METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE RESISTANCE IN A SIGNALLING LINE

Abstract: 1. A method of measuring the resistance in a signalling line of a hazard alarm system, the individual signalling lines (M, L) of which commence from a central control unit (Z) and are each provided with series-connected alarms (M1 to Mn) having a variable resistance value, where a voltage source (UV) is connected to the signalling line (ML) via a series resistor (RV) and a capacitor (C) is charged by a constant current in dependence upon the resistance value (RX) of the signalling line (ML), characterised in that the capacitor (C) is charged by a separate constant current source independent of the current in the signalling line and its charging time (T), which is proportional to the resistance value (RX), is measured in digital form by means of a counting device and a clock pulse generator (TG), the capacitor being discharged before measurement commences.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Widerstandsmessung an einer Meldeleitung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Widerstandsmessung an einer Meldeleitung in einer Gefahrenmelde- anlage, deren einzelne von einer Zentrale ausgehende Meldeleitungen- Seweils in Reihe geschaltete Melder mit veränderbarem Widerstandswert aufweisen. In Gefahrenmeldeanlagen, beispielsweise für Feuer- oder Einbruchalarm, sind häufig mehrere Melder in Reihe geschaltet und Ueber eine Leitung an eine Zentrale angeschlossen. An dieser Zentrale sind mehrere gleichartige Meldeleitungen angeschlossen. Jeder Melder besitzt einen Ruhewiderstand, der bei Betätigung des Melders in einen Alarmwiderstand geändert wird. Um die Betätigung eines Melders oder eine Storung auf der Meldeleitung in der Zentrale zu erkennen, ist es darum nötig, relativ kleine absolute Widerstandsänderungen auf einer Leitung zu erkennen. Dabei kann der Wert der Widerstandsänderung sehr verschieden sein vom Gesamtwert des Widerstandes der Meldeleitung. Beispielsweise kann der Wert der Widerstandsänderung im Verhältnis zum Gesamtwiderstand sehr klein sein. Das hängt von der Anzahl der in Reihe geschalteten Melder und der Grösse des Leitungswiderstandes ab. Dazu ist ein Messverfahren notwendig, das die relativ kleinen Widerstandswertänderungen genau messen und auswerten kann. Bekannt ist, den resultierenden Widerstand einer Meldeleitung mit einer Brückenschaltung zu messen. Dabei ist es aber von Nacht;-l, dass nur bei kleinen Widerstands änderungen die Brückenausgangsspannung sich zum Widerstandswert proportional verhält. Deswegen muss die BrUcke auf den jeweils vorhandenen Gesamtwiderstand abgeglichen werden. Eine XnderAng der erforderlichen Leitungsspannung ist dabei nicht moglich. Zur Überwachung der Meldeleitung oder zum Erschweren von Sabotagehandlungen ist es aber in vielen Fallen notwendig, die Spannung der Meldeleitung in vorgegebener Weise zu andern. Ferner ist bekannt, einen konstanten Messstrom zu verwenden, um dadurch eine widerstandsproportionale Messspannung zu erhalten. Diese Losung hat aber den Nachteil, dass eine relativ aufwendige Konstant stromquelle verwendet werden muss, die auch sicher gegen äussere Fremdspannungen sein soll. Es ist auch bekannt, zur Stromeinprägung einen Vorwiderstand zu verwenden, dabei ist aber die Messspannung nicht mehr dem Widerstandswert proportional, d.h. die vom Widerstandswert abhängige Messspannung ist nicht linear. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Messverfahren anzugeben, das zur Stromeinprägung einen Vorwiderstand benUtzt, wobei der zu messende Widerstandswert in eine Grosse umgeformt werden soll, die dem Widerstandswert proportional und in einfacher Weise messbar ist. Dabei soll das Messverfahren von der Versorgungsspannung unbeeinflusst bleiben. Diese Aufgabe wird dadurch gelost, dass mit einem Vorwiderstand der Meldeleitung ein Strom eingeprägt wird und ein an die Meldeleitung anschaltbarer Kondensator in Abhängigkeit vom Widerstandswert der Leitung von einem Konstantstrom aufgeladen wird, wobei die dem Widerstandswert proportionale Aufladezeit des Kondensators gemessen und als Messgrösse für den Widerstandswert der Meldeleitung zur Weiterverarbeitung digitalisiert wird. Es wird also die Messgrösse des zu messenden Widerstandswert es in eine dem Widerstandswert proportionale Zeitgrösse umgesetzt, wobei die Zeit gemessen wird. Dies geschieht durch die