CN102714407A - 用于故障安全地监控运动变量的安全电路装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的安全电路装置（10），其具有：信号输入端（16），用于输送编码器信号（A），其中编码器信号（A）表示待监控的运动变量；用于输送参考电压（UrefA）的参考电压路径（20）；分接头（M），其与信号输入端（16）和参考电压路径（20）连接，以便通过将编码器信号（A）和参考电压（UrefA）叠加来提供叠加信号；和测量装置（22），其与分接头（M）连接并且构成用于检测叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

Description

用于故障安全地监控运动变量的安全电路装置和方法

技术领域

本发明涉及一种安全电路装置、一种具有安全电路装置的监控设备和一种用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的方法。

背景技术

本发明尤其涉及转速编码器的故障安全的监控，以用于保护在例如机床、机器人、传送带或者自动打开和关闭的门的自动化工作的设备上的危险区域。所述机械或者设备的危险区域多数通过防护栏、光栅和其他装置来保护，使得避免直接地进入到危险区域中和/或将设备在进入到危险区域中时关断。然而，存在下述情况，在所述情况下不能够完全阻止进入设备的危险区域，例如在机械或者自动门处设立自动化的工作流程时。为了最小化人员受伤风险已知的是，将相应的驱动器的运动变量，例如驱动器的转速和/或转矩或者设备的运动部件的速度和/或力限制于限定的最大值。例如，在保护门打开时，能够以降低的、受限制的速度运行机床。为了在所述情况下确保人员安全，必须以故障安全的方式监控工作的驱动器的带来危险的运动变量。

通常通过至少双重监控相应的变量并且将相应的结果彼此比较来实现故障安全的监控。仅当并且只要危险的运动变量的冗余的测量结果一致，则允许机械或者设备的带来危险的运动。此外，故障安全的监控通过彼此独立的评估系统来实现，所述评估系统能够评估一个或多个监控测量变量。

从DE 100 35 783 A1中已知用于监控同步或者异步马达的转速的监控装置，其中借助于转速传感器检测转速，并且与规定转速相比较，并且附加地测量电机的驱动电流，并且与要期待的规定值相比较。在测量的转速和测量的驱动电流之间进行似然性比较实现冗余地监控相应的同步或者异步机械的转速。

从DE 101 63 010 A1中已知一种用于故障安全地监控电驱动器的速度的电路，在两个彼此无关的系统中监控电驱动器的测量变量。第一监控单元根据估算的或者测量的转速值执行监控，其中第二监控单元从马达电流值或者从重构电压中评估用于确定电驱动器的速度的测量变量。两个无关的监控单元经由通信线路彼此连接并且执行监控结果的似然性比较。

从DE 10 2005 045 284 A1中已知一种转速监控装置，其中两个无关的控制单元将两个马达相位的电流与相同的马达相位的电压比较。此外，附加地检测全部马达相位的总电流并且从检测的信号的纹波中评估转速。由此实现在监控系统中检测错误。

已知的方法和装置全部相当强烈地针对于在具体情况中可用的表示运动的、例如驱动器的转速的测量变量和传感器。然而存在能够提供极其不同信号的大量不同的传感器。例如，存在提供分别具有多个矩形脉冲的两种不同的矩形信号的增量式旋转编码器。根据脉冲数量和信号相对彼此的相位能够确定旋转速度和旋转方向。信号电平在所述情况下通常为TTL（晶体管-晶体管逻辑）电平。然而，还存在提供具有HTL（高阈值逻辑）电平的信号的增量式编码器，这就是说该电压电平明显高于在TTL信号中的电压电平。此外，存在提供模拟正弦和/或余弦信号的转速编码器，例如旋转变压器。在此，幅度还能够根据使用的传感器变化。此外，存在还使用其他信号的特殊的传感器接口，例如

至今必须相应地根据使用的转速编码器类型选择并且实现评估转速编码器信号的评估设备。期望的是，具有下述评估设备：其能够以低成本的方式与多个不同的传感器类型组合并且此外是紧凑的。

