CN116249974A - 容纳有电连接至更高级开关系统的电路单元的组件单元及电路单元与开关系统断开的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组件单元(1)，所述组件单元具有：电子电路单元(2)，所述电子电路单元容纳在外壳(3)中，并为了信号和电力供应目的而可电连接到更高级开关系统(4)，并且包括用于控制消耗器元件(6d)的信号处理单元(8)，所述消耗器元件连接到所述组件单元、安装在所述外壳内或是虚拟消耗器元件，其中所述信号处理单元包括多个单元，所述多个单元相互作用，以便在操作期间，允许包括无负载电流电子电路单元(2)的所述组件单元(1)与其中所述组件单元电连接到更高级开关系统(4)的状态电断开。本发明还涉及一种包括这种组件单元(1)的开关系统(4)，并且涉及一种相应的方法。

Description

容纳有电连接至更高级开关系统的电路单元的组件单元及电 路单元与开关系统断开的方法

技术领域

本发明涉及一种组件单元，所述组件单元具有电路单元，所述电路单元容纳在所述组件单元中并可电连接到更高级开关系统，还涉及一种将这种电路单元与这种开关系统断开的方法。

背景技术

具有所谓的“热插拔”功能的系统在现有技术中是已知的，其能够在操作期间更换或添加电子电路单元。这种“热插拔”功能例如用于模块化构造的系统中，以便能够从更高级开关系统中快速移除这种电路单元，或者更换电连接到开关系统的这种电路单元，而无需关闭开关系统，特别是所有与其相连的装置，以实现更高的可用性。

通常，若干这种可单独地移除和替换的电路单元电连接到这种开关系统。为了相应电路单元的可移除性和可更换性，这种单元通常容纳在组件单元中，该组件单元然后可机械地耦合到开关系统或也可从开关系统去耦，特别是以模块化方式。为此，开关系统通常具有多个耦合点，尤其是插入或插接位置，经由这些耦合点，组件单元可耦合到开关系统，并且最终容纳在组件单元中的一个中的相应电路单元可电连接到开关系统并也再次电断开。如果电路单元电连接到开关系统，则相应地耦合到开关系统的组件单元通常也可相应地机械地固定，以防止电触点的无意中断开。

这里的挑战通常是在“电断开”此类电路单元时考虑负载电流。例如，拉出过程通常会在建立电连接的电路单元和开关系统的触点之间引起电压峰值和火花放电。根据要中断的输出电流和/或要中断的输出负载(例如电感)的水平，进行电连接的触点必须相应地“牢固”。此外，这些触点在这些时刻老化得非常严重，因为它们实际上应该只设计用于预定标称电流。

为了解决这个问题，今天仍然普遍使用适当设计并因此也昂贵的鲁棒触点或特殊机械断路器，以在负载下可能更换或移除其中容纳有电路单元的组件单元。

此外，电路单元的“电断开”，或者更一般地说，将其中容纳有电路单元的组件单元拉出，即整个系统中缺少该单元，通常构成系统故障。

另一种可能性是，例如，在更换或移除期间关闭整个装置或装置的至少部分的外围电压。这需要附加动作，即特别是关闭外围电压，并且导致装置或装置的至少部分的关闭。

公开DE 102 61 294B4公开了一种用于设计为扁平组件的组件单元的“热插拔”功能的致动元件，其容纳在计算机系统的扁平组装架中。致动元件在那里作为单独元件布置在扁平组装架上，并且具有带有用于中断向扁平组件单元的电力供应的手动致动的开关的组件，以及用于发信号通知扁平组件的电力供应和操作状态的信令装置，还有用于指示锁定滑动件的位置的传感器，该锁定滑动件被引导以便可在保持组件的框架中的至少两个切换位置之间手动地移动。

参考EP 0 254 456 B1，为了针对可经由连接器连接到电源电路、接地线和控制电路的扁平组件单元提供“热插拔”功能，设置在扁平组件单元上的开关装置包括手动致动的解锁开关。在解锁/锁定期间，解锁开关在第一状态和第二状态之间枢转与其协作的开关，由此在第二状态下的开关提供通向控制电路的闭合接地线路径，并且随后，借助时钟电路，防止经由连接器的任何信号传输，并且随后阻断电源电路向扁平组件单元供应电力。然而，为此，首先必须借助机械枢转的开关总体上触发复杂过程，并且当还未移除扁平组件单元时，已经发生向扁平组件单元的信号和电力供应的断开。

