用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置的制作方法

专利2022-05-09  72



1.本发明涉及一种用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置,该开关设备具有布置在第一电路载体介质上的触发装置的电路图和布置在第二电路载体介质上的触发电子器件,并且本发明还涉及一种用于监控开关设备的该安全关键的触发装置的方法。


背景技术:

2.对于通过有源电流信号来触发的安全关键的功能,必须确保其不会受到故障的插接连接、导线断裂或腐蚀的影响。对此的示例是通过磁闩(其也被称为磁锁)来触发开关设备。如果该磁锁和相关的触发电子器件没有安装在同一个电路板上,则必须对插接连接或焊接连接的可靠性提出高的要求,因为必须确保在任何情况下都能通过磁锁来触发开关设备。


技术实现要素:

3.因此,本发明要解决的技术问题是,提供一种用于开关设备的安全关键的触发装置的可靠的接触监控装置,并且提供一种用于监控开关设备的该安全关键的触发装置的方法。
4.根据本发明,上述技术问题通过具有权利要求1的特征的接触监控装置以及通过具有权利要求12的特征的方法来解决。有利的实施方式和扩展是从属权利要求的内容,这些实施方式和扩展可以单独应用或相互结合应用。
5.根据本发明,上述技术问题通过一种用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置来解决,该开关设备具有布置在第一电路载体介质上的触发装置和布置在第二电路载体介质上的触发电子器件。本发明的特征在于,接触监控装置具有冗余的电连接,对其进行监控,使得可以识别出冗余的电连接的故障。
6.本发明基于电连接的冗余的实施。在此,对连接进行监控,使得可以识别出冗余的电连接的故障。因此,要么可以输出必须更换装置的警告,要么通过剩余的冗余的连接立即执行触发。
7.本发明的核心是,监控冗余的连接以能够识别出单个连接的故障。
8.针对根据本发明的接触监控装置规定,触发电子器件和磁性触发器、例如磁锁没有布置在结构单元上、即电路板或电路载体介质上,而是通过电缆连接/插接连接/焊接连接进行耦合。为了触发开关设备,对晶体管进行控制,从而使电流流过磁性触发器并将其解锁。如果该连接中断,则不再能触发开关设备,由此就触发了安全关键的状态。
9.为了提高安全性,通过使用经由多个插接触点/焊接连接的多个电缆用于连接,可以冗余地建立电路载体介质之间的连接。然后,单个电缆/触点的故障还不会对功能产生不利影响。尽管如此,必须对连接进行监控,因为否则单个故障可能会在很长一段时间内不被察觉,并最终由于另外的连接的故障而导致设备失灵。
10.根据本发明,通常驱动电流以触发磁性触发器的晶体管仅利用短脉冲进行控制,该短脉冲不足以触发磁性触发器的解锁。然而,该短脉冲足以导致电流流动,电流的走向取决于电路的总阻抗。该总阻抗除了由磁性触发器的电感和电阻构成,还由串联电阻构成。如果现在插接连接或电缆发生故障,则总阻抗就会增加并且电流会略微变小。对电流进行测量并将其馈送给例如比较器或模数转换器(adc)以进行评估。
11.如果导线本身已经具有足够的阻抗以检测故障,则还可以省略串联电阻。
12.为了使即使是很短的脉冲也足以获得可评估的电流,还可以将电容与磁性触发器并联连接。然后,电流将迅速上升,但几乎仅流经该电容并且不会触发磁性触发器。
13.然而,利用较长的脉冲也可以监控磁性触发器本身的阻抗。
14.在仿真中可以观察到所描述的特性。通过合适地选择比较器阈值可以配准改变后的特性。许多微控制器中都包含有这种比较器,使得除了串联电阻之外不存在附加的开销。对于足够大的电连接阻抗,甚至可以省去串联电阻。
15.还应考虑到,导线电阻和磁性触发器的电感是具有很大公差的,因此正常范围与触发阈值之间的差太小,从而不能确定预定义的触发阈值。因此,在一开始就通过示教功能、例如通过adc来确定正常范围可能是合理的。
16.在根据本发明的接触监控装置的特别有利的设计方案中可以规定,在冗余的电连接发生故障时输出警告或者迅速通过剩余的冗余的电连接执行触发装置的触发。
17.该根据本发明的方案的延续可以包括,第二电路载体介质上的触发电子器件具有至少一个晶体管,该晶体管可以通过短的电脉冲控制,该短的电脉冲不足以实现触发装置的解锁。
18.作为该方案的延续,在具体的实施方式中给出,第二电路载体介质上的触发电子器件具有多个串联电阻,这些串联电阻与晶体管电连接。
19.在根据本发明的接触监控装置的特别有利的设计方案中可以规定,触发电子器件的总阻抗由触发装置中的电感、电阻以及多个串联电阻形成。
20.该根据本发明的方案的延续可以在于,冗余的电连接的故障通过总阻抗的增加或电流减少来表征。
21.作为该方案的延续,在具体的实施方式中给出,在冗余的电连接发生故障时测量电流并将其馈送到比较器或模数转换器(adc)以进行评估。
22.在根据本发明的接触监控装置的特别有利的设计方案中可以规定,在阻抗足够的情况下可以通过合适的导线来代替多个串联电阻。