发明内容

针对所述背景，本发明的目的是，提供一开始所述类型的方法和装置，所述方法和装置借助用于检测运动变量的多种不同的传感器的设备实现故障安全地监控运动变量。

根据本发明的第一方面，该目的通过安全电路装置来实现，其具有：信号输入端，用于输送编码器信号，其中编码器信号表示待监控的运动变量；用于输送参考电压的参考电压路径；分接头，其与信号输入端和参考电压路径连接，以便通过将编码器信号和参考电压叠加来提供叠加信号；和测量装置，其与分接头连接并且构成为，确定叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

根据本发明的另一方面，所述目的通过具有下述步骤的方法来实现：提供表示待监控的运动变量的编码器信号，通过将编码器信号与参考电压叠加来产生叠加信号，并且检验叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

所述新的安全电路装置和所述新的方法基于下述思想：将在输入端上输送给安全电路装置的编码器信号与限定的、单独的参考电压叠加，更确切地说优选还在原本的信号评估之前。优选地，参考电压是直流电压，即编码器信号与直流电压叠加。由此，可以处理带有不同信号电平的编码器信号，并且在似然性方面检验这些编码器信号。编码器信号本身能够具有不同的信号电平，所述信号电平能够通过参考电压变换到期望的电平范围中。当编码器信号无错误地存在时，通过编码器信号和参考电压之和形成的叠加信号具有确定的信号电平，所述信号电平在测量技术上明显不同于有错误的编码器信号或者缺少编码器信号。必须由叠加信号达到的信号电平明显不同于编码器信号本身、错误的编码器信号和参考电压。由此，当前的全电路装置和方法实现可靠识别所连接的编码器的错误和在通过例如线缆断裂引起的在信号传输时的错误，并且因此生成错误信号，并且干预到机械部件的控制中或者需可能地中止机械部件的运动。

出于所述原因，新的安全电路装置和新的方法尤其良好地适合于，匹配和以低成本且故障安全的方式监控运动的机械部件的运动变量并且尤其是转速，其中所述转速由任意的传感器检测并且尤其由转速编码器来检测。

本发明尤其还能够用于，提高根据IEC 61508的诊断覆盖度。因此，完全地实现上述目的。

优选地，编码器信号具有交流信号分量。

交流信号分量使得能够极其容易地监控潜在错误的信号动态，例如监控在信号线路中的短路。编码器信号的交流信号分量能够是每个任意的交流信号，例如矩形信号、脉冲信号或一个或多个正弦信号。测量变量在本发明的意义下能够在编码器信号的任何分量中传输，例如在交流信号分量、恒定或直流信号分量中传输，或者以不同信号彼此间的关系传输。

有利地能够单侧或者双侧地限制信号电平范围，即通过最大电平或者最小电平或者通过最大和最小电平来限制。

在安全电路装置的优选扩展方案中，信号电平或者信号电平范围通过上限阈值或者下限阈值来限定，或者信号电平范围通过上限最大电平和下限最小电平来限定。这表示，叠加信号既必须达到上限阈值还必须达到下限阈值或者必须位于信号电平范围之内，以便识别无错误的进程。如果编码器信号具有交流信号分量，那么能够通过两个阈值检验编码器信号是否具有无错误的交流信号分量或者其仅仅是恒定的信号，这例如归因于编码器的错误或者线路断裂。阈值优选调节成，使得叠加信号的正边沿达到或者经过上限阈值，并且在所述相同的周期之内，叠加信号的负的或者下降的边沿达到或者经过下限阈值。如果编码器信号仅具有直流分量，则能够通过最大电平和最小电平检验叠加信号是否位于信号电平范围内。

