CN108462513A - 安全开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全开关(1)，具有读头(2)和相对于所述读头(2)能运动的、具有应答器(4)的操作器(3)。借助于所述读头(2)能感测所述应答器(4)的编码信号。所述读头(2)作为用于感测编码信号的感测器件具有由计算器单元控制的振荡回路(6)，其中，通过对所述应答器(4)的由所述振荡回路(6)感测的信号的振幅评估获取操作器(3)和读头(2)之间的距离。根据这样获取的距离信号生成控制信号。

Description

安全开关
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的安全开关。
背景技术
这类安全开关使用在安全技术领域中，其中，这些安全开关尤其在机器和设备上用于危险区域监控。
安全开关相应于它的监控功能生成开关信号，该开关信号被发送给控制装置，通过该控制装置例如控制要监控的机器。如果通过安全开关检测到无危险的状态，尤其是要监控的门是关闭的，那么生成具有相应于积极的安全条件的开关状态“接通状态”的开关信号、即释放信号。如果控制装置从安全开关接收该释放信号，那么控制装置可以使机器运行。然而如果通过安全开关检测到带来危险的状态，例如注意到打开的门，那么该安全开关生成具有相应于不积极的安全条件的开关状态“关断状态”的开关信号。在该情况下控制装置关断机器以避免带来危险的状态。
已知的安全开关具有读头和相对于读头可运动的操作器，其中，在操作器上设有应答器。对于通过安全开关监控作为通向危险区域的入口的门、尤其是防护门的情况，典型地在门上布置有操作器。读头位于围绕门的框架上。当读头从应答器接收所生成的编码信号时，通过这样构造的安全开关生成相应于无危险状态的开关信号。当门关闭并且由此应答器相对于读头距离小时，在门监控中是这种情况。此外，当读头没有接收应答器的信号时，通过这样构造的安全开关生成相应于带来危险的状态的开关信号。当门打开并且由此应答器相对于读头距离大时，在门监控中是这种情况。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种具有提高的功能性的安全开关。
为了解决该任务，设置权利要求1的特征。有利的实施方式和适合的扩展方案在从属权利要求中说明。
本发明涉及一种安全开关，该安全开关具有读头和相对于读头可运动的、具有应答器的操作器。借助于读头可感测应答器的编码信号。作为用于感测编码信号的感测器件，读头具有由计算器单元控制的振荡回路，其中，通过对由振荡回路感测的应答器信号的振幅评估获取操作器和读头之间的距离。根据这样获取的距离信号生成控制信号。
根据本发明的安全开关的主要优点在于，根据所获取的距离信号可以有针对性地预给定和调节通过该安全开关生成的控制信号。由此产生相对于已知的安全开关的明显提高的功能性，因为在所述已知的安全开关中通过在读头中识别或不识别应答器信号的编码来固定地预给定控制信号。
在这里重要的是，应答器信号的振幅评估提供针对应答器相对于操作器的距离的明确量度。在此，距离信号的幅度越小，间距越大。在操作器和读头之间的距离提供有关带来危险的状态是否存在的可靠信息。尤其可以根据距离信号获取，要监控的门是否是关闭的。由此原则上可以仅由所获取的距离信号导出控制信号。然而特别有利地，在生成控制信号时不仅考虑距离信号，而且也考虑应答器编码的识别，由此显著地提高安全开关的功能安全性。
对于仅一个安全开关用于危险区域监控的情况，在安全开关中生成的控制信号可以形成开关信号，所述开关信号由安全开关直接向外给出并且读入到控制装置中，该控制装置由此控制带来危险的机器或设备，尤其使所述机器或设备停止或运行。
对于多个安全开关用于危险区域监控并且例如形成串联的情况，将所有安全开关的控制信号逻辑运算或总计(verrechnen)，其中，然后将该开关信号发送给控制装置，然后该控制装置控制带来危险的机器或设备。
特别有利地，控制信号是可配置的。
该配置尤其可以通过以下方式实现：在计算器单元中，接通距离和关断距离(所获取的距离信号与这些距离相比较)作为可配置的参量被预给定。
当距离信号未超过接通距离时，存在针对无危险状态的判据，使得可以相应地生成接通控制信号作为控制信号，该接通控制信号能够使带来危险的机器或设备开始运行。而当距离信号超过关断距离时，存在针对带来危险的状态的判据，使得可以相应地生成关断控制信号作为控制信号，通过该关断控制信号可以使带来危险的机器或设备停止。
特别有利地，当距离信号的距离值小于接通距离并且当应答器的编码被识别到时，在计算器单元中生成接通控制信号。
此外，当距离信号的距离值大于关断距离时或者当应答器的编码不被识别到时，在计算器单元生成关断控制信号。