从公开US 5,530,302中，以印刷电路板模块形式的“可热插拔”扁平组件单元是已知的，其具有可耦合到具有主供电总线的背板的模块电压总线。印刷电路板模块具有弹出杆和枢转地设置在印刷电路板模块外部的弹出杆盖，弹出杆盖可枢转地操作以选择性地覆盖弹出杆以将印刷电路板模块锁定到背板，以及露出弹出杆以解锁并随后拉出印刷电路板模块。此外，提供与弹出杆盖协作的开关以响应于弹出杆盖所采取的枢转位置而在设置在印刷电路板模块上的控制装置中产生第一或第二输出信号。因此，在印刷电路板模块自身中，经由主供电总线供应给模块电压总线以供应印刷电路板模块的电力在预定时间段内缓慢斜升或缓慢斜降。在主供电总线和模块电压总线之间的电力调节期间，主供电总线上传导的电力保持不间断和不受影响。

从EP2 648 109B1中得知，在用于可移动介质的计算机装置的插口上提供机械或光学检测装置，利用该检测装置检测可移动介质从插口中的移除，并且基于此，电源当可移动介质被移除时与可移动介质连接断开并然后经由处理器完全关闭。

GB 2 385 205 B示出了一种开关，特别是光学开关，其用于激活/停用布置在外壳中的插槽的电力供应，插卡可通过改变“张紧带”在外壳上的位置来插入其中。

例如在US 5,625,238、US 6,125,417和US 6,138,194中可找到布置在用于容纳组件单元的插槽上的光学开关的另外的实施例，经由该插槽可中断对组件单元的电力供应。

在现有技术中，组件单元的热插拔功能通常需要大量部件，特别是与组件单元分开布置的部件，这导致整体结构复杂且通常占用空间。另外的缺点是通常有大量部件要机械移动并且相关联的磨损敏感性增加，以及组件单元的信号和电力供应经常突然关闭或甚至组件单元与仍完全激活的信号和电力供应的突然断开。

如上所述，如果在移除期间中断开在负载下的这种组件单元的电力供应，则触点必须足够鲁棒，以便能够持久地吸收在移除期间出现的电压峰值并有效地抵消过早老化。然而，通常，触点仅设计用于特定标称电流。

发明内容

本发明的目的在于展示一种将容纳有电连接到更高级开关系统的电子电路单元的组件单元与该开关系统断开的改进的方式，并且特别地，其还可防止随后在从所述开关系统中移除组件单元的情况下检测到系统故障。

上述技术问题通过具有权利要求1的特征的组件单元、根据权利要求8的开关系统和根据权利要求9的方法来解决。有用的另外的进一步方案是相应从属权利要求的主题。

因此，在具有容纳在外壳中的电子电路单元的组件单元中，所述电子电路单元可电连接到更高级开关系统以用于信号和电力供应，并且具有用于控制消耗器元件的信号处理单元，所述消耗器元件连接到组件单元、安装在外壳内或是虚拟的消耗器元件，根据本发明设置：

机械固定和解锁元件，其用于机械地固定和解锁电子电路单元，并在电连接到更高级开关系统的状态下可移动地保持在组件单元上，所述固定和解锁元件能够从所述组件单元外部手动地在至少两个位置之间相对于组件单元移动。

此外，运动检测装置布置在所述组件单元上，所述运动检测装置被设计成检测所述固定和解锁元件的相对移动，所述运动检测装置被设计成响应于从第一位置到第二位置的相对移动而生成解锁信号并将该信号转发到所述信号处理单元，在所述第一位置中，所述电子电路单元在所述电连接状态下完全机械固定，在所述第二位置中，所述电子电路单元在所述电连接状态下至少部分地机械解锁。所述信号处理单元还被设计成响应于所述解锁信号、特别是通过生成至少一个负载断开信号而将在负载下的消耗器元件切换为无负载，使得在操作期间可以将具有无负载电子电路单元的所述组件单元与所述更高级开关系统完全断开。