此外有利地的是：测量装置构成为，如果没有达到预设的信号电平或者叠加信号并不位于信号电平之内则生成错误信号。

所述扩展方案以简单的方式实现，当监控的编码器信号不具有期待的或者对于无错误的编码器信号通常的特征时，关断驱动器。

优选地，测量装置构成为，如果没有交替地并且优选在交流信号分量的限定的周期之内达到上限阈值和下限阈值，那么生产错误信号。

由此能够可靠地检验，是否提供无错误的编码器信号，其是否具有正确的幅度并且尤其是否能够可靠地识别编码器错误和与此关联的“保持高电平”或者“保持低电平”错误。

在此优选地是，所生成的错误信号构成为影响机械部件的运动变量。由此可能的是，在每次识别到错误时干预到带来危险的机械部件的运动中并且确保必要的安全性。

还优选的是，测量装置具有模拟比较器。

借助模拟比较器能够以低的耗费，例如通过优选施加到模拟比较器上的比较电压来调节尤其是阈值电压的阈值，并且由此能够借助简单的比较输出信号极其快速地检测并且检验阈值的达到。

还优选的是，分别通过至少一个模拟比较器监控阈值。由此能够彼此无关地调节阈值并且彼此无关地评估比较器的信号。

此外优选的是，测量装置具有至少一个模数转换设备。由此，能够由数字的评估单元检验叠加信号。

此外优选的是编码器信号为很大程度上脉冲状的信号。

由此，还能够使用TTL编码器、HTL或者启动器用于测量运动变量。

替选地，编码器信号为很大程度上正弦状信号。

由此，还能够由安全电路装置故障安全地监控正弦/余弦编码器。

在安全电路装置中优选的是，能够借助控制单元自动地调节参考电压和/或阈值或者阈值范围中的至少一个。

由此，能够将每个任意的编码器连接到安全电路装置上，而进一步干预到电路控制不是必要的。由此还能够在设立电路装置时排除人为错误。

此外优选的是能够手动地调节参考电压和/或阈值或信号电平范围中的至少一个。

由此，能够针对每个编码器来单独地设置单独的要求，例如关于安全电路装置的灵敏度或者反应速度的要求。

在优选的扩展方案中，将分接头与用于确定运动变量的评估单元连接。

所述扩展方案实现，安全电路装置不仅用于故障安全地监控编码器信号，而还定量地评估编码器信号并且例如将所测量的转速和测量的速度提供给后续控制。

在优选的扩展方案中，评估单元具有差分放大器。

通过使用差分放大器能够抑制或者过滤叠加信号的扰动，所述扰动例如通过所连接的构件、电磁干扰信号或者共模干扰形成。因此能够可靠地评估这种去除扰动的信号。

在另一扩展方案中，分接头与差分放大器的输入端连接，其中差分放大器的另一输入端与另一信号线路连接，以便输送给差分放大器另一编码器信号，尤其是反相的编码器信号。

所述扩展方案实现似然性比较，因为反相的编码器信号同样由信号编码器来提供并且因此另一测量变量用于检验故障安全。此外，能够通过所述电路装置过滤例如直流电压分量的信号分量，以便实现更简单地评估测量变量。

在优选的扩展方案中，评估单元具有正交评估器。

在所述扩展方案中，由正交评估电路评估被输送有不同的编码器信号的不同差分放大器的输出信号。所述评估方法的特别的优点是，所述评估方法能够以高的精度实施，能够测量更高的转速并且识别旋转方向。通过所述正交评估电路能够简单地并且可靠地评估表示运动变量的模拟信号。

在另一扩展方案中，正交评估电路与差分放大器的输入端连接并且与至少一个第二安全电路装置连接，其中将另一编码器信号输送给所述第二安全电路装置。

在优选的扩展方案中，评估单元具有两个相互冗余的通道，所述通道与差分放大器的输出端连接。

在所述扩展方案中，因为使用另一冗余的评估电路，所以可靠地的评估编码器信号是可能的。因此，所述冗余度有助于进一步提高新的安全电路装置和新的方法的故障安全。

能够理解的是，前述和下面还要阐明的特征不仅能够在相应说明的组合中使用，而且还能够在其他的组合中或者单独地使用，而没有偏离本发明的范围。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例，并且在下面的描述中详细阐明。其示出：