Messung der Aufladezeit eines Kondensators, der der Meldeleitung zugeordnet ist und von einem konstanten Strom durchflossen wird. Dabei wird die dem zu messenden Widerstand proportionale Zeit digital gemessen. Zweckmässigerweise wird der Kondensator vor Beginn der Messung kurzgeschlossen und damit entladen. Dazu kann ein Schalter oder ein Transitor vorgesehen werden, der zum Kondensator parallelgeschaltet ist. Mit Beginn der Messung wird der Schalter geöffnet, so dass der Kondensator mit dem Konstant strom geladen wird. Die Aufladezeit des Kondensators wird gemessen, indem für diese Zeit Impulse eines Taktgenerators über ein UND-Glied einer nachgeschalteten Zählvorrichtung zugeführt werden. Ist der Kondensator geladen, so wird das UND-Glied gesperrt und der Zählvorrichtung können keine weiteren Impulse mehr zugeführt werden. Das Ende der Aufladezeit des Kondensators kann in vorteilhafter Weise mit einer Vergleichsschaltung ermittelt werden. Diese Vergleichsschaltung weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf, der zum Ende der Aufladezeit des Kondensators an das UND-Glied ein Stopsignal abgibt. Dieses Stopsignal wird abgegeben, wenn am Eingang der Vergleichsschaltung & chaltung die Kondensatorspannung und die Leitungsspannung zueinander in einem vorgegebenen Verhältnis stehen. Mit diesem Messverfahren kann in vorteilhafter Weise der Widerstandswert der jeweiligen Leitung durch zyklische AbSrage der einzelnen Meldeleitung gemessen werden. Dabei kann die Messvorriöhtung so ausgestaltet sein, dass jeder Meldeleitung ein eigener Vorwiderstand zugeordnet ist. Es ist auch möglich, die Messvorrichtung so zu gestalten, dass ein einziger Vorwiderstand vorgesehen ist, der dann bei der zyklischen Abfrage jeweils mit an die einzelnen Meldeleitungen angeschaltet wird. Anhand von Schaltbeispielen soll im folgenden eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im einzelnen naher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine prinzipielle Melderanordnung in Reihenschaltung, die über Meldeleitungen an der Zentrale angeschlossen sind, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung einer Messvorrichtung zur Messung der widerstandsproportionalen Aufladezeit des Kondensators, Fig. 3 einen Teil der Schaltung nach Fig.2, in der über Optokoppler das Start- und das Stopsignal an die Messvorrichtung gegeben wird, Fig. 4 einen Messstellenumschalter für eine zyklische Abfrage der jeweiligen Meldeleitung. Die Fig. 1 zeigt eine Zentrale Z mit mehreren Melde- leitungen Mtl bis Mtn. Jede Meldeleitung ML besitzt einen Widerstand RX1 bis RXn In der Meldeleitung ltL1 sind 2nzeNne Melder Mi bis Mn dargestellt, die in Reihe ge ;schaltet sind. Befindet sich ein Melder, z+B. MI, im Ruhezustand, so hat der Melder MI einen Ruhewiderstand RRI. Spricht der Melder Ml an, so wird über den Kontakt K1 der Melder Ml. auf den Alarmwiderstand RAI umgeschaltet. Bei der Abfrage soll eine relativ kleine absolute Widerstandsänderung, beispielsweise RR1 - RA1 in der Zentrale Z gemessen und ausgewertet werden. In Fig.2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Widerstandsmessverfahr ens dargestellt. Die Schaltungsanordnung zeigt den zu messenden Widerstand RX der Meldeleitung ML. Dieser Widerstand RX ist über den Vorwiderstand RV an der Versorgungsspannung UV angeschlossen. Der Kondensator C ist mit einer Elektrode am positiven Pol (+) der Gleispannungsquelle UV und mit der anderen Elektrode am Kollektor des Transistors TR und am ersten Eingang B3 des Komparators D3 angeschlossen. Der Emitter des Transistors TR ist über einen ersten Widerstand RI am Minuspol (-) der Gleichspsnnungsquelle tw angeschlossen. Der zweite Eingang A3 des Komparators D3 ist mit dem Ausgang eines ersten Verstärkers D1 verbunden. Dessen erster Eingang Al ist mit dem gemeinsamen Anschlusspunkt X des Messwiderstandes RX der Meldeleitung ML und des Vorwiderstandes RV verbunden. Der zweite Eingang B1 des ersten Verstärkers D1 ist auf den Ausgang des Verstärkers D1 geführt, der über die Reihenschaltung der beiden Widerstände R1 und R2 an den Minuspol (-) der Gleichspannungsquelle W geführt ist. Der gemeinsame An schlusspunkt Y der Reihenschaltung der beiden Wider stände RI und R2 führt auf den ersten Eingang A2 eines zweiten Verstärkers D2. Der zweite Eingang 32 des zweiten Verstärkers D2 fuhrt zum Emitter des Transistors TR. Der Ausgang des zweiten Verstärkers D2 ist mit