CIRCUITRY FOR MONITORING A PULSETRAIN

Abstract: 1. A switching circuit to monitor a succession of impulses with regard to whether the number of impulses in a unit of time falls below a specified value, with an inpulse unit (1), with an internal impulse generator (3) connected to the impulse unit (1), with an output stage (5) following the impulse generator (3) and with two signal outputs (6, 7), characterized in that for programmability of its impulse duration the internal impulse generator (3) possesses at least one programming input (9), that a third signal output (10) is provided, and that if the first signal output (6) and the second signal output (7) are connected to a source of operating voltage a programming signal is present at the programming input (9) of the internal impulse generator (3), but that if the first signal output (6) and the third signal output (10) are connected to the source of operating voltage no programming signal is present at the programming input (9) of the internal impulse generator (3).

Description: Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Impulsfolge daraufhin, ob die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, mit einem Impulseingang, vorzugsweise mit einem Differenzierglied, mit einem an den Impulseingang bzw. an das Differenzierglied angeschlossenen internen Impulsgeber, vorzugsweise einem Digital-Mono-Flop, vorzugsweise mit einem D-Flip-Flop, mit einer dem Zeitgeber bzw. dem D-Flip-Flop nachgeschaltelten Ausgangsstufe und mit zwei Uberwachungsausgängen. Wenn es zuvor geheissen hat, dass die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Impulsfolge daraufhin, ob die Anzahl der Impule pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, betrifft, so ist damit ein sogenannter Stillstandswächter angesprochen; unterschreitet die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Wert, so wird das als Stillstand gewertet. Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art, also sogenannte Stillstandswächter, arbeiten mit externen Impulsgebern zusammen, häufig mit induktiven Annäherungsschaltern. Diese externen Impulsgeber werden jeweils an den Impulseingang eines Stillstandswächters angeschlossen. Das dem Impulseingang folgende Differenzierglied differenziert die Impulse der zu überwachenden Impulsfolge, macht also aus jedem Impuls der zu überwachenden Impulsfolge einen Triggerimpuls für den nachgeschalteten internen Impulsgeber. Der interne Impulsgeber erzeugt immer dann, wenn an seinen Eingang ein Triggerimpuls gelangt, einen internen Impuls mit einer bestimmten, einstellbaren Impulsdauer. Entsteht der (n + te Triggerimpuls erst nach dem Ende der Impulsdauer des durch den n-ten Triggerimpuls erzeugten internen Impulses, so bedeutet das, dass die Anzahl der externen Impulse pro Zeiteinheit den durch die Impulsdauer der internen Impulse vorgegebenen Wert unterschritten hat, und die Ausgangsstufe spricht an. Die zuvor erläuterte logische Verknüpfung zwischen den Impulsen der zu überwachenden Impulsfolge bzw. den daraus abgeleiteten Triggerimpulsen und der Ausgangsstufe kann z. B. mit einem Digital-Mono-Flop als internemimpuisgeber und einem D-Flip-Flop realisiert werden. Einleitend ist gesagt worden, dass zu der in Rede stehenden Schaltungsanordnung zwei Überwachungsausgänge gehören; das resultiert aus einer Betrachtung dieser Schaltungsanordnung bezüglich der Beeinflussungsrichtung Impulseingang - überwachungsausgänge. Betrachtet man diese Schaltungsanordnung als ein Schaltgerät, das dann anspricht, wenn die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit einen vorge ebenen Wert unterschreitet, so könnte man statt Überwachungsausgänge auch allgemeiner von Schaltgeräteanschlüssen sprechen, insbesondere, wenn an daran denkt, dass ein solches Schaltgerät einerseits direkt und andererseits über einen Verbraucher an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen wird Bei Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art ist natürlich die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit, bei deren Unterschreiten die Ausgangsstufe anspricht, einstellbar, - zumeist stufenlos mit Hilfe eines Einsteliwiderstandes oder eines Einstellpotentiometers. Darüberhinaus ist es üblich, Stillstandswächter mit mehreren Überwachungsbereichen zu versehen, so dass rmn z. B. einen Oberwachungsbereich I für 6 - 150 Impulse pro Minute und einen Überwachungs- bereich für 48 - 1.200 Impulse pro Minute hat. Man kann dann den Stillstandswächter umschalten vom Überwachungsbereich I auf den überwachungsbereich II (und umgekehrt) und innerhalb des eingestellten überwachungsbereiches die rbn- zahl der Impulse pro Zeiteinheit einstellen, bei deren Unterschreitung die Aus- gangsstufe ansprechen soll. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die zuvor erläuterte Schaltungsanordnung so auszugestalten und weiterzubilden, dass in besonders einfacher Weise der jeweils gewünschte Überwachungsbereich eingestellt bzw. wirksam gemacht werden kann. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und-im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der interne Impulsgeber hinsichtlich der Impulsdauer programxierbar ist, n lich mindestens einen Programmiereingang aufweist, dass ein dritter überwachungs- ausgang vorgesehen ist und dass dann, wenn der erste Überwachungsausgang und der zweite Überwachungsausgang an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, am Programmiereingang des internen Impulsgebers ein Programmiersignal ansteht und dann, wenn der erste Überwachungsausgang und der dritte Überwachungsausgang an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, am Programmiereingang des internen Impulsgebers kein Programmiersignal ansteht (oder umgekehrt). Während also bei der Schaltungsanordnung, von der die Erfindung ausgeht, der jeweils gewünschte Oberwachungsbereich durch einen Schalter eingestellt werden muss, ist bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung gleichsam eine "An- schlussprogrammierbarkeit1, gegeben, d. h. eine automatische Einstellung des jeweils gewünschten Überwachungsbereiches dadurch, dass die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung über den ersten und den zweiten Überwachungsanschluss oder über den ersten und den dritten Uberwachungsanschluss an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen wird. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist, wie zuvor ausgeführt, ein hinsichtlich der Impulsdauer programmierbarer interner Impulsgeber vorgesehen, also ein interner Impulsgeber, der mindestens einen Programmiereingang aufweist. Solche Impulsgeber sind heute handelsüblich, z. B. das CMOS-IC 4541 "Programmierbarer Zeitgeber", das man von den Firmen Motorola , National Semiconductors , Valvo ..... usw., beziehen kann. Das COMS-IC 4541 Programmierbarer Zeitgeber" besteht im wesentlichen aus einem RC-Oszillator, dessen Frequenz mit Hilfe eines extern anzuschliessenden Einstellwiderstandes einstellbar ist, und aus einem 16-stufigen Binärzähler und hat zwei Programmiereingänge A und B. Liegt am Programmiereingang A ein Programmiersignal und am Programmiereingang B kein Programmiersignal, so ist damit eine Impulsdauer I vorgegeben und der Überwachungsbereich I eingestellt. Liegt am Programmiereingang A kein Programmiersignal und am Programmiereingang B ein Programmiersignal, so ist damit eine Impulsdauer II vorgegeben, die um den Faktor 4 länger ist als die Impulsdauer 1. Liegt an beiden Programmiereingängen A und B kein Programmiersignal, so ist damit eine Impulsdauer III vorgegeben, die um den Faktor 32 länger ist als die Impulsdauer I. Liegt schliesslich an beiden Programmiereingängen A und B ein Programmiersignal, so ist damit eine Impulsdauer IV vorgegeben, die um den Faktor 256 länger ist, als die Impulsdauer I. Die Lehre der Erfindung ist bisher nur hinsichtlich eines internen Impulsgebers mit einem Programmiereingang erläutert worden. Selbstverständlich lässt sich die erfindungsgemässe Lehre aber auch auf Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art anwenden, die einen internen Impulsgeber mit mehreren Programmiereingängen aufweisen, die z. B. den CMOS-IC 4541 "Programmierbarer Zeitgeber" als internen Impulsgeber aufweisen. Dann kommt man zu Schaltungsanordnungen, bei denen ein Überwachungsbereich I, ein Überwachungsbereich II, ein überwachungsbereich III usw. dadurch automatisch eingestellt werden kann, dass die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung über den ersten und den zweiten Überwachungsanschluss oder über den ersten und den dritten Oberwachungsanschluss oder über den ersten und einen vierten überwachungsanschluss usw. an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen wird. Im übrigen ist die Lehre der Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf Schaltungsanordnungen begrenzt, die als Stillstandswächter wirken. Sie kann vielmehr überall dort angewendet werden, wo Bausteine vorgesehen sind, die in ähnlicher Weise wie der interne Impulsgeber bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung programmierbar sind. Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll. Zunächst ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass der Programmiereingang des internen Impulsgebers einerseits - vorzugsweise über einen Strombegrenzungswiderstand - an das das Programmiersignal darstellende Pluspotential einer Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist, andererseits dadurch, dass der erste Überwachungsausgang und der dritte Uberwachungsausgang an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen werden, an das Minuspotential der Hilfsspannungsquelle anschliessbar ist. Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art gibt es als Wechselspannungsgeräte, also für eine Wechselspannung führende Betrlebsspannungsquelle, und als Gleichspannungsgeräte, also für eine Gleichspannung führende Betriebsspannungsquelle. Selbstverständlich kann die Lehre der Erfindung sowohl bei Wechselspannungsgeräten als auch bei Gleichspannungsgeräten angewendet werden. Bei einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung für eine Wechselspannung führende Betriebsspannungsquellé und mit einer zwischen dem ersten Uberwachungsausgang und dem zWeiten Uberwachungsausgang einerseits und der Ausgangsstufe andererseits vorgesehenen Gleichrichterbrücke mit vier Gleichrichterelementen kann die Lehre der Erfindung konkret dadurch realisiert sein, dass zwei weitere Gleichrichterelemente vorgesehen und jeweils einerseits mit zwei Gleichrichterelementen der Gleichrichterbrücke und andererseits mit dem dritten Uberwachungsausgang verbunden sind und dass der Programmiereingang des internen Impulsgebers mit dem dritten Uberwachungsausgang verbunden ist. Dabei empfiehlt es sich, den Programmiereingang des internen Impulsgebers über eine in Durchlassrichtung geschaltete Entkoppeldiode mit dem dritten Qberwachungsausgang zu verbinden, - wobei die Entkoppeldiode verhindert, dass das Pluspotential der Betriebsspannungsquelle, das wesentlich über dem Pluspotential der Hilfsspannungsquelle liegt, an den Programmiereingang des internen Impulsgebers gelangen kann. Bei einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung für eine Gleichspannung führende Betriebsspannungsquelle kann die Lehre der Erfindung konkret dadurch realisiert sein; dass der dritte überwachungsausgang über ein Gleichrichterelement mit dem zweiten Uberwachungsausgang verbunden ist, - wobei die Durchlassrichtung des Gleichrichterelementes vom zweiten Überwachungsausgang zum dritten Überwachungs- ausgang geht. Funktionsmässig kann als Gleichrichterelement ohne weiteres eine Diode verwendet werden. Es empfiehlt sich jedoch, als Gleichrichterelement eine Zenerdiode zu verwenden, so dass Störspannungen ohne Einfluss bleiben. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung nochmals erläutert; es zeigt Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, Fig. 2 eine detailliertere Darstellung des internen Impulsgebers der Schal tungsanordnung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer ersten Ausführungsform einer erfindungsge mässen Schaltungsanordnung, Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform einer erfindungs gemässen Schaltungsanordnung. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung dient zur überwachung einer Impulsfolge daraufhin, ob die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Impulseingang 1, ein Differenzierglied 2, einen an das Differenzierglied 2 angeschlossenen internen Impulsgeber 3, im Ausführungsbeispiel ein Digital-Mono-Flop, ein D-Flip-Flop 4, eine dem D-Flip-Flop 4 nachgeschaltete Ausgangsstufe 5 und zwei überwachungsausgänge 6, 7 auf. Es handelt sich also um einen Stillstandswächter, der mit einem externen Impulsgeber 8, z. B. einem induktiven Annäherungsschalter, zusammenarbeitet. Erfindungsgemäss ist der interne Impulsgeber 3 hinsichtlich der Impulsdauer programmierbar, weist nämlich der interne Impulsgeber 3 einen Programmiereingang 9 auf, ist ein dritter Überwachungsausgang 10 vorgesehen und steht dann, wenn der erste Überwachungsausgang 6 und der zweite Überwachungsausgang 7 an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 ein Programmiersignal an, während dann, wenn der erste Überwachungsausgang 7 und der dritte Überwachungsausgang 10 an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind; am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 kein Programmiersignal ansteht. In den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 einerseits ° über einen Strombegrenzungswiderstand 11 - an das das Programmiersignal darstellende Pluspotential 12 einer Hilfsspannungsquelle angeschlossen, andererseits dadurch, dass der erste Überwachungsausgang 6 und der dritte Überwachungsausgang 10 an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen werden, an das Minuspotential 13 der Hilfsspannungsquelle anschliessbar. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist, wie zuvor ausgeführt,ein hinsichtlich der Impulsdauer programmierbarer interner Impulsgeber 3 vorgesehen, also ein interner Impulsgeber 3, der einen Programmiereingang 9 aufweist. Es kann sich dabei um das CM0S-IC 4541 "Programmierbarer Zeitgeber" handeln. Ein solcher Impulsgeber 3 besteht in seinemgrundsätzlichen Aubfau, wie in Fig. 2 dargestellt ist, aus einem RC-Oszillator 14, dessen Frequenz mit Hilfe eines extern angeschlossenen Einstellwiderstandes 15 einstellbar ist, aus einem 16-stufigen Binärzähler 16 und aus einem UND-Glied 17¯ Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 handelt es sich um eine Schaltungsanordnung für eine Wechselspannung führende Betriebsspannungsquelle, die eine zwischen dem ersten Überwachungsausgang 6 und dem zweiten Überwachungsausgang 7 einerseits und der Ausgangsstufe 5 andererseits vorgesehene Gleichrichterbrücke 18 mit vier Gleichrichterelementen 19, 20, 21,. 22 aufweist Hier sind zwei weitere Gleichrichterelemente 23, 24 vorgesehen und jeweils einerseits mit zwei Gleichrichterelementen 19, 21 bzw. 20, 22 der Gleichrichterbrücke 18 und andererseits mit dem dritten Überwachungsausgang 10 verbunden. Der Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 ist mit dem dritten Überwachungsausgang 10 verbunden, und zwar über eine in Durchlassrichtung geschaltete Entkoppeldiode 25. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 handelt es sich um eine Schaltungsanordnung für eine Gleichspannung führende Betriebsspannungsquelle. Hier ist die Lehre der Erfindung konkret dadurch realisiert, dass der dritte Überwachungsausgang 10 über ein Gleichrichterelement 26 mit dem zweiten überwachungsausgang 7 verbunden ist, - wobei die Durchlassrichtung des Gleichrichterelementes 26 vom zweiten Überwachungsausgang 7 zum dritten Überwachungsausgang 10 geht. Bei dem konkret verwendeten Gleichrichterelement 26 handelt es sich um eine Zenerdiode. Im folgenden soll nun die Funktionsweise der erfindungsgemäss realisierten "Anschlussprogrammierbarkeit" erläutert werden: Ist die in Fig. 3 als Wechselspannungsgerät dargestellte erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit dem ersten Überwachungsausgang 6 - direkt - und mit dem zweiten Überwachungsausgang 7 - über einen nicht dargestellten Verbraucher - an die nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle angeschlossen, hängt also der dritte Überwachungsausgang 10 "in der Luft", so steht am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 - über den Strombegrenzungswiderstand 11 - das das Programmiersignal darstellende Pluspotential 12 einer nicht dargestellten Hilfsspannungsquelle an. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sei ein Überwachungsbereich I eingestellt. Wird nun die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung mit dem ersten Überwachungsausgang 6 - direkt - und mit dem dritten Überwachungsausgang 10 - über einen nicht dargestellten Verbraucher - an eine nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle angeschlossen, so wird damit der Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 - über die Entkoppeldiode 25 - praktisch an das Minuspotential 13 der nicht dargestellten Hilfsspannungsquelle angeschlossen, so dass am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 kein Programmiersignal mehr ansteht. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist nun der Überwachungsbereich II eingestellt. Ist die in Fig. 4 als Gleichspannungsgerät nur angedeutete Schaltungsanordnung mit dem ersten überwachungsausgang 6 - direkt - und mit dem zweiten Überwachungsausgang 7 - über einen nicht dargestellten Verbraucher - an eine nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle angeschlossen, hängt also der dritte Überwachungsausgang 10 in der Luft", so steht am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 - über den Strombegrenzungswiderstand 11 - das das Programmiersignal darstellende Pluspotential 12 der nicht dargestellten Hilfsspannungsquelle an. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sei ein überwachungsbereich I eingestellt. Wird jedoch die in Fig. 4 nur angedeutete Schaltungsanordnung mit dem ersten Überwachungsausgang 6 - direkt - und mit dem dritten Überwachungsausgang 10 - über einen nicht dargestellten Verbraucher - an eine nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle angeschlossen, so wird damit der Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 praktisch an das Minuspotential 13 der nicht dargestellten Hilfsspannungsquelle angeschlossen, nämlich an ein um den Spannungsabfall an dem Gleichrichterelement 26 unter den Minuspotential 13 der nicht dargestellten Hilfsspannungsquelle liegendes Ableitpotential, so dass am Programmiereingang 9 des internen Impulsgebers 3 kein Programmiersignal mehr ansteht. Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist nun der Überwachungsbereich II eingestellt.