由此得到安全开关的监控功能的特别高的安全性和可靠性。这特别通过以下方式实现：只有当两个安全条件以与运算实现时，即当所获取的距离小于接通控制信号并且应答器的编码被识别到时，才生成用于使带来危险的机器开始运行的接通控制信号。
通过接通距离和关断距离的可配置性，可以在生产过程中补偿制造公差，使得安全开关与这样的制造公差无关。
此外，接通距离和关断距离也可以相应于用户特定要求地配置。由此可以通过仅一个安全开关在没有任何硬件或软件改变的情况下实现不同应用。
最后可以通过关断距离的合适配置来如此配置，使得该关断距离与从对安全开关的误差考察得出的可靠关断距离很大程度上一致，这在安全技术要求方面是有利的。
当操作器相对于读头的距离足够小时，通过安全开关的该读头感测应答器的编码。在此，应答器的信号具有相应于编码的幅度调制。
有利地，应答器信号的幅度调制也被用于振幅评估以便进行距离确定。在此，应答器信号的振幅评估如此进行，使得确定该信号的调制度。
调制度被定义为经幅度调制的信号的彼此相继的最大值和最小值的差。
根据本发明的有利构型，在计算器单元中生成激励信号用于激励振荡回路。
通过激励信号，借助于激励线圈生成电磁场，该电磁场受到位于振荡回路的影响区域中的应答器的信号影响。
因此，计算器单元这样承担中央控制功能，使得通过该计算器单元操控振荡回路来读入应答器的信号。此外，在计算器单元中也进行信号分析处理，其中，一方面为了编码识别并且另一方面为了距离获取，在计算器单元中有利地设置分开的分析处理通道。
特别有利地，在计算器单元中生成用于振荡回路的监控信号。
监控信号尤其用于监控振荡回路的供给电压，以便能够诊断在该振荡回路中的变化。一般地，通过监控信号确保振荡回路的可重复的、受监控的特性，使得可以通过改变振荡回路很大程度上排除测量信号的失真。
为了满足针对在安全技术领域中使用的要求，计算器单元具有冗余的结构。
计算器单元尤其具有两个微控制器或两个ASIC(专用集成电路)。一般地，计算器单元也可以具有其他数量的微控制器或ASIC。最后，计算器单元也可以具有单通道结构。
因此，控制功能和信号分析处理在微控制器的软件中实现。
替代地，也可以设置呈ASIC形式或类似形式的面向硬件的实现方式。
根据有利的构型，安全开关具有遮闭装置(Zuhaltung)。
通过这样的遮闭装置保障、即保持操作器在读头上处于封闭位置中。遮闭装置可以构造为具有电磁体或类似物的机械单元或电单元。
附图说明
下面参照附图阐述本发明。附图示出：
图1：根据本发明的安全开关的实施例的示意性示图。
图2：在根据图1的安全开关的计算器单元中实施信号分析处理的简图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的安全开关1的结构。安全开关1尤其可以用于监控作为通向机器或设备的入口的门，从该门可能发出对人员的危险。
安全开关1具有读头2和操作器3。在门监控中，操作器3典型地位于可运动的门上，而读头2固定地布置在框架或类似物上。当门移动到它的关闭位置中时，操作器3安置在读头2的未示出的接收部中并且有利地通过同样未示出的遮闭装置牢固保持在那里。
如由图1可看出，操作器3具有应答器4。读头2具有冗余的计算器单元，该计算器单元具有两个微控制器5a、5b。此外，读头2具有振荡回路6，该振荡回路通过驱动电路7由所述微控制器中的一个微控制器5a操控。通过振荡回路6可感测应答器4的信号。振荡回路6的由此生成的测量信号优选通过消除测量信号中的负脉冲的解耦电路供应给两个微控制器5a、5b。根据振荡回路6的测量信号，在微控制器5a、5b中生成控制信号、在当前情况下是开关信号，所述控制信号被引导到输出端8a、8b上。在输出端8a、8b上的开关信号被供应给未示出的控制装置，通过该控制装置控制要监控的机器或设备。通过微控制器5a、5b发送至输出端8a、8b上的开关信号分别通过读回线路9a、9b读回到另外的微控制器5b、5a中用于该单元的功能监控。
这样产生开关信号，使得只有当不存在带来危险的状态时(这在当前情况下在门关闭或遮闭时才产生)才通过所述开关信号释放要监控的机器或设备的运行。否则通过开关信号使机器或设备停止。
安全开关1的功能原理是这样的，即在微控制器5a中通过驱动电路7将输出信号、尤其是脉冲宽度调制信号发送给振荡回路6。通过这样激励的振荡回路6在振荡回路6的激励线圈中产生电磁场。电磁场的值在近场中与相对于振荡回路6的距离的平方成反比地减小。如果应答器4位于振荡回路6的影响区域中，那么通过激励线圈的电磁场将能量耦入到应答器4的线圈中。如果应答器4中的能量足够，那么该应答器将储存的编码借助于线圈发送到读头2上。该相应于编码调幅的信号的发送通过负载调制实现。在该负载调制中，通过短接从电磁场中抽走能量。电磁场的能量的这种变化在振荡回路6的激励线圈中是可见的，即该相应于应答器4的编码调幅的信号在振荡回路6中被记录。场变化直接取决于读头2相对于操作器3的距离，即应答器4的在振荡回路6中记录的调幅的信号提供关于读头2和应答器4之间的距离的直接量度。
