BR112021004548A2

BR112021004548A2 - unidade de monitoramento de contato para um aparelho de disparo crítico de segurança, e, método para monitoramento de um aparelho de disparo crítico de segurança

Info

Publication number: BR112021004548A2
Application number: BR112021004548-1A
Authority: BR
Inventors: Jürgen Rupp; Martin Maier; Uwe Weiss
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-06-08
Also published as: DE102018215536A1; WO2020053254A1; CN113056679A; US20220050141A1; EP3830589A1

Abstract

A invenção refere-se a uma unidade de monitoramento de contato para um aparelho de ativação crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um diagrama de conexão disposto em um primeiro meio de portador de circuito (1 e 12) para um aparelho de ativação (5 e 16) e eletrônica de ativação (4 e 15) disposta em um segundo meio de portador de circuito (2 e 3). A invenção é distinguida pelo fato de que a unidade de monitoramento de contato tem conexões elétricas redundantes (3 e 14) que são monitoradas de tal modo que até mesmo a falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14) é detectada.

Description

UNIDADE DE MONITORAMENTO DE CONTATO PARA UM APARELHO DE DISPARO CRÍTICO DE SEGURANÇA, E, MÉTODO PARA MONITORAMENTO DE UM APARELHO DE DISPARO CRÍTICO DE SEGURANÇA

[001] A invenção se refere a uma unidade de monitoramento de contato para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um diagrama de circuito para um aparelho de disparo, o dito diagrama de circuito sendo disposto em um primeiro meio de portador de circuito e eletrônica de disparo disposta em um segundo meio de portador de circuito e a um método para monitorar este aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação.

[002] Para funções críticas de segurança que são ativadas por meio de um sinal de corrente ativa, é necessário assegurar que elas não sejam adversamente afetadas por uma conexão de plugue defeituosa, quebra de linha ou corrosão. Um exemplo disso é o disparo de um dispositivo de comutação por meio de uma trava magnética, também conhecida como maglatch. Se a dita maglatch e a eletrônica de disparo associada não forem acomodadas na mesma placa de circuito impresso, requisitos rigorosos devem ser feitos quanto à confiabilidade do plugue ou das conexões soldadas, uma vez que o disparo do dispositivo de comutação por meio da maglatch deve ser assegurado em todos os eventos.

[003] Por conseguinte, o objetivo da presente invenção consiste no provimento de uma unidade de monitoramento de contato confiável para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação, e na especificação de um método para monitoramento deste aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação.

[004] Este objetivo é alcançado de acordo com a invenção por meio de uma unidade de monitoramento de contato tendo as características da reivindicação 1 de patente por meio de um método tendo as características da reivindicação 12 de patente. As reivindicações dependentes se relacionam a concretizações e desenvolvimentos vantajosos que podem ser usados individualmente ou em combinação entre eles.

[005] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado por meio de uma unidade de monitoramento de contato para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um aparelho de disparo disposto em um primeiro meio de portador de circuito e eletrônica de disparo disposta em um segundo meio de portador de circuito. A invenção é distinguida pelo fato de que a unidade de monitoramento de contato compreende conexões elétricas redundantes que são monitoradas de tal modo que mesmo a falha de uma conexão elétrica redundante deva ser reconhecida.

[006] A invenção é baseada em uma concretização redundante das conexões elétricas. Neste caso, a conexão é monitorada de forma que mesmo a falha de uma conexão redundante seja reconhecida. Assim, um aviso de que o dispositivo deve ser trocado pode ser emitido ou um disparo pode ser executado imediatamente por meio da conexão redundante restante.

[007] A essência da invenção é o monitoramento das conexões redundantes com a possibilidade de reconhecer a falha de uma conexão individual.

[008] Para a unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção, a provisão é feita para que a eletrônica de disparo e a liberação magnética, por exemplo, uma maglatch, não sejam dispostas em uma unidade estrutural, isto é, placa de circuito impresso ou meio de portador de circuito, mas sim acoplados via cabo / plugue / conexão soldada. Para disparar o dispositivo de comutação, um transistor é acionado de modo que uma corrente flua através da liberação magnética e destrave esta última. Uma vez que esta conexão tenha sido interrompida, o dispositivo de comutação não pode mais disparar, como resultado do qual um estado crítico de segurança é ativado.