因此，特别地借助于这种组件单元，可以以简单方式实施根据本发明的方案中提出的用于将电路单元与更高级开关系统断开的方法，由此提出：电子电路单元容纳在组件单元的外壳中，所述电子电路单元具有用于控制消耗器元件的信号处理单元，所述消耗器元件连接到组件单元、安装在外壳内或是虚拟消耗器元件，并且所述电子电路单元电连接到更高级开关系统以用于信号和电力供应，在电路单元与更高级开关系统可以完全断开之前，所述电子电路单元首先在与更高级开关系统的电连接状态下从完全机械固定的状态转变到至少部分地机械解锁的状态，由组件单元检测从完全机械固定的状态转变到至少部分地机械解锁的状态，并且因此，在负载下的消耗器元件由信号处理单元切换为无负载。

因此，将提及根据本发明的方案的一些基本优点，即，由于将电子电路单元与更高级开关系统分离所需的部件的布置仅位于组件单元处布置而不是也布置在开关系统处，因此获得特别节省空间且极大地降低复杂性的布置。由于因此不需要从开关系统以及由此的从外部作用在组件单元上的机械部件相互作用，因此磨损敏感性总体上进一步降低并且必要部件的数量也由此明显地减少。此外，由于消耗器元件首先切换为无负载，并且因此不再有负载电流经由电触点流过消耗器元件，因此当在电路单元与开关系统之间的电连接完全断开时，电触点也受到保护，并且因此不必过于牢固和鲁棒。最后，还可有利地使用至少部分地机械解锁的状态，在该状态下，仍电连接到开关系统的电路单元必须首先转变到该状态之后才可以使电路单元与更高级开关系统断开，从而防止错误地解释为系统错误的组件单元的断开，即在随后组件单元从开关系统中移除并因此特别是有意地移除的情况下，不检测到系统错误。

通过根据本发明的方法，特别是通过根据本发明的组件单元，电子电路单元因此可与更高级开关系统分离，即从所述更高级开关系统中移除，而不会导致开关系统停止，即特别是整个装置或单个装置部分的停止。在更换组件单元期间，不再需要附加手动操作，例如因此不再需要附加关闭外围电压。

以有利方式，在电子电路单元与更高级开关系统之间的接触可被设计成较小的鲁棒，并且因此在材料方面总体上更经济，因为触点不必再承受在接通状态下在移除期间出现的电压峰值。以有利方式，根据本发明的组件单元中的触点因此仅必需设计成在标准操作期间承受通过触点流到电路单元的标称电流。

总之，与现有技术相比，适用于执行所述方法的组件单元因此可以非常鲁棒并制造简单。

本发明的优选实施例规定，所述组件单元的所述信号处理单元件附加地被设计成均单独地将所述消耗器元件与所述电路单元电断开，即，将它们切换为无负载，特别是通过生成至少多个负载断开信号。因此，信号处理单元有利地针对每个消耗器元件生成单独负载断开信号。因此，特别是根据类型和目的，可单独地关闭每个消耗器元件，使得可通过关闭来有效地防止本来可能引起的故障和/或危险。优选地，信号处理单元也可在实际的另外的进一步方案中为这样的目的而设计，用于反馈所有消耗器元件的完全无负载电流状态，例如在发起一个或多个关闭过程之后、即特别是在一个或多个生成的负载断开信号之后的预定时间段到期时，和/或在作为对应(测试)控制的结果而检测消耗器元件的相应无负载状态之后。

在补充或替代的另外的优选实施例中，组件单元的运动检测装置包括光学传感器、运动传感器和/或加速度传感器。这使得可以特别简单且有效方式明确地确定固定和解锁元件的相对移动并因此确定位置。而且，通过使用至少一个此类传感器，可以以简单且有效的方式自动地且连续地检测固定和解锁元件的任何移动以及由此的位置。此外，取决于应用，可使用不同类型的传感器，特别是不同的传感器的冗余使用也可以以简单且有效的方式提高对操作安全性的要求。

