen Grenzwertes der Frequenz auf.
Ausserdem ändert sich das Ausgangssignal bei Unteroder Überschreiten des Grenzwertes schnell.
Im folgenden soll die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, aus dem sich weitere Einzelheiten sowie auch weitere Vorteile ergeben.
Die in der Figur gezeigte Einrichtung zur Überwachung einer Frequenz besteht im wesentlichen aus einer Kippstufe 2, einem Impulsgeber 4, 6, 7, einem ansprechverzögerten Zeitglied 9 und einem Impulsspeicher 16.
Ein Eingang 1 der Kippstufe 2 bildet den Eingang der gesamten Einrichtung. An diesem Eingang liegt beispielsweise eine Wechselspannung an. Am Ausgang 3 der Kippstufe 2 ist der Impulsgeber 4, 6, 7 angeschlossen, der von einer weiteren Kippstufe 7 mit vorgeschaltetem, differenzierend wirkenden RC-Glied 4, 6 gebildet wird.
Ein negierter Ausgang 8 der Kippstufe 7 ist mit einem Eingang des ansprechverzögerten Zeitgliedes 9 verbunden. An antivalenten Ausgängen 10, 13 des Zeitgliedes 9 sind negierte zu verschiedenen Schaltzuständen gehörende Vorbereitungseingänge 14, 15 des Impulsspeichers 16 angeschlossen. Ein dynamischer Eingang des Impulsspeichers 16 ist mit dem negierten Ausgang 8 des Kippgliedes 7 verbunden. Weiter ist der bejahende Ausgang 10 des Zeitgliedes 9 über ein verzögernd wirkendes RC-Glied 11, 12 an einen Eingang des Impulsspeichers 16 angeschlossen. Ein Ausgang 18 des Impulsspeichers 16 ist mit dem Eingang des Impulsgebers 4, 6, 7 über einen Widerstand 5 verbunden. Der Ausgang der gesamten Einrichtung zur Frequenzüberwachung ist an einen Ausgang 17 des Impulsspeichers 16 angeschlossen.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung wird davon ausgegangen, dass am Eingang 1 der Kippstufe 2 eine Wechselspannung anliegt, deren Amplitude den Ansprechwert von 2 übersteigt. Dann erscheint am Ausgang 3 der Kippstufe 2 in jeder Periode der Wechselspannung ein Rechteckimpuls, der vom RC-Glied 6, 4 differenziert wird. Der von der Vorderflanke des Rechteckimpulses abgeleitete differenzierte Impuls soll eine derartige Polarität aufweisen, dass durch diesen die Kippstufe 7 umgeschaltet wird. Das Signal am negierten Ausgang 8 verschwindet somit in Abhängigkeit von der Dauer des differenzierten Impulses. Durch das Verschwinden dieses Signales wird das Zeitglied 9 zurückgestellt und der Ablauf der Ansprechverzögerung beginnt erneut mit Wiederkehr des Signales am Ausgang 8.
Ist der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Signalunterbrechungen am Ausgang 8 kleiner als die Ansprechverzögerung des Zeitgliedes 9 so liegt ständig am Ausgang 10 kein Signal und am Ausgang 13 ein Signal vor. Sofern der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Signale grösser ist, werden nach Ablauf der Verzögerungszeit die Signale an 10, 13 umgeschaltet. Am Ausgang 10 liegt dann ein Signal, am Ausgang 13 kein Signal vor. Mit jeder Signalunterbrechung am Ausgang 8 des Kippgliedes 7 wird jedoch der zuletzt beschriebene Signalzustand an 10, 13 wieder zurückgestellt.
Es liegt also ein intermittierendes Signal an den Ausgängen des Zeitgliedes 9 vor, sofern der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Signalunterbrechungen am Ausgang 8 grösser als die Verzögerungszeit ist. Ein derartiges Signal ist insbesondere zur schnellen Auslösung von Schaltvorgängen nicht geeignet.
Es sind daher die Ausgänge 10, 13 des Zeitgliedes 9 mit negierten Vorbereitungseingängen 14, 15 und der Ausgang 8 des Kippgliedes 7 mit dem dynamischen Eingang einer Torschaltung des Impulsspeichers 16 verbunden.
Durch diese Schaltung wird erreicht, dass bei einer Signalunterbrechung am Ausgang 8 erst der Schaltzustand der Ausgänge 10, 13 des Zeitgliedes 9 abgefragt und in den Impulsspeicher 16 übertragen wird. Danach wird dann das Zeitglied 9 zurückgestellt. Am Ausgang 17 (bzw. 18) liegt somit stets das gleiche Signal vor wie am Ausgang 10 (bzw. 13). Bei Rückstellung des Zeitgliedes 9 durch einen Impuls des Impulsgebers 4, 6, 7. Die Signale an 17, 18 werden dabei trotz wiederholter Rückstellung des Zeitgliedes 9 nicht unterbrochen und sind somit zur Auslösung von Schaltvorgängen geeignet.
Eine Verzögerung der Signaländerung an 17, 18 tritt bei einer Änderung der überwachten Frequenz vorteilhafterweise ebenfalls nicht auf, da nach Ablauf jeder Verzögerungszeit des Zeitgliedes 9, durch die die Frequenzmessung erfolgt, stets sofort das Messergebnis in den Impulsspeicher 16 übertragen wird. Am Ausgang 19 liegt daher unverzüglich ein (bzw. kein) Signal vor, sofern die Frequenz der Wechselspannung am Eingang 1 kleiner (bzw. grösser) als die vorgegebene ist.
Eine für viele Schaltvorgänge erwünschte Hysterese wird bei der dargestellten Einrichtung durch die Verbindung des Ausganges 18 mit dem Eingang des Impulse bers 4, 6, 7 über einen Widerstand 5 erreicht. Liegt am Ausgang 18 kein Signal vor, so bewirkt die angegebene Verbindung eine Verminderung der Amplitude des Si gaales am Ausgang 3 des Kippgliedes 2. Die vom Impulsgeber 4, 6, 7 gelieferten Impulse werden dadurch schmaler. Der Ansprech- und Rückfallwert der erfindungsgemässen Einrichtung sind also in Abhängigkeit von der Breite der Signalunterbrechungen am Ausgang 8 des Kippgliedes 7 verschieden. Der gewünschte Unterschied dieser Werte kann durch Wahl des Widerstandes 5 auf einfache Weise eingestellt werden.
Das zwischen dem Ausgang 10 und einem Eingang des Impulsspeichers 16 angeordnete, verzögernd wirkende RC-Glied 11, 12 dient dazu, um auch bei einem plötzlichen Ausfall (Frequenz 0) oder einer Verkleinerung (Amplitude kleiner als der Ansprechwert des Kippgliedes 2) des Signales am Eingang 1 auf jeden Fall ein entsprechendes Signal am Ausgang 19 erhalten. Die durch 11, 12 gegebene Zeitverzögerung ist etwas grösser als diejenige der Torschaltung des Impulsspeichers 16 gewählt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Einrichtung zur Überwachung einer Frequenz erstellt wurde, deren Ausgangssignal trotz schneller Änderung desselben bei über oder Unterschreiten der Grenzfrequenz und periodisch wiederholter Frequenzmessung keine Unterbrechung bei gleichbleibendem Ergebnis der Frequenzmessung aufweist.