der Basis des Transistors TR verbunden. Ferner ist dem aufladbaren Kondensator C ein Schalter S parallelgeschaltet. Die Spannung UL an der Meldeleitung steht in einem bestimmten Verhältnis zur Spannung UC am Kondensator C und zur Versorgungsspannung UV. Die Spannung, die zwischen dem Minuspol (-) der Gleichspannungsquelle UV und dem zweiten Eingang 33 des Komparators D3 ansteht, ist mit UB bezeichnet, die Spannung, die am ersten Eingang A3 des Komparators D3 ansteht, ist mit UA bezeichnet. Ferner ist der Ausgang des Komparators D3 auf den ersten Eingang eines UND-Gliedes G geführt. Am zweiten Eingang des UND-Gliedes G ist ein Taktgenerator'EG ängeschlossen. Der Ansgang des UND-Gliedes G führt auf eine Zählvor- richtung ZV. Wird nun vor Beginn der Messung der Schalter S geschlossen, so wird der Kondensator C entladen. Die Messung des Widerstandswertes RX der Leitung ML wird mit dem Öffnen des Schalters S gestartet. Dabei wird der Kondensator C mit dem Konstantstrom I geladen. Zu dem Zeitpunkt, zn dem die Spannung UA am ersten Komparatoreingang A3 gleich gross der Spannung UB am zweiten Eingang B3 des Komparators D3 ist, ist der Kondensator C aufgeladen, und der Komparator D3 gibt ein Stopsignal STO an das UND-Glied G ab. Das heisst, das UND-Glied G ist von keinem Signal mehr beaufschlagt, so dass die Impulse des Taktgenerators TG nicht mehr in die Zählvorrichtung ZV gelangen können. Bei einfacher Darstellung und unter Voraussetzung idealer Bauelemente gelten folgende Beziehungen: UA = UV . RV RX+RV I = UV # RV # R2 # 1 RX+RV R1+R2 RI UC = UV - UB Wird die Aufladezeit des Kondensators C mit T bezeichnet, so gilt: 1 . T = C . UC Damit ergibt sich die Aufladezeit T des Kondensators C zu T = RX . C . RI # R1+R2 RV R2 Das heisst, die Aufladezeit T des Kondensators C ist direkt proportional dem Messwert des Widerstandes RX und unabhängig von der Versorgungsspannung UV. Da die Versorgungsspannung UV in einem bestimmten Verhältnis zur Leitungsspannung UL und damit zur Eondensator- spannung UC steht, kann mit dieser Schaltungsanordnung die Aufladezeit T des Kondensators C verhältnismässig einfach gemessen werden. Dabei muss an den Eingängen A3 und B3 des Komparators C3 nur die Bedingung der Spannungsgleichheit erfüllt sein, d.h. UA = Um, wie sich aus den oben dargesteliten.Beziehungen leicht veranschaulichen lässt.. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung it in Fig. 3 dargestellt, die nur einen Teil der ursprunglichen Schaltung gemass Fig.2 zeigt. Hier ist der Schalter S gemäss Fig.2,der dem Kondensator C parallelgeschaltet ist, durch einen Transistor STR ersetzt. Der Transistor STR ist mit seinem Kollektor-Emitterkreis dem Kondensator C parallelgeschaltet. Die Basis des Transistors STR ist über einen weiteren Widerstand R3 an den Minuspol (-) der Versorgungsspannung UV angeschlossen und an einem Optokoppler OK2. Der Optokoppler OK2 dient zur galvanischen Trennung der eigentlichen Messvorrich tung bzw. Messschaltung von der übrigen Auswerteeinrichtung der Zentrale. Beispielsweise kann ein Startsignal STA für die Messung über den Optokoppler OK2 erfolgen, so dass dann der Transistor STR, der den Kondensator C kurzgeschlossen hat, geöffnet wird. Es ist auch das Ausgangssignal des Komparators D3 über einen weiteren Widerstand R4 an einen weiteren Optokoppler OKI geführt, so dass auch hier, galvanisch getrennt, das Stopsignal STO an das nachgeordnete UND-Glied G gelangt. Diesem ist die Zählvorrichtung ZV nachgeschaltet. Ein besonderer Vorteil einer solchen Widerstandsmessanordnung ergibt sich, wenn diese Messanordnung nur einmal in einer Zentrale vorgesehen ist und nacheinander in rascher Folge die Widerstandswerte der jeweiligen Meldeleitungen misst. Dazu kann ein Messstellenumschalter Mo, wie er in Fig.4 dargestellt ist, vorgesehen sein. Der Messstellenumschalter MU wird der Reihe nach an die (e- weiligen Meldeleitungen MLI bis MLn, die hier mit den Widerstanden RX1 bis RIn symbolisiert sind, angeschlossen. Den jeweiligen Meldeleitungen MLI bis MLn ist jeweils ein Vorwiderstand RVI bis RVn zugeordnet. Zweckmässigerweise wird man eine zyklische Abfrage mit einer Multiplexsc > nlteinrichtung vornehmen, die von einem Mikroprozessor gesteuert wird. Ebenso werden von einem Mikroprozessor die Start- und Stopsignale STA, ST±, beispielsweise über Optokoppler OK1,2 an die Messschaltung bzw. von der Messschaltung an den Mikrocomputer gegeben.