另一个优选的、补充的或替代的实施例规定，运动检测装置包括至少一个信号耦合元件和与所述信号耦合元件通信的至少一个信号接收元件。信号耦合元件和与之通信的信号接收元件可优选地形成为彼此光通信的元件，例如以实现一种光障。这两个元件中的一个，即要么信号耦合元件要么信号接收元件，在此有利地布置在由外壳、固定和解锁元件和电路单元组成的部件组中的一个部件上，并且这两个元件中的另一个布置在来自所述组件单元部件组中的剩余两个部件中的一个上。进一步与该布置一起设置的是，在固定和解锁元件的第一位置或第二位置，启用在信号耦合元件与信号接收元件之间的通信，并且在另一个位置，不启用这种通信。

为此目的进行的通信因而在实际执行中在信号耦合元件与信号接收元件之间有利地以无线方式进行，所以以上所述将这些元件作为光通信元件的优选设计是特别合适的。由于对固定和解锁元件的相对移动(因而对其相应位置)进行无线检测(因此特别是非接触式检测)，所以这种类型的检测尤其没有磨损并因此具有低维护成本。

在另外的、补充的或替代的、优选的其它进一步方案中，所述固定和解锁元件被保持在所述组件单元的所述外壳内，并具有从所述外壳内部引导到所述组件单元之外的引导臂，和/或所述固定和解锁元件形成有用于在所述电连接状态下机械地固定所述电子电路单元的闩锁元件，特别是形成有用于与形成在待电连接的所述开关系统上的互补闩锁元件闩锁在一起的闩锁元件。

在另外的优选的、补充的或替代的实施例中，所述信号处理单元还形成为在检测到第二位置时，还有利地独立于先前检测的相对移动以：

-当驱动所述消耗器元件时执行测试场景，和/或

-生成信号，所述信号用于向电连接状态下的所述更高级开关系统报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果，和/或用于向所述组件单元所包括的寄存单元报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果。

因此，所述固定和解锁元件的第二位置不仅可用于通过信号处理单元本身执行测试场景，特别地还用于借助于适当控制、例如借助于适当地结合在信号处理单元中的固件来诊断消耗器元件。附加地或替代地，后者也可以例如借助开关系统所包括的可编程逻辑控制器(PLC)取决于其具体设计而由到更高级开关系统的基于信号的消息实现，以特别是针对消耗器元件发起测试场景和/或诊断场景本身，和/或评估由信号处理单元传输的诊断结果。更高级开关系统也可针对组件单元的可能即将发生的断开用基于信号的消息以简单的方式准备，使得在组件单元随后从开关系统中移除的情况下，开关系统、特别是该开关系统所包括的PLC随后不会将这种情况识别为系统错误，例如，可相应地考虑当时出现的“模块丢失”状态。

因此，所述固定和解锁元件的第二位置可附加地或替代地用于将相应的基于信号的消息也发送到组件单元本身所包括的寄存单元。

这种寄存单元例如可具有存储器单元，存储在其中的诊断结果可供用于以后的评估。还可附加地或替代地设置该寄存单元，使得信号处理单元响应于基于信号的消息，例如通过对应结合的固件，触发信号处理单元，以通过对应地控制消耗器元件来执行测试场景，特别地还用于消耗器元件的诊断。

然而，这种寄存单元还可附加地或替代地包括用于操作员的指示器装置，所述指示器装置因此例如借助光学或声学指示装置向操作员特别地指示至少部分地解锁的状态。借助指示器，操作员因此可以以简单且有效的方式检测组件单元的未完全连接状态，并且因此特别地还检测电路单元的未完全连接状态，由此再次提高总体操作安全性。如果，此外例如，例如在发起一个或多个关闭过程之后、即特别是在一个或多个生成的负载断开信号之后的预定时间段到期时，和/或在作为对应(测试)控制的结果而检测到消耗器元件的相应无负载状态之后，由寄存单元将诊断结果寄存为基于信号的消息，使得给出所有消耗器元件的无负载状况，可将这相应地向操作员指示，操作员于是认识到现在可以在操作期间、即特别是启用期间将具有无负载电流电子电路单元的组件单元与更高级开关系统断开。

在另外的、特别优选但同样补充或替代的实施例中，运动检测装置还被设计成响应于从第二位置到第一位置的相对移动而生成固定信号，并且将所述固定信号转发到信号处理单元，信号处理单元被设计成响应于固定信号而将负载电流施加到切换为无负载的消耗器元件。

