用于检测错误输入的安全开关装置的制造方法_3

文档序号:9635106阅读:来源:国知局
阈值,那么输入信号38通过第一耦接元件42被传输至转换电路54。输入信号38从转换电路54传给后续逻辑单元35以进行进一步信号处理。
[0054]逻辑单元35优选地包括集成半导体组件特别是微控制器、ASIC、FPGA或其他集成逻辑组件,以及所述逻辑单元35设计有两个通道,以确保以安全且可靠的方式进行信号处理。优选地,两个通道彼此还被不同地实施,以使得除了内置冗余以外,由多通道设计来实现附加的多样性。尤其可以通过由不同制造商生产的功能上相同的两个微控制器(如文中附加的微控制器35’所指示的)来实现多样性和冗余。转换电路54将输入信号分配到两个通道55、通道55’中,而不考虑后续装置并且确保具有针对每个通道的两个解耦元件58、解耦元件58’,其中一个通道对另一通道不会产生不良影响。解耦元件58、解耦元件58’可以被有利地实施为串联电阻器。
[0055]因为相应的相邻通道仍然正确地检测信号,所以在转换电路54之后布置的电路部件的多样性和内置冗余足以处理文中出现的任何单独错误,换言之足以处理通道的组件的输入端处或输入端内的错误。上下文中的术语“处理”是指在一个通道中出现错误的情况下,可以通过使用其他通道的信号以安全且可靠的方式来控制就安全方面而言为临界的处理。因此,安全开关装置10可以执行其主要任务并且装备仍然以安全方式作用,而不管单独错误。双通道设计本身不允许向通道分配错误。此外,多个单独错误被加在一起时的累积可以导致装备不再以安全方式作用(错误累积的原则)。因此第二测试装置52被设计为识别两个通道电路部件中的单独错误。
[0056]第二测试装置52优选地包括在第一耦接元件42的次级侧与转换电路54之间的电流通路中的开关元件。根据单独测试端子56处的测试信号,第二测试装置52可以中断第二耦接元件42与转换电路54之间的信号流。由于在阈值检测过程期间可以借助于第一测试装置46排除错误,所以通过在阈值检测过程之后有意地中断在第一耦接元件42之后的信号流,可以通过第二测试装置52检测出冗余信号流中的错误。
[0057]当第二测试装置52布置在第二电路II中时,由于第二测试装置52与施加至输入端30的输入信号38被完全电流阻断,所以不需要其他耦接元件。因此,可以优选地借助于简单的开关元件以特别简单且成本效益好的方式来实施第二测试装置52。此外,因为第二测试装置52基本上用于仅检测错误的累积而不用来识别可以直接导致安全功能丧失的错误,所以相较于第一测试元件46的测试间隔,各个测试的测试间隔可以被设计为更长,例如以秒为单位。
[0058]总体而言,图2描绘了关于断开状态的检测具有高故障安全的有利的输入电路32。特别地,因为安全功能的测试发生在两个阶段以及第二测试装置52不需要耦接元件,所以所使用的耦接元件的数量可以减少到最小。
[0059]参照图3,下面进一步说明图2中所描绘的电路的有利的实现方式。相同的附图标记表示相同的部件。
[0060]如文中由虚线34所指示的,第一电路⑴和第二电路(II)彼此电流阻断。电流阻断线34延伸通过第一耦接元件42和第三耦接元件48。没有设置两个电路(1,11)之间的其他连接。
[0061]输入信号38经由外围端子36供应并且首先在信号输入电路40中进行处理。信号输入电路40包括第一组EMC组件60和包含用于形成限流器62的组件的第二组。在这种情况下,EMC组件60包括电容器、电阻器和二极管来平稳输入信号38或限制限定输入电压。在这种情况下,限流装置62包括对流入输入端30的最大电流进行设定的线性调节器。
[0062]信号输入电路40后面是第一耦接元件42,第一耦接元件42是在初级侧具有发光二极管电路70以及在次级侧具有集电极发射极电路72的光耦合器。初级侧70和次级侧72是彼此电流阻断的。输入信号38通过第一耦接元件42被传送至第二电路(II),其中,通过阈值元件44设定必须被输入信号38超过的限定阈值,以使得所述输入信号被传送至第二电路(II)。耦接元件42和阈值元件44因而“检测”输入信号38的相应状态,并且因此明显负责对断开状态的检测。
[0063]文中的阈值元件44是直接布置在光親合器的发光二极管电路70的输出端处的齐纳二极管形式的简单的电压基准,以使得限定电压电平(除了发光二极管70的二极管电压以外)在点67处被设定为阈值。仅当输入信号38超过该电压电平时,流经光耦合器的发光二极管70和光耦合器的集电极发射极路径72的电流变为导通。