图1示出用于故障安全地监控编码器信号的安全电路装置的第一实施例；

图2示出根据图1的安全电路装置的变形；

图3示出监控设备的简化图，在所述监控设备中使用根据图1或图2的多个安全电路装置，和

图4示出具有根据图3的监控设备的设备的简化图。

具体实施方式

在图1中，安全电路装置总体上设有附图标记10。

安全电路装置10具有第一安全电路12和第二安全电路14。安全电路12、14在优选的情况下相同地构成。安全电路12具有输入信号线路16，经由所述输入信号线路将编码器信号A输送给安全电路12。编码器信号A优选具有表示运动、例如轴的旋转运动的交流信号分量。然而，编码器信号A还能够仅具有直流分量19，所述直流分量的电平高低例如表示运动。编码器信号A还能够是由交流信号分量17和直流分量19组成的混合信号。在此，输入信号线路16经由电阻器R1与分接头M连接。分接头M经由电阻器R2与参考电压点18连接。参考电压UrefA施加在参考电压点18处。参考电压点18经由电容器C1引导至接地点GND。将参考电压UrefA经由参考电压路径20输送给参考电压点18。在此，参考电压路径20具有电源单元，所述电源单元产生参考电压UrefA。电源单元21在所述情况下包含运算放大器21，所述运算放大器将来自输送给运算放大器的、脉宽调节的信号中的参考电压UrefA取平均值。脉宽调节的信号例如具有在此能够从0%-100%进行调节的占空比。脉宽调节的信号优选由安置有安全电路装置10的监控设备的评估和控制单元产生，或者经由端子从外部输送给运算放大器21。测量装置22在此具有模拟比较器。替选于运算放大器21或者附加地，测量装置22能够具有模数转换器。测量装置22具有输出线路24，以便将错误信号输送给评估和控制单元。分接头M在此与测量装置22连接。测量装置22在此具有模拟比较器。替选地或者附加地，测量装置22能够具有模数转换器。测量装置22具有输出线路24，以便将错误信号引导给评估和控制单元。分接头M与差分放大器28的第一输入端26连接。差分放大器28具有信号输出线路30，以便从安全电路装置10中引出差分放大器信号。

安全电路14以如安全电路12相同的方式构成。安全电路14具有输入信号线路16’，所述输入端线路经由电阻器R3引导到分接头

上。分接头

经由电阻器R4引导到参考电压端子18’上。参考电压

施加到参考电压点18’处。参考电压点18’与参考电压线路20’连接，经由所述参考电压线路将参考电压

施加到出参考电压点18’处。参考电压线路20’具有电源单元21’。参考电压点18’经由电容器C2引导至接地点GND。分接头与测量装置22’连接，所述测量装置优选具有模拟比较器22’。测量装置22’与输出信号线路24’连接，以便从安全电路装置中引出检验信号。分接头与差分放大器28的第二差分放大器输入端32连接。在优选的实施形式中，参考电压UrefA和

能够彼此分开地进行调整。

输入信号线路16用于，将来自转速编码器或者其他运动传感器的第一编码器信号A输送给安全电路。输入信号线路16’用于将第二编码器信号

输送给安全电路14，第二编码器信号能够相对于编码器信号A反相。相应地，编码器信号

具有交流信号分量17’。替选地，编码器信号

仅具有直流信号分量19’。编码器信号还能够形成为由交流信号分量17’和直流分量19’组成的混合信号。编码器信号A、

优选为检测运动变量的编码器的两个输出信号。因此，编码器提供编码器信号A和例如反相的编码器信号

其中反相的编码器信号

相对于编码器信号A相移180°。替选地，代替反相的编码器信号

能够将直流电压或者甚至不将第二编码器信号输送给安全电路装置10。

在输入信号线路16上的编码器信号A经由电阻器R1引导至分接头M。经由电阻器R2将参考电压UrefA馈送给分接头M。因为编码器信号A经由形成分压器的电阻器R1和R2引导到参考电压UrefA上，所以参考电压UrefA叠加至编码器信号A。叠加信号具有交流信号分量17和/或直流分量19以及参考电压UrefA的电平。如此形成的叠加信号能够在分接头M处截取。