[009] A fim de aumentar a segurança, a conexão entre os meios de transporte de circuito pode ser estabelecida de uma forma redundante usando uma pluralidade de cabos por meio de uma pluralidade de contatos de plugue / conexões soldadas para a conexão. A falha de um cabo / contato individual ainda não afeta adversamente a função. No entanto, a conexão deve ser monitorada, pois, caso contrário, a falha individual pode permanecer despercebida por um longo tempo e, em última análise, pode levar à quebra do dispositivo como resultado da falha de uma outra conexão.

[0010] De acordo com a invenção, um transistor que normalmente aciona a corrente para disparar a liberação magnética é acionado apenas com um pulso curto que não é suficiente para ativar o desbloqueio da liberação magnética. Dito pulso curto é, no entanto, suficiente para conduzir a um fluxo de corrente, cujo perfil depende da impedância total do circuito elétrico. Dita impedância total é formada por resistores em série juntamente com a indutância e a resistência da liberação magnética. Se uma conexão de plugue ou um cabo falhar, a impedância total aumentará e a corrente ficará um pouco menor. A corrente é medida e alimentada, por exemplo, a um comparador ou a um conversor analógico-digital (ADC) para avaliação.

[0011] Se as próprias linhas já tiverem impedância suficiente para detectar a falha, os resistores em série também podem ser omitidos.

[0012] Para que mesmo um pulso muito curto seja suficiente para obter uma corrente avaliável, uma capacitância também pode ser conectada em paralelo com a liberação magnética. A corrente então aumentará rapidamente, mas fluirá quase exclusivamente através da dita capacitância e não disparará a liberação magnética.

[0013] Com um pulso mais longo, entretanto, a própria impedância da liberação magnética pode também ser monitorada.

[0014] O comportamento descrito pode ser observado na simulação. O comportamento alterado pode ser registrado com uma escolha adequada de um limite do comparador. Muitos microcontroladores contêm tal comparador e, portanto, nenhum gasto adicional surge além dos resistores em série. Mesmo o último pode ser dispensado se a impedância das conexões elétricas for grande o suficiente.

[0015] Também deve ser levado em consideração que as resistências de linha e a indutância da liberação magnética exibem tolerâncias em um alto grau, de modo que a diferença entre a faixa normal e o limite de disparo é muito pequena para estipular um limite de disparo predefinido. Pode, portanto, ser conveniente determinar a faixa normal no início por meio de uma função de aprendizagem , por exemplo, por meio de um ADC.

[0016] Em uma configuração particularmente vantajosa da unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção, pode ser estabelecido que, em caso de falha de uma conexão elétrica redundante, um aviso seja emitido ou o disparo do aparelho de disparo seja efetuado prontamente por meio das restantes conexões elétricas redundantes.

[0017] Uma continuação deste conceito de acordo com a invenção pode consistir no fato de que a eletrônica de disparo no segundo meio de portador de circuito compreende pelo menos um transistor que pode ser acionado por meio de um pulso elétrico curto que não é suficiente para implementar o desbloqueio do aparelho de disparo.

[0018] Como uma continuação deste conceito, uma concretização específica verifica que a eletrônica de disparo no segundo meio de portador de circuito compreende uma pluralidade de resistores em série que são eletricamente conectados ao transistor.

[0019] Em uma configuração particularmente vantajosa da unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção, pode ser estabelecido que a impedância total da eletrônica de disparo seja formada pela indutância, a resistência no aparelho de disparo e a pluralidade de resistores em série.

[0020] Uma continuação deste conceito de acordo com a invenção pode consistir no fato de que a falha de uma conexão elétrica redundante é identificada por um aumento da impedância total ou uma redução de fluxo de corrente.

[0021] Como uma continuação deste conceito, uma concretização específica verifica que, no caso de falha de uma conexão elétrica redundante, o fluxo de corrente é medido e alimentado a um comparador ou a um conversor analógico-digital (ADC) para avaliação.

[0022] Em uma configuração particularmente vantajosa da unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção, pode ser estabelecido que a pluralidade de resistores em série seja substituída por uma linha adequada no caso de impedância suficiente.

[0023] Uma continuação deste conceito de acordo com a invenção pode consistir no fato de que uma capacitância é conectada em paralelo com o aparelho de disparo do primeiro meio de portador de circuito, de tal modo que mesmo um pulso elétrico curto seja suficiente para obter uma corrente avaliável.

