DE3340475A1

DE3340475A1 - Elektronische schaltung zur betaetigung einer sicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE3340475A1
Application number: DE19833340475
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Kanppmann; Peter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Nicolaisen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1983-11-09
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE3340475C2

Description

Elektronische Schaltung zur Betätigung einer
Sicherheitseinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Betätigung einer Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der Europäischen Patentschrift EU-PS 0012 383 ist eine Sicherheitseinrichtung bekannt. Diese weist als Schaltmittel eine Kunststoffschicht auf, die elektrisch isolierend ist. Bei Druckbeanspruchung bzw. Berührung an einer bestimmten Stelle wird die Kunststoffschicht elektrisch leitend.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die einfach abgleichbar ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1 Durch die Erfindung zu überwachende Spannungsbereiche Fig. 2 Schaltplan Kern der Schaltung ist ein Fensterdiskriminator (IC 2), qer ein Ausgangssignal liefert, wenn die Eingangsspannung in einem zulässigen Fenster zwischen U 1 und U 2 liegt (Fig. 1). Die Schwellspannungen werden durch das Widerstandsnetzwerk R 10, R 11, R 16 festgelegt. Bei Unterschreiten von U 1 (Betätigung des Flächenschalters oder Kurzschluß in den Zuleitungen) bzw. bei Überschreiten von U 2 (Unterbrechung in den Zuleitungen) fällt das über den Transistor T 2 angesteuerte Relais c 2 ab. Gleichzeitig leuchtet LED 3 (UF oberhalb) bzw. LED 4 (UF unterhalb des Fensters).
Da der Widerstand des Flächenschalters in unbetätigtem Zustand von der Größe der überwachten Fläche und von der Art der Anbringung am überwachten Objekt abhängt, muß der Spannungsteiler bei Inbetriebnahme der Schaltung so abgeglichen werden, daß die Spannung UF in der Mitte des zulässigen Bereichs liegt. Zur Vereinfachung dieses Abgleichvorganges und zur Erkennung langfristiger Veränderungen des Ruhewiderstandes des Flächenschalters wurde ein zweiter Fensterdiskriminator eingesetzt (IC 3), dessen Fenster in der Mitte des von IC 2 überwachten Bereichs liegt, jedoch kleiner ist (U 3, U 4, Fig. 1). Liegt UF innerhalb des kleinen Fensters, so leuchtet LED 6 (grün), liegt sie oberhalb, so leuchtet LED 5 (gelb), liegt sie unterhalb, so leuchtet LED 7 (gelb). Der Spannungsteiler ist also durch Verändern von R 18 so einzustellen, daß die grüne LED leuchtet. R 17 begrenzt den Einstellbereich so, daß ein zu geringer Ruhewiderstand des Flächenschalters, der bei Montage unter mechanischer Spannung entstehen kann, durch Verändern von R 18 nicht mehr kompensiert werden kann.
Zur Erhdhung der Zuverlässigkeit der Schaltung wurde ein genauso wie IC2 beschalteter weiterer Fensterdiskriminator (IC 1) parallel geschaltet, der Relais C 1 ansteuert. Die Schließerkontakte der Relais C 1 und C 2 werden in Reihe geschaltet, so daß bei einem Ausfall eines Fensterdiskriminators, der nicht zum Abfall eines Relais und damit zum Abschalten der Anlage führt, die Schaltung funktionsfähig bleibt.
Da ein solcher Fehler allerdings während des Betriebes auch nicht erkannt werden kann, wurde durch eine weitere Schaltungsergänzung dafür gesorgt, daß in diesem Fall die Schaltung nach Ausschalten der Betriebsspannung, nach Betätigung des AUS-Tasters oder nach einer Betätigung des Flächenschalters nicht mehr aktiviert werden kann. Im Normalfall bleiben die Relais nach dem Einschalten der Betriebsspannung abgefallen, bis der EIN-Taster gedrückt wird und den oberen Zweig des Eingangsspannungsteilers schließt. Ist der Flächenschalter unbetätigt und Transistor T3 nicht leitend, so liegt UF nun im zulässigen Bereich, die relais ziehen an, und die Haltekontakte C 11 und C 21 schließen den oberen Spannungsteilerzweig endgültig. Wird der Flächenschalter nun betätigt, so sinkt durch die Widerstandsverringerung von R die Spannung UF unter U 1, und die Relais C 1 und C 2 fallen ab. Die Kontakte C 11 und C 21 öffnen, so daß UF ; OV wird und die Relais auch bei unbetätigtem Flächenschalter abgefallen bleiben, bis wieder der EIN-Taster gedrückt wird. Tritt nun ein Fehler auf, der dazu führt, daß ein Relais nicht abfällt, so wird dies nach dem Einschalten der Betriebsspannung, nach einer Betätigung des Flächenschalters oder nach einer Betätigung des mit C 11 und C 21 in Reihe geschalteten AUS-Schalters durch einen Vergleich der Ausgangsspannungen der beiden Fensterdiskriminatoren mit Hilfe des Antivalenzgatters IC 4 erkannt.
Sind die Ausgangsspannungen ungleich, so wird der Transistor T 3 leitend und hält die Spannung UF auf ca. OV, so daß die Schaltung auch durch Drücken des EIN-Tasters nicht aktiviert werden kann.
Diese zusätzliche Selbstüberwachung der Schaltung ist nur möglich, wenn die Haltekontakte der Relais über den Eingang der Steuereinrichtung wirken und so bei abgefallenen Relais ein Betätigen des Flächenschalters simulieren können. Das RC-Glied R 29/C 5 ist erforderlich, um kurze Ausgangsimpulse des Antivalenzgatters zu unterdrücken, die dadurch entstehen, daß beim Schließen des EIN-Tasters die beiden Fensterdiskriminatoren nicht exakt zum gleichen Zeitpunkt umschalten.
Ein Fehler im Antivalenzgatter kann unter Umständen nicht erkannt werden. In diesem Falle sind jedoch zwei weitere Fehler erforderlich, um einen Schadensfall auszulösen. Ein Fehler, der dazu führt, daß beide Eingänge des Antivalenzgatters auf OV liegen, wirkt sich auf die Relais nicht aus, da die Vorwiderstände R 30 und R 31 entsprechend hochohmig sind.
Der Widerstand R 32»RF bewirkt, daß UF bei einem Kabelbruch auch nach öffnen der Kontakte C 11 und C 21 oberhalb des überwachten Fensters bleibt.
Bei der elektronischen Schaltung nach Fig.2 wurden Bauelemente entsprechend der folgenden Stückliste verwendet.
R 1 180 R 2 2,7 K R 3 2,2 K R4 1K R5 1K R 6 9,1 K R 7 5,6 K R 8 470 R 9 180 R 10 2,7 K R 11 2,2 K R 12 1 K R 13 9,1 K R 14 1 K R 15 5,6 K R 16 470 R 17 8,2 K R 18 47 K R 19 180 R 20 3,9 K R 21 820 R 22 1 K R 23 1 K R 24 1 K R 25 5,6 K R 26 1,2 K R 27 10 K R 28 10 K R 29 10 K R 30 100.K R 31 100 K R 32 100 K