测量装置22与分接头M连接，以便关于模拟信号值监控叠加信号并且尤其以便监控模拟信号值是否位于限定的信号范围之内和/或具有限定的信号特性。由此，测量装置22用于错误检验。通过在分接头M处将参考电压UrefA叠加给编码器信号A，能够不同地将编码器信号电平匹配于安全电路12或者匹配于测量装置22和差分放大器28。由此，在一个信号输入端16或者16/16’处检验不同的编码器类型是可能的。在此，测量装置22尤其构成为，检验叠加信号实际上是否具有交流信号分量17，如果是的话，叠加信号是否达到上限阈值或者下限阈值。调节阈值，使得上限阈值位于叠加信号的能期待的最大幅度之下并且下限阈值位于叠加信号的能期待的最小幅度之上。在无错误的叠加信号中，叠加信号的上升沿达到上限阈值，并且在信号的相同的周期之内，叠加信号的下降沿达到下限阈值。优选地检验是否交替地达到阈值，以便达到提高的错误识别。当编码器信号A仅具有直流分量19时，测量装置22检验叠加信号是否位于预设的数值范围之内。如果在输入端16和编码器之间的连接线路上存在线缆断裂，那么测量装置22在分接头M处仅测量参考电压UrefA。所述参考电压UrefA优选选择成，使得其能够通过简单的模拟测量来评估，并且尤其明显不同于在安全电路装置中的其他电压。因此，在输入信号16上能够既在在编码器的交流信号中也直流信号中识别线缆断裂。

此外，在编码器错误中原则上能够考虑两个电压状态。一方面，编码器能够提供相当于编码器信号A的最大值的恒定高的电压（保持高电平），或者另一方面提供相当于编码器信号A的最小值并且在TTL编码器的情况下例如大约为0伏特的恒定低的电压（保持低电平）。因此，叠加信号在编码器的保持高电平错误中正好达到上限阈值一次并且在编码器的保持低电平错误的情况下正好达到下限阈值一次并且然后保持恒定。如果编码器信号A仅具有直流分量19，则叠加信号在所述情况下位于预设的范围之外，并且能够识别为错误。因此，能够由测量装置22检测全部可能的错误变型。

优选地，测量装置22具有模拟比较器，以便监控叠加信号的电平值。能够有利地变化模拟比较器的阈值电压并且由评估和控制单元尤其自动地匹配于编码器信号的信号电平。如果在限定的时段之内叠加信号没有达到阈值，那么模拟比较器22（或者模拟比较器22’）根据叠加信号的电平值在输出线路24（或24’）上产生错误信号。替选地或者补充地，测量装置22能够具有模数转换器，以便确定叠加信号的电平值，其中在所述情况下模数转换器和连接在下游的比较单元产生错误信号。

UrefA和优选调节成使得两个产生的叠加信号的交流分量17同时。此外，分接头M、与差分放大器输入端26、32连接。差分放大器28经由输出信号线路30提供差分放大器输出信号。差分放大器输出信号为矩形信号（具有矩形脉冲的脉冲序列），所述矩形脉冲信号在此例如对于下述情况是正的：编码器信号A大于反相的编码器信号否则，差分放大器输出信号是负的。通过差分放大器28能够去除编码器信号A、

的扰动，并且由下面说明的连接到输出信号线路30处的评估单元来评估。评估单元有利地能够具有正交解码器、频率计和/脉冲宽度计，以便根据矩形信号的信号变换确定运动变量，例如轴的转速和/或位置。

通过设置在安全电路12、14中的测量装置22、22’，能够单独地检查所连接的编码器的输入端16、16’和与其连接的输出信号线路。

通过检查叠加信号是否达到上限阈值、达到下限阈值和/或检查叠加信号是否位于预设的信号电平范围之内，可以监控不同的编码器信号，例如正弦形信号、脉冲形信号、矩形信号、由直流分量和交流分量形成的混合信号和仅具有直流分量的纯直流信号。

为了提高安全电路12、14的电磁兼容性，分接头M、优选经由具有没有示出的齐纳二极管与没有示出的二极管的串联电路引导至接地点GND。所述串联电路引起极其低的电容，所述低的电容在高的边界频率时起到尤其有利的作用。