23.该根据本发明的方案的延续可以在于,在第一电路载体介质上,电容与触发装置并联连接,使得即使是短的电脉冲也足以获得可评估的电流。
24.作为该方案的延续,在具体的实施方式给出,冗余的电连接能够被单独地控制。
25.在根据本发明的接触监控装置的特别有利的设计方案中可以规定,对于导线电阻和触发装置中的电阻具有公差范围的情况,在接触监控装置中设计示教功能。
26.此外,上述技术问题还通过用于监控开关设备的安全关键的触发装置的方法来解决,该开关设备具有布置在第一电路载体介质上的触发装置的电路图和布置在第二电路载体介质上的触发电子器件,其中,确定由触发装置的电路图和触发电子器件的电路图组成的电气回路中的总阻抗(该触发装置的电路图和触发电子器件的电路图通过冗余的电连接
相互连接),并将其馈送给比较器或模数转换器(adc)以进行评估。
27.作为该方法的延续,在具体的实施方式中给出,在冗余的电连接发生故障时输出警告或者迅速通过剩余的冗余的电连接执行触发装置的触发。
28.根据本发明的用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置具有两个电路载体介质,它们通过冗余的电连接相互连接。磁性触发装置的触发电子器件布置在第一电路载体介质上。触发装置布置在第二电路载体介质上。触发电子器件具有与多个串联电阻电连接的晶体管。多个串联电阻通过冗余的电连接与触发装置连接。在电路载体介质上,电容可以与触发装置并联连接。此外,分流器可以定位在晶体管之前。
附图说明
29.下面根据实施例并参照附图对本发明的另外的优点和实施进行更详细的解释。
30.附图中:
31.图1示出了根据本发明的用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置;
32.图2示出了在仿真中冗余的电连接具有或没有导线故障的情况下的电流走向的线图;
33.图3示出了根据本发明的用于具有单独控制的开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置的电路图。
具体实施方式
34.图1示出了根据本发明的用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置。该接触监控装置具有两个电路载体介质1、2,它们通过冗余的电连接3相互连接。磁性触发装置5的触发电子器件4布置在电路载体介质1上。触发装置5布置在第二电路载体介质上。触发电子器件4具有晶体管6,该晶体管6与多个串联电阻7电连接。多个串联电阻7通过冗余的电连接3与触发装置5连接。电容8可以在电路载体介质2上与触发装置5并联地连接。此外,分流器9可以定位在晶体管6之前。
35.图2示出了在仿真中冗余的电连接具有或没有导线故障的情况下的电流走向。曲线走向10示出了完好的冗余的电连接3的电流走向。曲线走向11示出了故障的冗余的电连接3的电流走向。通过合适地选择比较器阈值,可以配准改变后的特性。许多微控制器中都包含有这种比较器,使得除了串联电阻之外不存在附加的开销。对于足够大的电连接的阻抗,甚至可以省去串联电阻。
36.图3示出了根据本发明的用于具有单独控制的开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置。该接触监控装置具有两个电路载体介质12、13,它们通过冗余的电连接14相互连接。磁性触发装置16的触发电子器件15布置在电路载体介质12上。触发装置16布置在第二电路载体介质13上。触发电子器件15具有多个晶体管17,这些晶体管通过冗余的电连接14单独地与触发装置16电连接。分流器18可以定位在晶体管17之前。
37.根据本发明的接触监控装置和用于监控开关设备的安全关键的触发装置的方法的特征在于,通过对冗余的连接的监控,可以可靠地和简单地通过测量总阻抗来识别单个冗余的连接的故障。
38.附图标记列表
[0039]1ꢀꢀꢀ
电路载体介质
[0040]2ꢀꢀꢀ
电路载体介质
[0041]3ꢀꢀꢀ
冗余的电连接
[0042]4ꢀꢀꢀ
触发电子器件
[0043]5ꢀꢀꢀ
触发装置
[0044]6ꢀꢀꢀ
晶体管
[0045]7ꢀꢀꢀ
串联电阻
[0046]8ꢀꢀꢀ
电容
[0047]9ꢀꢀꢀ
分流器
[0048]
10
ꢀꢀ
曲线走向
[0049]
11
ꢀꢀ
曲线走向
[0050]
12
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电路载体介质
[0051]
13
ꢀꢀ
电路载体介质
[0052]
14
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冗余的电连接
[0053]
15
ꢀꢀ
触发电子器件
[0054]
16
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触发装置
[0055]
17
ꢀꢀ
晶体管
[0056]
18
ꢀꢀ
分流器

