DE3043357A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE ON A DETECTING LINE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE ON A DETECTING LINEInfo
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Abstract
Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München " ** VPA 80 P 6 2 1 7 DESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our reference: Berlin and Munich "** VPA 80 P 6 2 1 7 DE
Verfahren und Vorrichtung zur Widerstandsmessung an einer MeldeleitungMethod and device for measuring resistance on a signal line
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Widerstandsmessung an einer Meldeleitung in einer Gefahrenmeldeanlage, deren einzelne von einer Zentrale ausgehende Meldeleitungen jeweils in Reihe geschaltete Melder mit veränderbarem Widerstandswert· aufweisen.The invention relates to a method for measuring resistance on a reporting line in a hazard alarm system, each of which emanates from a control center Signal lines each have detectors connected in series with a variable resistance value.
In Gefahrenmeldeanlagen, beispielsweise für Feuer- oder Einbruchalarm, sind häufig mehrere Melder in Reihe geschaltet und über 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 Störung auf der Meldeleitung in der Zentrale zu erkennen, ist es darum notig, 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.In alarm systems, for example for fire or Burglar alarm, several detectors are often connected in series and connected to a control center via a cable. Several similar message lines are connected to this control center. Each detector has one Quiescent resistance, which is changed to an alarm resistance when the detector is actuated. To operate a Detector or a fault on the message line in the control center, it is therefore necessary to be relatively small to recognize absolute changes in resistance on a line. The value of the change in resistance can be ■ be very different from the total value of the resistance of the message line. For example, the value of the The change in resistance can be very small in relation to the total resistance. That depends on the number of in series switched off detector and the size of the line resistance. This requires a measuring method that can precisely measure and evaluate the relatively small changes in resistance.
En 1 Wt / 13.11.198oEn 1 Wt / 13.11.198o
80 P 6 2 1 7 OE80 P 6 2 1 7 OE
—■ D —- ■ D -
Bekannt ist, den resultierenden Widerstand einer Meldeleitung mit einer Brückenschaltung zu messen. Dabei ist es aber von Nachteil, daß nur bei kleinen Widerstandsänderungen die Brückenausgangsspannung sich zum Widerstandswert proportional verhält. Deswegen muß die Brücke auf den jeweils vorhandenen Gesamtwiderstand abgeglichen werden. Eine Änderung der erforderlichen Leitungsspannung ist dabei nicht möglich.What is known is the resulting resistance of a message line to measure with a bridge circuit. However, it is disadvantageous that only with small changes in resistance the bridge output voltage becomes the resistance value behaves proportionally. Therefore, the bridge must be adjusted to the total resistance present in each case will. It is not possible to change the required line voltage.
Zur Überwachung der Meldeleitung oder zum Erschweren von Sabotagehandlungen ist es aber in vielen Fällen notwendig, die Spannung der Meldeleitung in vorgegebener Weise zu ändern.To monitor the reporting line or to make acts of sabotage more difficult, however, in many cases it is necessary to to change the voltage of the signal line in a specified manner.
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 Konstantstromquelle 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.It is also known to use a constant measuring current in order to thereby produce a measuring voltage proportional to the resistance to obtain. However, this solution has the disadvantage that a relatively expensive constant current source is used must be, which should also be safe against external external voltages. It is also known to use a series resistor to impress current, this being the case but the measuring voltage is no longer proportional to the resistance value, i.e. the one dependent on the resistance value Measurement voltage is not linear.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßverfahren anzugeben, das zur Stromeinprägung einen Vorwiderstand benützt, wobei der zu messende Widerstandswert in eine Größe umgeformt werden soll, die dem Widerstandswert proportional und in einfacher Weise meßbar ist. Dabei soll das Meßverfahren von der Versorgungsspannung unbeeinflußt bleiben.The object of the invention is therefore to provide a measuring method that uses a series resistor for impressing current used, whereby the resistance value to be measured is to be converted into a quantity that corresponds to the resistance value is proportional and easily measurable. The measuring method should not be influenced by the supply voltage stay.
Diese Aufgabe wird c .durch gelöst, daß mit einem Vorwiderstand der Meldeleitung ein Strom eingeprägt wirdThis object is achieved by using a series resistor a current is impressed on the signal line
f 80 P 6 2 1 7 DE ^ ο-f 80 P 6 2 1 7 DE ^ ο-
und ein an die Meldeleitung anschalfbarer Kondensator in Abhängigkeit vom Widerstands-wert 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.and a capacitor that can be connected to the signal line depending on the resistance value of the line from one Constant current is charged, whereby the charging time of the capacitor, which is proportional to the resistance value, is measured and as a measured variable for the resistance value of the message line is digitized for further processing.