C 1

C2 15 µF

C3

C 4 68 nF C5 0,47 µF

D1 1N 4007

D 2

ZD 1 ZPD 12

ZD 2

T1

T2 BC 182

T 3

10 1

IC 2 TCA 965

IC 3

IC 4 CD 4070 IC 5 LM 78L 15

LED 1

LED 2 rot

LED 3

LED 4

LED 5 gelb LED 6 grün LED 7 gelb Die technischen Daten der Schaltung sind: Betriebsspannung UB :8 ... 27V bei UB> 18V mit Spannungsregler + 15V für IC4 und Zenerdioden ZPD 12 an allen benutzten Eingängen von IC4 Stromaufnahme bei UB = 27V max 120 mÄ Eingangsstrom TCA 965 Pin 8 :50 nA Belastbarkeit der Referenzspannung :10 mA Umgebungstemperatur :- 25°C .... 85°C - Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1) Elektronische Schaltung zur Betätigung einer Sicherheitseinrichtung für Anlagen mit frei in den Raum beweglichen Teilen, die als Eingangssignale an Schaltmitteln anliegende unterschiedliche elektrische Spannungen erhält und Ausgangssignale an eine Steuereinrichtung abgibt, die die beweglichen Teile stillsetzt oder ein Notlaufprogramm in Gang setzt, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Schaltmitteln anliegende elektrische Spannung UF mittels Fensterdiskriminatoren (IC 2, IC 3) in Spannungsbereiche (U1, U2, U3, U4; Fenster) geteilt ist, wobei das Fenster (U3, U4) des Fensterdiskriminators (IC 3) kleiner als das Fenster (U1, U2) ist und etwa in der Mitte des Fensters (U1, U2) liegt, daß die Spannungen (Ui, U2, U3, U4), die die Fenster (U1, U2; U3, U4) definieren, unabhängig voneinander einstellbar sind und daß Ausgangssignale an die Steuereinrichtung, die die beweglichen Teile stillsetzen, oder ein Notlaufprogramm in Gang setzen, abgegeben werden, wenn die Spannung (UF) unterhalb der Spanhung'(U1) liegt oder oberhalb der Spannung (U4).
2) Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fensterdiskriminator (IC 2) ein weiterer Fensterdiskriminator (IC 1) parallel geschaltet ist, daß den Fensterdiskriminatoren (IC 1, IC 2) Relais (Ci, C2) nachgeschaltet sind, derart, daß die Schließerkontakte (C12, C22) in Reihe liegen.
3) Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (3) der Fensterdiskriminatoren (IC 1,'IC 2) mit einem Antivalenzgatter (IC 4) verbunden sind.
4) Schaltung nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (LED 5, 6, 7) vorgesehen sind, die farbige Lichtsignale abgeben, wenn die Spannung (UF) im Fenster (U31 4 bzw. U4, U2 bzw. U1, U3) bzw. unterhalb von U oder oberhalb von U4 liegt.