[0024] Como uma continuação deste conceito, uma concretização específica verifica que as conexões elétricas redundantes devem ser acionadas individualmente.

[0025] Em uma configuração particularmente vantajosa da unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção, pode ser estabelecido que para o caso em que as resistências de linha e a resistência no aparelho de disparo têm uma faixa de tolerância, uma função de aprendizagem é incorporada na unidade de monitoramento de contato.

[0026] O objetivo é adicionalmente alcançado por meio de um método para monitorar um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um diagrama de circuito para um aparelho de disparo, o dito diagrama de circuito estando disposto em um primeiro meio de portador de circuito e eletrônica de disparo disposta em um segundo meio de portador de circuito, em que a impedância total no circuito elétrico constituído a partir do diagrama de circuito para o aparelho de disparo e o diagrama de circuito da eletrônica de disparo, que estão conectados um ao outro por meio de conexões elétricas redundantes, é determinada e alimentada a um comparador ou a um conversor analógico-digital (ADC) para avaliação.

[0027] Como uma continuação deste método, uma modalidade específica descreve que, no caso de falha de uma conexão elétrica redundante, um aviso é emitido ou o disparo do aparelho de disparo é efetuado prontamente por meio das conexões elétricas redundantes restantes.

[0028] A unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação compreende dois meios de transporte de circuito, que são conectados um ao outro por meio de conexões elétricas redundantes. A eletrônica de disparo de um aparelho de disparo magnético está disposta ao primeiro meio portador de circuito. O aparelho de disparo está disposto no segundo meio portador de circuito. A eletrônica de disparo compreende um transistor que está eletricamente conectado a uma pluralidade de resistores em série. A pluralidade de resistores em série é conectada ao aparelho de disparo por meio de conexões eletricamente redundantes. Uma capacitância pode ser conectada em paralelo ao aparelho de disparo no meio de portador de circuito. Além disso, um desvio pode ser posicionado a montante do transistor.

[0029] Vantagens e concretizações adicionais da invenção são explicadas em maiores detalhes abaixo com base em uma concretização exemplar e com referência aos desenhos.

[0030] Nas figuras abaixo: a figura 1: mostra um diagrama de circuito de uma unidade de monitoramento de contato, de acordo com a invenção para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação; a figura 2 : mostra um diagrama de um perfil de corrente durante uma simulação com e sem um defeito de linha de uma conexão elétrica redundante; a figura 3: mostra um diagrama de circuito de uma unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com acionamento individual.

[0031] A Figura 1 mostra uma unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação. Esta unidade de monitoramento de contato compreende dois meios de suporte de circuito 1 e 2, os quais estão conectados um ao outro via conexões elétricas redundantes. 3. A eletrônica de disparo 4 de um aparelho de disparo magnético 5 está disposta no meio de portador de circuito 1. O aparelho de disparo 5 é disposto no segundo meio de portador de circuito. A eletrônica de disparo 4 compreende um transistor 6 que é eletricamente conectado a uma pluralidade de resistores em série 7. A pluralidade de resistores em série 7 é conectada ao aparelho de disparo 5 por intermédio das conexões 3 eletricamente redundantes. Uma capacitância 8 pode ser conectada em paralelo ao aparelho de disparo 5 no meio de portador de circuito 2. Além disso, um desvio 9 pode ser posicionado à montante do transistor 6.

[0032] A figura 2 mostra um perfil de corrente durante uma simulação com e sem um defeito de linha de uma conexão elétrica redundante. O perfil de curva 10 mostra o perfil de corrente de uma conexão elétrica redundante intacta 3. O perfil de curva 11 mostra o perfil de corrente de uma conexão elétrica redundante 3 defeituosa. O comportamento alterado pode ser registrado com uma escolha adequada de um limite de comparador. Muitos microcontroladores contêm esse comparador e, portanto, nenhum gasto adicional surge além dos resistores em série. Mesmo este último pode ser dispensado se a impedância das conexões elétricas for grande o suficiente.

[0033] A figura 3 mostra uma unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com acionamento individual. A unidade de monitoramento de contato compreende dois meios de portador de circuito 12 e 13, os quais são conectados um com outro por intermédio de conexões elétricas redundantes 14. A eletrônica de disparo 15 de um aparelho disparador magnético 16 está disposta no meio de portador de circuito 12. O aparelho de disparo 16 é disposto no segundo meio de suporte de circuito 13. A eletrônica de disparo 15 compreende uma pluralidade de transistores 17 que são individualmente conectados eletricamente ao aparelho de disparo 16 por intermédio das conexões elétricas redundantes 14. Desvios 18 podem ser posicionados à montante dos transistores 17.