为了进一步提高电磁兼容性，能够在分接头M、

和差分放大器输入端26、32之间优选分别连接电阻器。此外，每个差分放大器输入端26、32经由没有示出的晶体管和可转换的电阻器引导至接地点GND用于范围转换。由此，实现更低的最大电压的运算放大器、尤其是3.3伏特的运算放大器的使用。

在图2中示出安全电路装置10的变形。相同的元件以相同的附图标记表示，其中在下面仅讨论不同之处。

安全电路12的分接头M经由电阻器R6和电阻器R5的串联电路引导至接地点GND。测量装置22与分接头34连接，所述分接头位于电阻器R6和电阻器R5之间。因此，编码器信号A经由R1与电阻器R5和R6组成的分压器引导至接地点GND。通过所述分压器，将不同的编码器信号A进一步匹配于测量装置22是可能的。

安全电路14与安全电路12相同地构成并且在图2中示出的实施形式中同样具有分压器，所述分压器相对于接地点GND通过电阻器R3和电阻器R7和R8形成。在电阻器R7和R8之间形成与测量装置22’连接的分接头或者电压点34’。之前所述的实施形式的电阻器R2和R4优选高欧姆地构成。

为了进一步提高安全性，除了差分放大器28之外还能够设有另一差分放大器，所述另一差分放大器如差分放大器28一样与差分放大器输入端26、32连接。附加的差分放大器的输出信号线路与另一评估单元连接，以便确保附加的安全性。

在图3中示出具有多个安全电路装置10的监控设备以用于故障安全地评估多个编码器信号。监控设备在此具有三个安全电路装置10并且整体上以附图标记29表示。第一安全电路装置10’被输送编码器信号A，如果编码器信号

存在则还被输送编码器信号

第二安全电路装置10”被输送编码器信号B，如果编码器信号

存在则还被输送编码器信号

第三安全电路装置10”’被输送编码器信号Z，如果编码器信号

存在则还被输送编码器信号

安全电路装置10’、10”、10”’的输出信号线路30’、30”、30”’分别与第一评估电路36和第二评估电路38连接。在此，编码器信号B为相对于编码器信号A移相90°的编码器信号。优选地，由与编码器信号A相同的编码器提供的编码器信号B。在一些情况下，编码器信号A和B（以及可能的反相编码器信号

）为增量式编码器的两个所谓的通道。然而，编码器信号A、B还能够出自于旋转变压器或还出自不同的编码器。

反相的编码器信号

优选相对于编码器信号B相移180°并且由与编码器信号B相同的编码器提供。编码器信号Z同样能够由与编码器信号A和B相同的编码器提供。例如，编码器信号Z例如能够为下述索引信号，所述索引信号表示在监控的轴处的参考点，使得能够借助于编码器信号Z识别轴的参考位置。

在其他情况下，编码器信号Z由单独的编码器提供，所述编码器检测空间上远离第一编码器的运动变量。例如有利的是，提供信号A、B和可能的

的第一编码器设置在旋转轴的第一端部处，而用于Z信号的第二编码器设置在轴的第二端部处。因此，能够借助于两个编码器的编码器信号确定轴断裂等。

将第一安全电路装置10’的输出信号A’和第二安全电路装置10”的输出信号B’输送给评估电路36、38，以便确定待测量的运动变量，更确切地说有利地借助于正交评估、频率评估和/或脉冲评估来确定。在此，输出信号A’、B’有利地为安全电路装置10’和10”的差分放大器28的输出信号。

此外，在优选的实施例中，评估电路36、38从每个安全电路装置10’、10”、10”’的测量装置22、22’获取错误信号。因此，电路装置10’、10”、10”’的输出线路24、24’能够与评估电路36、38连接。所述连接在图3中仅仅示例地针对安全电路10”示出。

将第三电路装置10”’的输出信号输送给评估电路36、38，并且该输出信号有利地用作索引或者用于轴断裂识别。优选地，第三安全电路装置10”’的输出信号为所监控的轴的每次旋转提供一个或至少一个脉冲。