因此，在特别有利的另外的进一步方案中，第二位置不仅可用于具有无负载电流电子电路单元的组件单元与更高级开关系统的完全断开，而且还可用于组件单元到更高级开关系统的完全连接。特别地，因此，在检测到第二位置时，信号处理单元也为此目的且独立于先前检测的相对移动而相应地设计成：

-当驱动所述消耗器元件时执行测试场景，和/或

-生成信号，所述信号用于向电连接状态下的所述更高级开关系统报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果，和/或用于向所述组件单元所包括的寄存单元报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果。

根据本发明的方案，因此，用于可与之电连接的组件单元的开关系统的独特之处特别是在于这一事实，所述开关系统同样地具有信号处理单元，例如，如上文所提及的PLC，所述信号处理单元被设计成用于与所述组件单元的所述信号处理单元的通信，特别是在由所述组件单元的所述信号处理单元发送以用于报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果的信号的情况下。

附图说明

下文参考一些优选实施例并结合附图更详细地解释本发明，从中将清楚根据本发明的解决方案的更多特征和优点。附图中示出：

图1示出指向根据本发明的组件单元的外壳的第一内侧的第一视图，其中机械固定和解锁元件有利地可移动地保持在外壳内；

图2示出指向根据图1的组件单元的外壳的第二内侧的第二视图，其中电子电路单元容纳在外壳中；

图3示出根据本发明的组件单元的固定和解锁元件和用于检测该固定和解锁元件的第一位置和第二位置的运动检测装置的第一示例性实施例；

图4示出根据本发明的组件单元的固定和解锁元件和运动检测装置的第二示例性实施例，以及

图5示出根据本发明的将运动检测装置与组件单元的信号处理单元电耦合的示例性简化电路图。

具体实施方式

其中图1和图2是根据本发明的组件单元1的优选实施例，该组件单元具有外壳3。在目前情况下，外壳3由两个外壳零件构成，使得容纳在外壳中的部件可以简单方式接收在外壳零件中，并且随后，通过组装外壳零件来完成外壳。替代地，例如，外壳可由多于两个外壳零件构成，或者例如，外壳可一体地构成，并且要容纳在其中的部件穿过设置在外壳中的开口插入。

特别地，电子电路单元2容纳在外壳内，可电连接到为了清楚起见在图1和图2中未示出的更高级开关系统以用于信号和电力供应。为了与更高级开关系统的电连接，电路单元2提供对应设计的电触点11。图2的视图示出了朝组件单元的外壳的内侧中的一个看容纳在外壳3中的这种电子电路单元2的视图。电路单元2具有用于控制连接到组件单元、安装在外壳内或是虚拟的消耗器元件6d的信号处理单元8。在所示的实施例中，多个消耗器元件6d被示例性地概括为连接到或可连接到组件单元的消耗器元件。在这种情况下，如此设计为外部消耗器的这些消耗器元件可连接到组件单元，并且因此，特别是例如以连接条方式借助到电路单元2的外围端口6b的电连接线6c、特别是标准外围连接可连接到电路单元2。此外，为了与消耗器元件的相互作用，特别是为了与外部消耗器的相互作用，电路单元2可容纳具有存储在其中的装置驱动器的部件，如在图2中由被指派附图标记6a的部件所指示。应当注意，在本发明的范围内，不仅可包括硬件中的消耗器元件，而且可包括虚拟消耗器元件，为此，相应设计的装置驱动器同样地可与电路单元一起提供。

此外，组件单元1包括可移动地保持在其上的机械固定和解锁元件10，该机械固定和解锁元件用于在电连接到更高级开关系统的状态下机械地固定和解锁电子电路单元2，该元件在任何情况下都是从组件单元1外部手动地在至少两个位置之间相对于组件单元1可移动地保持。在所示的实施例中，固定和解锁元件10有利地保持在外壳3内，并且图1以涉及外壳3的另一个内侧的视图示出了有利地可移动地保持在外壳内的这种机械固定和解锁元件10的特别优选的实施例。尽管如此，为了从组件单元1外部能够手动地移动，固定和解锁元件10因此从组件单元延伸出并例如有利地具有引导臂22，该引导臂从外壳的内部引导到组件单元1之外。抓握元件38可形成在引导臂上，这使操作员更容易移动固定和解锁元件10。