[0034] A unidade de monitoramento de contato de acordo com a invenção e o método para monitoramento de um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação são distinguidos pelo fato de que por meio do monitoramento das conexões redundantes, a falha de conexões redundantes individuais pode ser reconhecida confiavelmente e simplesmente pela medição da impedância total. Lista de sinais de referência.

[0035] 1. meio de portador de circuito.

2. meio de portador de circuito

3. Conexões elétricas redundantes

4. Eletrônica de Disparo

5. Aparelho de disparo

6. Transistor

7. Resistor em série

8. Capacitância

9. Desvio

10. Perfil de curva

11. Perfil de curva

12. Meio de portador de circuito

13. Meio de portador de circuito

14. Conexões elétricas redundantes

15. Eletrônica de Disparo

16. Aparelho de Disparo

17. Transistor.

18. Desvio.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade de monitoramento de contato para um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um diagrama de circuito para um aparelho de disparo (15 e 16) dito diagrama de circuito sendo disposto em um primeiro meio de portador de circuito (1 ou 12) e eletrônica de disparo (4 ou 15) disposta em um segundo meio de portador de circuito (2 ou 13), caracterizada pelo fato de que a unidade de monitoramento de contato compreende conexões elétricas redundantes (3 e 14) que são monitoradas de tal modo que mesmo a falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14) seja reconhecida.

2. Unidade de monitoramento de contato de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que no caso de falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14), um aviso é emitido ou o disparo do aparelho de disparo ( 5 e 16) é efetuado prontamente por meio das conexões elétricas redundantes restantes (3 e 14).

3. Unidade de monitoramento de contato de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a eletrônica de disparo (4 e 15) no segundo meio de portador de circuito (2 e 13) compreende pelo menos um transistor (6 e 17) que é acionável por meio de um pulso elétrico curto que não é suficiente para implementar o destravamento do aparelho de disparo (5 e 16).

4. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a eletrônica de disparo (14) no segundo meio de portador de circuito (2) compreende uma pluralidade de resistores em série (7) que são eletricamente conectados ao transistor (6).

5. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a impedância total da eletrônica de disparo (4 e 15) é formada pela indutância, a resistência no aparelho de disparo (5 e 16) e a pluralidade de resistores em série (7).

6. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14) é identificada por um aumento na impedância total ou uma redução do fluxo de corrente.

7. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que no caso de falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14), o fluxo de corrente é medido e é alimentado para um comparador ou para um conversor analógico- digital (ADC) para avaliação.

8. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de resistores em série (7) deve ser substituída por uma linha adequada no caso de impedância suficiente.

9. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma capacitância (8) é conectada em paralelo ao aparelho de disparo (5) no primeiro meio de portador de circuito (1), de tal modo que mesmo um pulso elétrico curto seja suficiente para obter uma corrente avaliável.

10. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que as conexões elétricas redundantes (14) devem ser acionadas individualmente.

11. Unidade de monitoramento de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que para o caso em que as resistências de linha e a resistência no aparelho de disparo (5 e 16) têm uma faixa de tolerância, uma função de aprendizagem é incorporada na unidade de monitoramento de contato.

12. Método para monitoramento de um aparelho de disparo crítico de segurança de um dispositivo de comutação com um diagrama de circuito para um aparelho de disparo (5 e 16), o dito diagrama de circuito sendo disposto em um primeiro meio de portador de circuito (1 e 12), e a eletrônica de disparo (4 e 15) disposta em um segundo meio de portador de circuito(2 e 13), caracterizado pelo fato de que a impedância total no circuito elétrico constituído do diagrama de circuito para o aparelho de disparo (5 e 16) e o diagrama de circuito da eletrônica de disparo (4 e 15) que são conectados um ao outro por intermédio das conexões elétricas redundantes (3 e 14), é determinada e é alimentada a um comparador ou a um conversor analógico-digital (ADC) para avaliação.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que no caso de falha de uma conexão elétrica redundante (3 e 14) um aviso é emitido ou o disparo do aparelho de disparo é efetuado prontamente por meio das conexões elétricas redundantes restantes.