此外，监控设备29在此还具有所谓的S通道40，经由所述S通道能够将附加的模拟信号输送给评估电路36、38，以便检测附加的测量变量。在优选的情况下，S通道连接到所使用的编码器的工作电压线路，使得评估电路36、38能够监控所使用的编码器的工作电压，以便提供附加的安全方面。

评估电路36、38经由通信线路42彼此连接，以便执行似然性比较。评估电路具有输出信号线路46、48，以便向外引导评估的运动变量和/或控制信号。通信线路42能够双通道地构成并且例如通过两个电流绝缘的总线和/或用于所监控的轴的两个关断路径来实现。

在正交评估中，将施加到第一安全电路装置10’的输出信号线路30’和第二安全电路装置10”的输出信号线路30”上的两个矩形信号A’、B’互相比较。输出信号为通过相应的编码器信号A、B的相移而同样相移90°的矩形信号。在正交评估中，在每次检测到两个信号A’、B’之一的边沿时，检查相应的另一信号的极性和相应的另一信号的值。从所述信息中能够确定出八个不同的状态或者范围，更确切地说，对于轴的右移是A’上升并且B’低、A’下降并且B’高、B’上升并且A’高或者B’下降并且A’低，并且对于轴的左移是A’上升并且B’高、A’下降并且B’低、B’上升并且A’低或者B’下降并且A’高。能够经由信号距离导出轴的位置确定。通过两个相移过的编码器信号A、B的正交评估能够实现转速测量的四倍的分辨力。

在特别的实施形式中，安全电路装置10’、10”、10”’具有两个互相冗余的差分放大器28，所述差分放大器的差分放大器输入端26分别与分接头M连接，并且所述差分放大器的差分放大器输入端32分别与分接头

连接。第一差分放大器28的输出信号线路30与评估电路36连接，并且第二差分放大器28的输出信号线路30与评估电路38连接。由此，能够确保附加的故障安全性。

评估电路36、38优选通过微控制器或者通过其他的逻辑电路实现，所述评估电路将其评估结果互相比较。所述比较经由通信线路42进行。通信线路42能够构成为双向接口、总线连接和/或双端口RAM。此外，所述评估电路36、38能够构成为，调节第一安全电路装置10’的参考电压UrefA、和第二及第三安全电路装置10”、10”’的相应的参考电压，以便实现将安全电路装置10’、10”、10”’自动地匹配于相应的编码器。在优选的情况下，评估电路36、38根据编码器信号的电平值调节参考电压。这例如通过线路44表明。电阻器R1至R8是能够通过微控制器调节的，以便实现准确自动地匹配于不同的编码器信号。

借助安全电路装置10提供用于监控设备29的通用编码器连接部，所述通用编码器连接部实现TTL编码器、HTL编码器、正弦/余弦编码器、测速传感器或者双测速传感器、旋转变压器的连接以及

或者EnDaT编码器的模拟通道的连接。在此，还能够连接不提供反相的编码器信号的编码器，例如启动编码器。代替反相信号

能够在所述情况下将直流电压施加到差分放大器输入端32处或者在差分放大器输入端32处调节直流电压，更确切地说优选将直流电压调节到在分接头M处的信号的平均值上。在所述情况下，所述编码器信号能够单独地经由参考电压

进行匹配。能够理解的是，在所述情况下能够相应地匹配安全电路14，以便不由于缺乏所检测的交流变量而产生错误信号。

安全电路装置10能够在一些实施例中构成为插接连接器类型的独立的设备。这表示，相应的编码器能够经由输入端子与安全电路装置10连接，并且输出线路24、24’以及输出信号线路30在输出端子处从连接器中引出。此外，能够将参考电压UrefA、

输送给其他输入端子处的连接器。

在另一实施例中，如在图3中示出，能够提供完整的转速和静态监控器作为监控设备29。在此，所述设备具有带有用于编码器信号A、

B、Z、

和S的端子的设备壳体，并且输出所测量的转速或者运动变量和可能的错误信号。这表示，安全电路10’、10”、10”’和评估单元36、38集成在所述设备壳体中。由此，实现尤其简单地将所述转速和静态监控器集成到现存机器和/或设备中。