[0064]阈值元件44经由第一测试装置46还连接至接地端子64。优选地,接地端子64电连接至安全开关装置10的壳体上的连接端子(在这种情况下未示出),以使得接地电位还是“外部”可用的。在优选的实施方式中,连接点64处的接地电位还是向输入端30提供输入信号的信号发出装置的接地电位。第一测试装置46包括另一光耦合器48,以及所述另一光耦合器的初级侧74布置在第二电路(II)中并且连接至组测试端子50以接收控制信号。次级侧76的集电极发射极路径布置在阈值元件44与接地端子64之间的电流通路中。如果信号被供应给组测试端子50,那么文中用作阈值元件44的齐纳二极管在连接点64处连接至地电位以及在点67处设定相应的阈值。与此相反,如果集电极发射极路径76被中断以使得电流不流经第一耦接元件42的光耦合器中的发光二极管70,那么阈值元件44被停用。因此,通过向组测试端子50施加控制信号,可以通过第一耦接元件42和阈值元件44测试检测能力。
[0065]文中附图标记66表示供电端子,由此其他输入端的其他阈值元件44可以连接至第一测试装置46。这种方式,如在下面参照图4详细说明的,多个输入端可以通过单个第一测试装置46进行操作。
[0066]输入信号的其他信号处理发生在第二电路(II )中。为此目的,光耦合器42的次级侧72上的集电极连接至与安全开关装置10的内部供给电压对应的电压供给单元65,以及发射极经由第二测试装置52连接至转换电路54。如果电流流经光耦合器42的初级侧70,则电流还从电压供给单元65流至转换电路54。这样,输入信号从第一电路(I)传送至第二电路(II )。在转换电路54中,信号被分到两个通道55、通道55’中,以便后续由逻辑单元35进行进一步处理。因此,在转换电路54之后,以双通道冗余方式对输入信号进行进一步处理。为了防止一个通道55’对另一通道55具有负反馈效应,解耦元件58、解耦元件58’在每个通道中以串联的方式布置在转换电路54中。例如可以通过第二微控制器35’实现双通道处理。
[0067]第二测试装置52布置在耦接元件42与转换电路54之间。文中,第二测试装置52包括被布置在光耦合器的次级侧72与转换电路54之间的电流通路中的开关元件68。开关元件68可以通过在单个测试端子56处的控制信号进行操作,以使得可以根据需要闭合或打开电流通路。在优选的示例性实施方式中,逻辑单元35在单个测试端子56处生成控制信号。借助第二测试装置52,通过相对于第一测试装置46以异步方式中断输入信号的电流通路来识别转换电路54之后的双通道信号处理中的错误。优选地,因为第二测试装置52主要用于仅识别误差累积并且因此第二测试装置52没有执行测试以检测可能直接导致安全功能丧失的错误,所以相较于第一测试装置46,第二测试装置52以更长的时间间隔进行操作。在优选的实施方式中,测试周期远大于200ms,因此,较小的负载被施加于逻辑单元35、逻辑单元35’上。
[0068]参照图4,还说明了借助第一测试元件46如何同时或者以共同的测试周期来测试多个输入端的检测能力。在这发面,图4示出了图3所示示例性实施方式的具有用于接收另一输入信号38’的另一输入端30’的情形。
[0069]第二输入端30’包括其本身的专用信号输入电路40’,该专用信号输入电路40’具有EMC组件60’以及限流装置62’。如前所述,第二输入端30’还经由第二耦接元件42’连接至转换电路54’。输入信号38’在转换电路54’处被分到两个通道中并且后续以冗余方式进行进一步处理。第二测试装置52’布置在第二耦接元件42’与第二转换电路54’之间,通过第二测试装置52’可以以前面所述的方式来测试冗余电路部件35、冗余电路部件35’。
[0070]第二耦接元件42’包括第二阈值元件44’。第一输入端30和第二输入端30’的阈值元件44、阈值元件44’通过公共连接点66连接至第一测试装置46,其中,第一测试装置46被配置为启用和停用第一阈值元件44以及还启用和停用第二阈值元件44’。
[0071]因此,对于测试第一输入端30和第二输入端30’的检测能力,需要仅一个测试装置46,因此,尤其可以减少在输入端30、输入端30’处所需的耦接元件的数量。
[0072]图5参照优选的示例性实施方式示出了新输入端如何与安全开关装置10的一个输入模块78结合。
[0073]输入模块78包括可以彼此耦接的三个模块部80、82、84。第一
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