Es wird also die Meßgröße des zu messenden Widerstandswertes 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. The measured variable of the resistance value to be measured thus becomes a time variable proportional to the resistance value implemented, whereby the time is measured. This is done by measuring the charging time of a capacitor, which is assigned to the message line and has a constant current flowing through it. The dem Resistance to be measured is digitally measured proportional to time.
Zweckmäßigerweise wird der Kondensator vor Beginn der Messung kurzgeschlossen und damit entladen. Dazu kann ein Schalter oder ein Translator vorgesehen werden, der zum Kondensator parallelgeschaltet ist. Mit Beginn der Messung wird der Schalter geöffnet, so daß der Kondensator mit dem Konstantstrom 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.The capacitor is expediently short-circuited and thus discharged before the start of the measurement. Can do this a switch or a translator can be provided which is connected in parallel to the capacitor. With the beginning of the Measurement the switch is opened so that the capacitor is charged with the constant current. The charging time of the capacitor is measured by adding pulses from a clock generator via an AND element for this time be fed to a downstream counting device. If the capacitor is charged, the AND element becomes blocked and no further pulses can be fed to the counting device.
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.The end of the charging time of the capacitor can advantageously be determined using a comparison circuit will. This comparison circuit has two inputs and an output which, at the end of the charging time of the Capacitor outputs a stop signal to the AND gate.
Dieses Stopsignal wird abgegeben, wenn am Eingang der Vergleichsschaltungsee-hai-t«sg die KondensatorspannungThis stop signal is emitted when the capacitor voltage
und die Leitungsspannung zueinander in einem vorgegebenen Verhältnis stehen.and the line voltage to each other in a predetermined Relationship.
Mit diesem Meßverfahren kann in vorteilhafter. Weise der Widerstands-wert der jeweiligen Leitung durch zyklische Abfrage der einzelnen Meldeleitung gemessen werden. Dabei kann die Meßvorrichtung so ausgestaltet sein, daß jeder Meldeleitung ein eigener Vorwiderstand zugeordnet ist.This measuring method can be more advantageous. Way the resistance value of the respective line by cyclical Query of the individual message line can be measured. The measuring device can be designed so that each Signal line is assigned its own series resistor.
Es ist auch möglich, die Meßvorrichtung so zu gestalten, 1odaß ein einziger Vorwiderstand vorgesehen ist, der dann bei der zyklischen Abfrage jeweils mit an die einzelnen Meldeleitungen angeschaltet wird.It is also possible to design the measuring device in such a way that a single series resistor is provided, which then is connected to the individual message lines with the cyclical query.
Anhand von Schaltbeispielen soll im folgenden eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im einzelnen näher erläutert werden.With the aid of circuit examples, an apparatus for carrying out the method is described in detail below are explained in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine prinzipielle Melderanordnung in Reihenschaltung, die über Meldeleitungen an der Zentrale angeschlossen sind, 1 shows a basic detector arrangement in series connection, that are connected to the control center via signal lines,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung einer Meßvorrichtung zur Messung der widerstandsproportionalen Aufladezeit des Kondensators,2 shows a circuit arrangement of a measuring device for measuring the charging time proportional to the resistance of the capacitor,
Fig. 3 einen Teil der Schaltung nach Fig.2, in der über Optokoppler das Start- und das Stopsignal an die Meßvorrichtung gegeben wird,Fig. 3 shows part of the circuit according to Fig.2, in which about Optocoupler the start and stop signal is given to the measuring device,
Fig. 4 einen Meßstellenumschalter für eine zyklische Abfrage der jeweiligen Meldeleitung.4 shows a measuring point switch for a cyclic Query the respective reporting line.
Die Fig. 1 zeigt eine Zentrale Z mit mehreren Meldeleitungen ML1 bis MLn. Jede Meldeleitung ML "besitzt einen Widerstand RX1 bis RXn. In der Meldeleitung ML1 sind einzelne Melder M1 bis Mn dargestellt, die in Reihe geschaltet sind. Befinde" sich ein Melder, z.B. M1, im Ruhezustand, so hat der Melder M1 einen Ruhewiderstand RR1. Spricht der Melder M1 an, so wird überFig. 1 shows a control center Z with several reporting lines ML1 to MLn. Each message line ML "has a resistor RX1 to RXn. In the message line ML1 are individual detectors M1 to Mn shown, which are connected in series. If there is a detector, e.g. M1, in the In the idle state, the detector M1 has a quiescent resistance RR1. If the detector responds to M1, it will be over
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
ν · Vi ν · Vi
-W- VPA 80 P 6 2 1 7 DE , S- -W- VPA 80 P 6 2 1 7 DE, S-
Kontakt K1 der Melder M1 auf den Alarmwiderstand RA1 umgeschaltet. Bei der Abfrage soll eine relativ kleine absolute Widerstandsänderung, beispielsweise RR1 - RA1 in der Zentrale Z gemessen und ausgewertet werden.Contact K1 of detector M1 to alarm resistor RA1 switched. When queried, a relatively small absolute change in resistance, for example RR1-RA1 can be measured and evaluated in the center Z.