图1示出的固定和解锁元件10还由外壳3可移动地保持，使得操作员可手动地使该固定和解锁元件沿方向5(在所示的示例中沿轴向方向)和在相反方向上位移。为了执行从第一位置到第二位置的相对移动，为此，必须例如沿方向5(即，例如从如图1所示的位置在由附图标记5占据的箭头方向上)移动固定和解锁元件10，在第一位置，电子电路单元在与更高级开关系统的电连接状态下完全机械固定，在第二位置，电子电路单元2可至少保持在电连接状态下但至少部分地机械解锁。在图1示出的位置，用于机械地固定电子电路单元2的固定和解锁元件10在电连接状态下仍接合在例如布置在外壳3中的固定凹陷部9中。为此，固定和解锁元件10优选地具有至少一个机械闩锁元件24。然后，引导臂22有利地连接到该至少一个机械闩锁元件，如本实施例所例示，即，特别是引导臂从闩锁元件开始延伸。

替代地或附加地，但是为了清楚起见未在附图中示出，用于在电连接状态下机械地固定电子电路单元2的固定和解锁元件也可形成有用于与形成在待电连接的开关系统上的互补闩锁元件闩锁在一起的闩锁元件。

在组件单元1上，或者特别是在固定和解锁元件保持在外壳内的情况下，在该组件单元内，设置运动检测装置，该运动检测装置适于检测固定和解锁元件的相对移动，并且因此，特别是检测固定和解锁元件已经是在第一位置还是在第二位置。

响应于从第一位置到第二位置的相对移动，运动检测装置被设计成生成解锁信号14并将该解锁信号转发到信号处理单元8，在第一位置，电子电路单元2在电连接状态下完全机械固定，在第二位置，电子电路单元2在电连接状态下至少部分地机械解锁。

图5示出了根据本发明的用于运动检测装置12与组件单元的信号处理单元8的电耦合的示例性简化电路图。图5的左侧示出的运动检测装置12的零件作为电路单元2的一部分经由该电路单元有利地获得其供电并相应地连接到参考电势GND和工作电压VSS。电路单元2还包括的信号处理单元8例如具有微控制器μC，特别地固件或固件函数“FW函数”结合在该微控制器中。因此，如果解锁信号14由运动检测装置12生成并转发到信号处理单元8，则该信号处理单元被设计成响应于解锁信号14、特别是借助于至少一个负载断开信号16而将在负载下的消耗器元件6d切换为无负载，使得具有无负载电子电路单元2的组件单元1在与更高级开关系统的完全断开在持续操作期间是可能的。为了断开，即在本发明的上下文中为了断开在负载下消耗器元件6d的负载，特别是为了单独地断开消耗器元件6d中的每一个的负载，有利地借助对应地生成若干负载断开信号16，如可在图5中所示，信号处理单元8因此可优选地配备有例如对应地适用于该目的的固件，并且结合在信号处理单元8中、特别是结合在信号处理单元所包括的微控制器中。如果如图5所示，具有装置驱动器存储在其中的部件6a有利地电连接在信号处理单元8与消耗器元件6b之间，被电路单元2包括以用于与消耗器元件6b的相互作用，特别是用于与借助电连接线6c电连接到电路单元2的外围端口6b的外部消耗器的相互作用，则信号处理单元8对消耗器元件6d的控制因此在实际执行中通过插置存储在部件6a中的装置驱动器来进行。在这种情况下，在另外的实际实施例中，也可例如通过关闭存储在部件6a中的装置驱动器来在该实际实施例中执行在负载下的消耗器元件6d的关闭，由此，消耗器元件6d然后也关闭。

如果在负载下的消耗器元件6d因此在模块从其狭槽中移除之前根据本发明切换为无负载，则接口6b和11的触点因此也是无负载的，并且在操作期间具有无负载电子电路单元2的组件单元1与更高级开关系统的完全断开可成为可能。

在图5中借助示例描绘的运动检测装置12具有可以应用特定方式构造的传感器，特别是作为光学传感器、运动传感器和/或加速度传感器。在本情况下，传感器的信号接收元件20还包括光学开关，该光学开关例如对耦合光做出响应，即当光是入射的时，并且然后，经由所示的二极管将光学开关信号耦合到所示的晶体管中，从而最终地生成解锁信号14并将其传输给信号处理单元8。然而，也可将开关构造成以相反方式工作，即例如当不再借助表示的二极管给出光信号时，触发用于生成解锁信号14的开关操作。

