Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Widerstandsmessung an einer Meldeleitung in einer Gefahrenmeldeanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 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 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. 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.

Ferner ist bekannt, einen konstanten Meßstrom zu verwenden und dadurch eine widerstandsproportionaie Meßspannung zu erhalten. Diese Lösung 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.

Aus der DE-OS 27 16 506 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Alarmauslöseortes in Alarmanlagen bekannt. Dort wird eine Meldeschleife über einen Vorwiderstand mit einer Konstantstromquelle gespeist. Beim öffnen eines Kontaktes der Meldeschleife gelangt eine dem betreffenden parallel geschalteten Widerstand proportionale Spannung über einen Gleichrichter an einen Analogspeicher, der ein Kondensator sein kann. Der höchste anstehende gespeicherte Spannungswert ist eine dem Widerstandswert der Schleife proportionale Aufladespannung des Kondensators. Dieser analoge Spannungswert wird mit einem von einem Treppenspannungsgenerator erzeugten analogen Spannungswert verglichen. Bei Gleichheit wird auf den geöffneten Kontakt der Meldeschleife erkannt und aufgrund der analogen Spannungshöhe, die einem bestimmten gespeicherten Binärwert eines Binärzählers entspricht, wird über eine dezimale Decodiereinheit der betreffende Kontakt der Melderschleife angezeigt. Eine derartige Vorrichtung hat aber verschiedene Nachteile. Es ist eine Konstantstromquelle erforderlich, um entsprechend dem Widerstandswert der Schleife am Aufladekondensator eine genau dem Widerstandswert proportionale Spannung messen zu können. Jede Schwankung der Spannungsquelle bzw. Stromquelle beeinflußt das Meßergebnis und führt zu Ungenauigkeiten. Gerade bei einer Vielzahl von Meldekontakten auf einer Schleife ist eine exakte Widerstandsmessung notwendig, um den betreffenden Meldekontakt genau ermitteln zu können. Die Messung des analogen Spannungswertes am Kondensator führt nicht immer zu genauen Ergebnissen, weil die vom Widerstandswert trotz eingeprägten Stroms abhängige Meßspannung nicht linear und somit nicht genau zu dem zu messenden Widerstandswert proportional ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das bzw. die zur Stromeinprägung einen Vorwiderstand benutzt, 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.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe bei einer eingangs beschriebenen Meldeanlage mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich der Vorrichtung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Es wird also die Meßgröße des zu messenden Widerstandswerts der Meldeleitung 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 Transistor vorgesehen werden, der zum Kondensator parallel geschaltet 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 zugefürt 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 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 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 Abfrage der einzelnen Meldeleitung gemessen werden. Dabei kann die Meßvorrichtung 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 is einzelnen näher erläutert werden.

• 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 Meldeleitungen ML1 bis MLn. Jede Meldeleitung ML besitzt einen Widerstand RXI bis RXn. In der Meldeleitung ML1 sind einzelne Melder M1 bis Mn dargestellt, die in Reihe geschaltet sind. Befindet sich ein Melder, z.B. MI, im Ruhezustand, so hat der Melder M1 einen Ruhewiderstand RR1. Spricht der Melder M1 an, so wird über den Kontakt K1 der Melder M1 auf den Alarmwiderstand RA1 umgeschaltet. Bei der Abfrage soll eine relativ kleine absoluts Widerstandsänderung, beispielsweise RR1 - RA1 in der Zentrale Z gemessen und ausgewertet werden.

In Fig.2 ist sine Vorrichtung zur Durchführung dieses Widsrstandsmeßverfahrens dargestellt. Die Schaltungsanordnungzeigt den zu messenden Widerstand RX der Meldeleitung ML. Dieser Widerstand RX ist über den Vorwiderstand RV an der Versorgungsspannung UV angeschlossen. Der Bondensator 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 Widerständs R1 und R2 an den Minuspol (-) der Gleichspannungsquelle UV geführt ist. Der gemeinsame Anschlußpunkt Y der Reihenschaltung der beiden Widerständs 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. 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 B3 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 TG angeschlossen. Der Ausgang des UND-Gliedes G führt auf eine Zählvorrichtung 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.

Bei einfacher Darstellung und unter Voraussetzung idealer Bauelemente gelten folgende Beziehungen:

Wird die Aufladezeit des Kondensators C mit T bezeichnet, so gilt:

• LT = O.UC
• Damit ergibt die Aufladezeit T des Kondensators 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.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung ist 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 Widerstsnd R3 an den Minuspol (-) der Versorgungsspannung UM angeschlossen und an einem Optokoppler OK2. 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 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 OK1 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 Meldeleitung 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 Meldeleitung ML1 bis MLn, die hier mit den Widerständen RX1 bis RXn symbolisiert sind, angeschlossen. Den jeweiligen Meldeleitungen ML1 bis MLn ist jeweils ein Vorwiderstand RV1 bis RVn zugeordnet. Zweckmäßigerweise wird man eine zyklische Abfrage mit einer Multiplexschalteinrichtung vornehmen, die von einem Mikroprozessor gesteuert wird. Ebenso werde von einem Mikroprozessor die Start- und Stopsignale STA, STO, beispielsweise über Optokoppler OK1, 2 an die Meßschaltung bzw. von der Meßschaltung an den Mikrocomputer gegeben.