In Fig.2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung diesesIn Fig.2 is a device for performing this
. Widerstandsmeßverfahrens 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 Gleichspannungsquelle 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 Gleichspannungsquelle UV angeschlossen. Der zweite Eingang A3 des Komparators D3 ist mit dem Ausgang eines ersten Verstärkers D1 verbunden. Dessen erster Eingang A1 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 Gleich-Spannungsquelle UV geführt ist. Der gemeinsame An-.schlußpunkt Y der Reihenschaltung der beiden Widerstände R1 und R2 führt auf den ersten Eingang A2 eines zweiten Verstärkers D2. Der zweite Eingang B2 des zweiten Verstärkers D2 führt zum Emitter des Transistors TR.. Resistance measurement method shown. The circuit arrangement shows the resistance RX of the message line to be measured ML. This resistor RX is connected to the supply voltage UV via the series resistor RV. The capacitor C has an electrode on the positive pole (+). the DC voltage source UV and with the other Electrode connected to the collector of the transistor TR and to the first input B3 of the comparator D3. The emitter of the transistor TR is connected to the negative pole (-) of the direct voltage source UV via a first resistor RI. The second input A3 of the comparator D3 is connected to the output of a first amplifier D1. Whose The first input A1 is connected to the common connection point X of the measuring resistor RX of the message line ML and des Series resistor RV connected. The second input B1 of the first amplifier D1 is connected to the output of the amplifier D1, which is connected to the negative pole (-) of the DC voltage source via the series connection of the two resistors R1 and R2 UV is led. The common connection point Y of the series connection of the two resistors R1 and R2 lead to the first input A2 of a second amplifier D2. The second input B2 of the second Amplifier D2 leads to the emitter of transistor 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 demThe output of the second amplifier D2 is connected to the base of the transistor TR. Furthermore, the rechargeable Capacitor C a switch S connected in parallel. The voltage UL on the message line is in a certain Relationship to the voltage UC on the capacitor C and to the supply voltage UV. The tension between the
-$- VPA 80 P 6 2 1 7 OE - $ - VPA 80 P 6 2 1 7 OE
Minuspol (-) der Gleichspannungsquelle UV und dem zweiten Eingang B3 des !Comparators D3 ansteht, ist mit ÜB -bezeichnet, die Spannung, die am ersten Eingang A3 des !Comparators D3 ansteht, ist mit UA bezeichnet. Ferner ist der Ausgang des !Comparators D3 auf den ersten Eingang eines UND-Gliedes G geführt. Am zweiten Eingang des UND-Gliedes G ist ein Taktgenerator TG angeschlossen. Der Ausgang des UND-Gliedes G führt auf eine Zählvorrichtung ZV.Negative pole (-) of the DC voltage source UV and the second input B3 of the! Comparator D3 is present, is with ÜB - denoted, the voltage that is present at the first input A3 of the! Comparator D3 is denoted by UA. Furthermore, the output of the comparator D3 is led to the first input of an AND element G. At the second entrance of the AND gate G, a clock generator TG is connected. The output of the AND gate G leads to a counting device 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, zu 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.If the switch S is now closed before the start of the measurement, the capacitor C is discharged. The measurement of the resistance value RX of the line ML is started when the switch S opens. In doing so, the capacitor C charged with the constant current I. At the time to which the voltage UA at the first comparator input A3 is equal to the voltage UB at the second input B3 of the Comparator D3 is, the capacitor C is charged, and the comparator D3 outputs a stop signal STO to the AND gate G from. That is, the AND gate G is no longer acted upon by a signal, so that the pulses of the clock generator TG can no longer get into the counting device ZV.