技术特征:
1.一种用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置,所述开关设备具有布置在第一电路载体介质(1,12)上的触发装置(5,16)的电路图和布置在第二电路载体介质(2,13)上的触发电子器件(4,15),其特征在于,所述接触监控装置具有冗余的电连接(3,14),对所述冗余的电连接进行监控,使得能够识别出冗余的电连接(3,14)的故障。2.根据权利要求1所述的接触监控装置,其特征在于,在冗余的电连接(3,14)发生故障时,输出警告或者迅速通过剩余的冗余的电连接(3,14)执行所述触发装置(5,16)的触发。3.根据权利要求1或2所述的接触监控装置,其特征在于,所述第二电路载体介质(2,13)上的触发电子器件(4,15)具有至少一个晶体管(6,17),所述晶体管能够通过短的电脉冲控制,所述短的电脉冲不足以实现所述触发装置(5,16)的解锁。4.根据权利要求1至3所述的接触监控装置,其特征在于,所述第二电路载体介质(2)上的触发电子器件(4)具有多个串联电阻(7),所述串联电阻与所述晶体管(6)电连接。5.根据权利要求1至4所述的接触监控装置,其特征在于,所述触发电子器件(4,15)的总阻抗由触发装置(5,16)中的电感、电阻以及多个串联电阻(7)形成。6.根据权利要求1至5所述的接触监控装置,其特征在于,冗余的电连接(3,14)的故障通过总阻抗的增加或电流减少来表征。7.根据权利要求1至6所述的接触监控装置,其特征在于,在冗余的电连接(3,14)发生故障时对电流进行测量,并将其馈送到比较器或模数转换器(adc)以进行评估。8.根据权利要求1至7所述的接触监控装置,其特征在于,在阻抗足够的情况下,通过合适的导线来代替多个串联电阻(7)。9.根据权利要求1至8所述的接触监控装置,其特征在于,在所述第一电路载体介质(1)上,电容(8)与所述触发装置(5)并联连接,使得即使是短的电脉冲也足以获得可评估的电流。10.根据权利要求1至9所述的接触监控装置,其特征在于,冗余的电连接(14)能够被单独控制。11.根据权利要求1至10所述的接触监控装置,其特征在于,对于导线电阻和触发装置(5,16)中的电阻具有公差范围的情况,在所述接触监控装置中设计示教功能。12.一种用于监控开关设备的安全关键的触发装置的方法,所述开关设备具有布置在第一电路载体介质(1,12)上的触发装置(5,16)的电路图和布置在第二电路载体介质(2,13)上的触发电子器件(4,15),其特征在于,确定由所述触发装置(5,16)的电路图和所述触发电子器件(4,15)的电路图组成的电气回路中的总阻抗,并将其馈送给比较器或模数转换器(adc)以进行评估,所述触发装置的电路图和所述触发电子器件的电路图通过冗余的电连接(3,14)相互连接。13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,在冗余的电连接(3,14)发生故障时,输出警告或者迅速通过剩余的冗余的电连接执行所述触发装置的触发。
技术总结
本发明涉及一种用于开关设备的安全关键的触发装置的接触监控装置,该开关设备具有布置在第一电路载体介质(1,12)上的触发装置(5,16)的电路图和布置在第二电路载体介质(2,13)上的触发电子器件(4,15)。本发明的特征在于,接触监控装置具有冗余的电连接(3,14),对其进行监控,使得能够识别出冗余的电连接(3,14)的故障。故障。故障。


技术研发人员:J.鲁普 M.迈尔 U.韦斯
受保护的技术使用者:西门子股份公司
技术研发日:2019.09.11
技术公布日:2021/6/29

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