在微控制器5a、5b中根据在振荡回路6中记录的信号既进行应答器4的编码的识别又进行距离确定。在微控制器5a、5b的软件中为此设置的分析处理在图2中示意性示出。数据采集装置10承担振荡回路6的信号的读入。第一分析处理支路包括用于信号滤波的滤波器11、用于解码应答器4的信号的解码单元12和用于评估编码的编码评估单元13。
第二分析处理支路包括距离获取单元14。在那里通过对应答器4的信号的振幅评估来确定操作器3相对于读头2的距离。
在距离获取单元14中为了评估振荡回路6提供的距离信号而将接通距离和关断距离作为可配置的参量预给定。接通距离和关断距离形成阈值，将获取的距离信号与所述阈值比较，其中，接通距离小于关断距离。
根据在距离获取单元14和编码评估单元13中的信号分析处理的结果，在计算器单元生成控制信号，该控制信号作为开关信号通过输出端8a、8b发送给控制装置用于操控要监控的机器或设备。
在此，当距离信号的距离值小于接通距离并且同时在编码评估单元13中识别到应答器4的编码时，在计算器单元中生成接通控制信号作为控制信号。在满足这些条件的情况下可靠地确保，门是关闭的并且由此不存在带来危险的状态。因此，通过接通控制信号释放要监控的机器或设备的运行。
当距离信号的距离值大于关断距离时或当未识别到应答器4的编码时，在计算器单元中生成关断控制信号。因为由此用于无危险状态(即门关闭)的条件中的至少一个条件不存在，这在计算器单元中被评价为带来危险的状态，从而关断控制信号作为开关信号被发送给控制装置，通过该控制装置使要监控的机器或设备停止运行。
附图标记列表
(1)安全开关
(2)读头
(3)操作器
(4)应答器
(5)微控制器
(6)振荡回路
(7)驱动电路
(8)输出端
(9)读回线路
(10)数据采集装置
(11)滤波器
(12)解码单元
(13)编码评估单元
(14)距离获取单元

Claims (14)

1.安全开关(1)，具有读头(2)和相对于所述读头(2)能运动的、具有应答器(4)的操作器(3)，其中，借助于所述读头(2)能感测所述应答器(4)的编码信号，其特征在于，所述读头(2)作为用于感测编码信号的感测器件具有由计算器单元控制的振荡回路(6)，其中，通过对所述应答器(4)的由所述振荡回路(6)感测的信号的振幅评估获取操作器(3)和读头(2)之间的距离，并且其中，根据这样获取的距离信号生成控制信号。
2.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，所述控制信号是可配置的。
3.根据权利要求1或2所述的安全开关，其特征在于，在所述计算器单元中接通距离和关断距离作为可配置的参量被预给定，所获取的距离信号与所述接通距离和关断距离相比较。
4.根据权利要求3所述的安全开关，其特征在于，当所述距离信号的距离值小于所述接通距离并且当所述应答器(4)的编码被识别到时，在所述计算器单元中生成接通控制信号。
5.根据权利要求3或4所述的安全开关，其特征在于，当所述距离信号的距离值大于所述关断距离时或所述应答器(4)的编码不被识别到时，在所述计算器单元中生成关断控制信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述应答器(4)的信号具有相应于编码的幅度调制。
7.根据权利要求6所述的安全开关，其特征在于，所述应答器(4)的信号的振幅评估如此进行，使得确定该信号的调制度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的安全开关，其特征在于，在所述计算器单元中生成激励信号用于激励所述振荡回路(6)。
9.根据权利要求8所述的安全开关，其特征在于，通过所述激励信号借助于激励线圈生成电磁场，该电磁场受到位于所述振荡回路(6)的影响区域中的应答器(4)的信号的影响。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的安全开关，其特征在于，在所述计算器单元中生成用于所述振荡回路(6)的监控信号。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的安全开关，其特征在于，在所述振荡回路(6)中生成的所述信号通过解耦电路供应给所述计算器单元。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述计算器单元具有冗余的结构。
13.根据权利要求12所述的安全开关，其特征在于，所述计算器单元具有两个微控制器(5a、5b)或两个ASIC。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的安全开关，其特征在于，该安全开关具有遮闭装置。
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