Bei einfacher Darstellung und unter Voraussetzung idealer Bauelemente gelten folgende Beziehungen:In the case of a simple representation and assuming ideal components, the following relationships apply:
RVRV
UA = UVUA = UV
RX+RVRX + RV
τ τπτ RV R2 1 1 * uv * RX + RV * R1+R2 * ETτ τπτ RV R2 1 1 * uv * RX + RV * R1 + R2 * ET
UC * UV - UBUC * UV - UB
Wird die Aufladezeit des Kondensators C mit T bezeichnet, so gilt:If the charging time of the capacitor C is denoted by T, then the following applies:
I . T = C . UCI. T = C. UC
-r- VPA 8OP 6 2 1 7DE-r- VPA 8OP 6 2 1 7DE
Damit ergibt sich die Aufladezeit T des Kondensators C zu T = RX . C . §| . This results in the charging time T of the capacitor C as T = RX. C. § | .
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 Kondensatorspannung 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 = UB, wie sich aus den oben dargestellten Beziehungen leicht veranschaulichen läßt.That is, the charging time T of the capacitor C is' directly proportional to the measured value of the resistor RX and independent of the supply voltage UV. Because the supply voltage UV in a certain ratio to the line voltage UL and thus to the capacitor voltage UC, can with this circuit arrangement the charging time T of the capacitor C can be measured relatively easily. At the inputs A3 and B3 of the comparator C3 only the condition of voltage equality must be met, i.e. UA = UB, as can be seen from the the relationships shown above can be easily illustrated.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung ü in Fig. 3 dargestellt, die nur einen Teil der ursprünglichen Schaltung gemäß 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 0K2. Der Optokoppler OK2 dient zur galvanischen Trennung der eigentlichen Meßvorrichtung bzw. Meßschaltung von der übrigen Auswerteeinrichtung der Zentrale. Beispielsweise kann ein Startsignal STA für die Messung über den Optokoppler 0K2 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 OK1 geführt, so daß auch hier, galvanisch getrennt, dasAn advantageous development of the circuit arrangement u shown in Fig. 3, which is only part of the original Circuit according to Fig.2 shows. Here is the switch S according to FIG. 2, which is connected in parallel to the capacitor C. is replaced by a transistor STR. The transistor STR is with its collector-emitter circuit Capacitor C connected in parallel. The base of the transistor STR is connected to the via a further resistor R3 Minus pole (-) of the supply voltage UV connected and an optocoupler 0K2. The OK2 optocoupler is used for galvanic separation of the actual measuring device or measuring circuit from the rest of the evaluation device the headquarters. For example, a start signal STA for the measurement via the optocoupler 0K2 take place, so that then the transistor STR, which has short-circuited the capacitor C, is opened. It is also the output signal of the comparator D3 via a further resistor R4 to a further optocoupler OK1 so that here, too, galvanically separated, the
»P 82I7OE“P 82I7OE
- SI· - SI
Stopsignal STO an das nachgeordnete UND-Glied. G gelangt. Diesem ist die Zählvorrichtung ZV nachgeschaltet.Stop signal STO to the downstream AND element. G arrives. The counting device ZV is connected downstream of this.
Ein besonderer Vorteil einer solchen Widerstandsmeßan-A particular advantage of such a resistance measurement
5 Ordnung 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 MU, wie er in Fig.4 dargestellt ist, vorgesehen sein. Der Meßstellenumschalter MU wird der Reihe nach an die jeweiligen Meldeleitungen ML1 bis MLn, die hier mit den Widerständen KXI bis RXn symbolisiert sind, angeschlossen. Den jeweiligen Meldeleitungen ML1 bis MLn ist jeweils ein Vorwiderstand RV1 bis RVn zugeordnet.5 order results if this measuring arrangement is provided only once in a control center and successively in quickly measures the resistance values of the respective message lines. A measuring point switch MU, as shown in Figure 4, be provided. Of the The measuring point switch MU is connected in sequence to the respective message lines ML1 to MLn, which are here with the Resistors KXI to RXn are symbolized, connected. The respective message lines ML1 to MLn a series resistor RV1 to RVn is assigned to each.
Zweckmäßigerweise wird man eine zyklische Abfrage mit einer Multiplexschalteinrichtung vornehmen, die von einem Mikroprozessor gesteuert wird. Ebenso werden von einem Mikroprozessor die Start- und Stopsignale STA, STO, beispielsweise über Optokoppler 0K1,2 an die Meßschaltung bzw. von der Meßschaltung an den Mikrocomputer gegeben.Appropriately, you will make a cyclical query with a multiplex switching device, which is from controlled by a microprocessor. The start and stop signals STA, STO, for example via optocoupler 0K1,2 to the measuring circuit or given by the measuring circuit to the microcomputer.
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