图4示出图3中的监控设备的应用。设备29在此经由信号线路50、51、52、53、54、55、56与编码器58、60、62连接。编码器58、60、62与驱动器64相关联，以便检测例如转速、位置、角位置等的驱动器64的运动变量。信号线路50至56经由插接触部66与监控设备29连接。输出信号线路46、48分别借助插接连接器67从设备29中引出并且与控制器68连接。控制器68优选为具有多个输入端的故障安全的控制器这些输入端用于连接紧急关断按键、保护门、光栅和/或监控设备29。控制器在此经由输出端70产生用于一个或多个接触器72的控制器信号。接触器72优选具有多个串联连接的接触部（在此没有示出），所述接触部用于故障安全地关断驱动器64。相应地，接触器72经由线路74与驱动器64连接。在另一实施例中，控制器68和/或接触器72能够集成到监控设备29中，即监控设备29的评估电路36、38能够产生用于驱动器的双通道关断信号。

Claims (15)

1.用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的安全电路装置（10），具有

-信号输入端（16），用于输送表示待监控的所述运动变量的编码器信号（A），

-参考电压路径（20），用于输送参考电压（UrefA），

-第一分接头（M），所述第一分接头与所述信号输入端（16）和所述参考电压路径（20）连接，以便通过将所述编码器信号（A）和所述参考电压（UrefA）叠加来提供叠加信号，和

-测量装置（22），所述测量装置与所述第一分接头（M）连接，并且所述测量装置构成用于确定所述叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

2.根据权利要求1所述的安全电路装置，其中所述编码器信号（A）具有交流信号分量（17）。

3.根据权利要求1或2所述的安全电路装置，其中所述预设的信号电平或者信号电平范围通过上限阈值和下限阈值来限定。

4.根据权利要求3所述的安全电路装置，其中所述测量装置（22）构成为在没有交替地达到所述上限阈值和所述下限阈值时生成错误信号。

5.根据权利要求1至4之一所述的安全电路装置，其中所述测量装置（22）具有模拟比较器（22）。

6.根据权利要求1至5之一所述的安全电路装置，所述安全电路装置还具有控制单元（36，38），所述控制单元构成用于自动调节所述参考电压（UrefA）和/或所述预设的信号电平或者信号电平范围。

7.根据权利要求1至6之一所述的安全电路装置，其中能够手动地调节所述参考电压（UrefA）和/或所述预设的信号电平或者信号电平范围。

8.根据权利要求1至7之一所述的安全电路装置，所述安全电路装置还具有评估单元（28；36，38），用于根据所述编码器信号（A）确定所述运动变量。

9.根据权利要求8所述的安全电路装置，其中所述评估单元（28；36，38）与所述分接头（M）连接。

10.根据权利要求8或9所述的安全电路装置，其中所述评估单元（28；36，38）具有差分放大器（28）。

11.根据权利要求10所述的安全电路装置，所述安全电路装置还具有：第二信号输入端（17），用于输送表示待监控的所述运动变量的第二编码器信号

第二参考电压路径（20’），用于输送第二参考电压和第二分接头

所述第二参考电压和所述第二编码器信号

在所述第二分接头处叠加，其中所述差分放大器（28）具有与所述分接头（M）连接的第一输入端（26）和与所述第二分接头

连接的另一输入端（32）。

12.根据权利要求8至11之一所述的安全电路装置，其中所述评估单元（28；36，38）具有正交评估部。

13.根据权利要求12所述的安全电路装置，其中所述正交评估电路（36，38）与所述差分放大器（28）的输出端（30）连接并且与至少一个第二安全电路装置（10）连接，另一编码器信号（B，

）输送给所述第二安全电路装置。

14.故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的监控设备，所述监控设备具有多个根据权利要求1至13之一所述的安全电路装置。

15.用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的方法，具有下述步骤：

-提供编码器信号（A），所述编码器信号表示待监控的所述运动变量，

-通过将所述编码器信号（A）与参考电压（UrefA）叠加来产生叠加信号，

-检验所述叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

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