Claims: Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Impulsfolge daraufhin, ob die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, mit einem Impulseingang, vorzugsweise mit einem Differenzierglied, mit einem an den Impulseingang bzw. an das Differenzierglied angeschlossenen internen Impulsgeber, vorzugsweise einem Digital-Mono-Flop, vorzugsweise mit einem D-Flip-Flop, mit einer dem Zeitgeber bzw. dem D-Flip-Flop nachgeschalteten Ausgangsstufe und mit zwei Dberwachungsausgängen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der interne Impulsgeber (3) hinsichtlich der Impulsdauer programmierbar ist, nämlich mindestens einen Programmiereingang (9) aufweist, dass ein dritter Überwachungsausgang (10) vorgesehen ist und dass dann, wenn der erste Überwachungsausgang (6) und der zweite Überwachungsausgang (7) an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, am Programmiereingang (9) des internen Impulsgebers (3) ein Programmiersignal ansteht, und dann, wenn der erste Uberwachungsausgang (6) und der dritte Überwachungsausgang (10) an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, am Programmiereingang (9) des internen Impulsgebers (3) kein Programmiersignal ansteht (oder umgekehrt). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prc grammiereingang (9) des internen Impulsgebers (3) einerseits - vorzugsweise Über einen Strombegrenzungswiderstand (11) - an das das Programmiersignal darstellende Pluspotential (12) einer Hilfsspannungsquelle angeschlossen ict, andererseits dadurch, dass der erste Überwachungsausgang (6) und der dritte Überwachungsausgang (10) an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen werden, an das Minuspotential (13) der Hilfsspannungsquelle anschliessbar ist. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für eine Wechselspannung führende Betriebsspannungsquelle und mit einer zwischen dem ersten Überwachungsaus#ang und dem zweiten Überwachungsausgang einerseits und der Ausgangsstufe ançerer- seits vorgesehenen Gleichrichterbrücke mit vier Gleichrichterelementen, la- durch gekennzeichnet, dass zwei weitere Gleichrichterelemente (23, 24) vorgesehen und jeweils einerseits mit zwei Gleichrichterelementen (19, 21 bzw. 20, 22) der Gleichrichterbrücke (18) und andererseits mit dem dritten Überwachungsausgang (10) verbunden sind und dass der Programmiereingang (9) des internen Impulsgebers (3) mit dem dritten überwachungsausgang (10) verbunden ist. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmiereingang (9) des internen Impulsgebers (3) über eine in Durchlassrichtung geschaltete Entkoppeldiode (25) mit dem dritten Überwachungsausgang (10) verbunden ist. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für eine Gleichspannung führende Betriebsspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Überwachungsausgang (10) über ein Gleichrichterelement (26) mit dem zweiten Überwachungsausgang (7) verbunden ist, - wobei die Durchlassrichtung des Gleichrichterelementes (26) vom zweiten Überwachungsausgang (7) zum dritten Überwachungsausgang (10) geht. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet; dass als Gleichrichterelement (26) eine Zenerdiode vorgesehen ist.

Inventors: LAMARCHE, JEAN-LUC, DIPL.-ING.
Applicants: I F M ELECTRONIC GMBH
Application year: 1985
Main classification: G01P13
IPC codes: G01R23, H03K5