Claims: PatentansprAche: 1. Verfahren zur Widerstandsmessung an einer Meldeleitung einer Gefahrenmeldeanlage, deren einzelne von einer Zentrale ausgehende Meldeleitungen jeweils in Reihe geschaltete Melder mit veränderbarem Widerstandswert aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mit einem Vorwiderstand (RV) die Meldeleitung (ML) angeschaltet wird und ein an die Meldeleitung (ML) anschaltbarer Kondensator (C) in Abhängigkeit vom Widerstandswert (RZ) der Meldeleitung (ML) von einem Konstant- strom (I) aufgeladen wird, wobei die dem Widerstandswert (Rx) proportionale Aufladezeit (T) des Kondensators (c) gemessen und als Messgrösse für den Widerstandswert (RZ) der Meldeleitung (ML) zur Weiterverarbeitung digitalisiert wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der über einen Transistor (TR) an die Versorgungsspannung (UV) angeschlossene Kondensator (C) mit einem parallel geschalteten Schaltelement (S; STR) vor Beginn der Messung kurzgeschlossen und damit entladen wird und zum Beginn der Messung geöffnet (STA) wird, so dass der Kondensator (C) mit dem Konstantstrom (I) geladen und die Aufladezeit (T) gemessen wird, indem für diese Zeit Impulse eines Taktgenerators (TG) über ein UND-Glied (G) einer nachgeschalteten Zahlvorrichtung (ZV) zugeführt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Aufladezeit (T) des Kondensators (C) mit einer Vergleichsschaltung (D3) ermittelt wird, die bei einem vorgegebenen Verhältnis der Kondensatorspannung (uc) zur Versorgungsspannung (W) ein Ausgangssignal (STO) an das UND-Glied (G) abgibt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert (RX) der (e- weiligen Meldeleitung (ML) durch zyklische Abfrage der einzelnen Meldeleitungen (ML1 ... MLn) gemessen wird, wobei jeder Melderleitung (ML) ein eigener Vorwiderstand (RV) zugeordnet ist. 5* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer Meldeleitung (ML) mit ihrem' Widerstandswert (RX) in Reihe mit einemVorwiderstand (RV) an eine Versorgungs Gleichspannungsquelle (UV) angeschlossen ist, dass der aufladbare Kondensator (C) mit einer Elektrode am Pluspol (+) der Gleichspannungsquelle (UV) und mit der anderen Elektrode am Kollektor eines Transistors (TR) und an einem ersten Eingang (B3) eines Komparators (D3) angeschlossen ist, dass der Emitter des Transistors (TR) über einen ersten Widerstand (RI) am Minuspol (-) der Gleichspannungsquelle (uv) angeschlossen ist, dass der zweite Eingang (A3) des Komparators (D3) mit dem Ausgang eines ersten Verstärkers (D1) verbunden ist, dessen Eingang (A1) mit dem gemeinsamen Anschlusspunkt (X) des zu messenden Widerstandswertes (RX) der Meldeleitung (ML) und des Vorwiderstandes (RV) und dessen Ausgang über die Reihenschaltung zweier Widerstände (R1 und R2) mit dem Minuspol (-) der Gleichspannungs- quelle (UV) verbunden ist, und dass ein zweiter Verstärker CD2)-mit seinem Eingang (A2) an den gemeinsamen An schlusspunkt (Y) der in Reihe geschalteten beiden Widerstände (R1 und R2) und mit seinem Ausgang an der Basis des Transistors (TR) angeschlossen ist 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (C) ein Schaltelement (S) parallelgeschaltet ist, dass der Ausgang des Komparators (D3) mit dem ersten Eingang und ein Taktgenerator (TG) mit dem zweiten Eingang eines UND-Gliedes (G) verbunden ist, und dass der Ausgang des UND-Gliedes (G) mit einer Zahlvorrichtung (ZV) verbunden ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) ein von einem Startsignal (STA) beaufschlagbarer Schalttransistor (STR) ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Komparators (D3) über einen ersten Optokoppler (ski) mit dem UND-Glied (G) verbunden ist, und dass der Schalttransistor (STR) über einen zweiten Optokoppler (ob2) von einem Startsignal (STA) beaufschlagbar ist.

Inventors: METZNER, UWE, THILO, PEER, DR.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: G08B25
IPC codes: G08B25