因此，除了信号接收元件20之外，运动检测装置12通常还包括至少一个信号耦合元件，然而，为了清楚起见，这未在图5中示出。还应当注意，运动检测装置12还可包括除图5示出的信号接收元件以外的信号接收元件，以便检测固定和解锁元件10的第一位置和第二位置。特别地，用于运动检测的运动检测装置12的内部通信不一定必须是无引线的，即此类接收元件在设计上不必是无引线的。然而，由于内部通信，即特别是在信号耦合元件和与之通信的信号接收元件之间的通信，在实际实施例中以无引线方式有利地进行，这些元件的前述优选设计因此特别地适合作为彼此进行光通信的元件。

信号耦合元件还可被设计为发射元件，或者例如也可被设计为反射元件。众所周知，在被设计为反射元件的信号耦合元件的情况下，发射元件和信号接收元件也可集成在一个单元内。

图3和图4分别示出了在固定和解锁元件10的第一位置和固定和解锁元件10的第二位置的固定和解锁元件10和运动检测装置的两个示例性实施例。在图3和图4中，第一位置被示出在顶部，并且第二位置被示出在底部。

如可看出，根据图3和图4的运动检测装置各自具有信号耦合元件18和与之通信的信号接收元件20。

这两个元件18和20中的一个布置在由外壳3、固定和解锁元件10和电路单元2组成的部件组中的一个部件上，并且这两个元件18和20中的另一个布置在该部件组中的剩余两个部件中的一个上。在所示的实施例中，信号耦合元件18例如布置在固定和解锁元件10上，并且信号接收元件20例如布置在电路单元2上，特别是因为参考图5描述的用于将运动检测装置12电耦合到信号处理单元8的电路由此与首先将信号接收元件20布置在外壳上的情况相比更容易设置。

在所示的示例中，信号耦合元件18各自被构造为反射元件。此外，在所示的示例中，根据特别有利的实施例，互通信元件18和20被构造为光学互通信元件，即光学元件。

如例如在图3中所示，信号耦合元件18和信号接收元件20的布置现在可被选择为使得在固定和解锁元件10的第一位置，在信号耦合元件18与信号接收元件20之间不可能进行通信，根据所示的示例，在信号接收元件20的方向上经由信号耦合元件18实现的信号反射是不可能的。在另一个位置，即第二位置，实现这种通信，根据所示的示例，在朝向信号接收元件20的方向上经由信号耦合元件18实现的信号反射是可能的。

然而，如例如在图4中所示，信号耦合元件18和信号接收元件20的布置还可被选择为使得在固定和解锁元件10的第一位置，在信号耦合元件18与信号接收元件20之间可进行通信，根据所示的示例，在朝向信号接收元件20的方向上经由信号耦合元件18实现的信号反射是可能的。在另一个位置，即第二位置，未实现这种通信，根据所示的示例，在朝向信号接收元件20的方向上经由信号耦合元件18实现的信号反射是不可能的。

图3和图4中的附图标记19借助示例标记了如下状态，在所示的示例中，在固定和释放元件10从第一位置到第二位置的相对移动期间触发信号状态的变化，并且因此生成解锁信号14。在图3中，当实现或引起信号反射时，并且在图4中，当未实现或未发生信号反射时，给出该状态19。

优选地，当检测到第二位置时，还例如借助图5粗略地描绘的微控制器μC设计信号处理单元8，特别是其中固件“FW函数”结合在其中，以进行测试场景，特别是还用于通过对消耗器元件6d的适当控制来诊断消耗器元件6d。为此所需的控制信号例如可附加地外加在负载断开信号16上。在根据图5描绘的实施例中，对消耗器元件的控制因此初始通过插置存储在部件6a中的装置驱动器再次执行。

附加地或替代地，当检测到第二位置时，还可例如借助如图5粗略地描绘的微控制器μC设计信号处理单元8，特别是其中固件“FW函数”结合在其中，以用于向电连接状态下的更高级开关系统4报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果和/或用于向组件单元1所包括的寄存单元26报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果的信号21。

借助到更高级开关系统4的这种或相当的基于信号的消息21，该更高级开关系统可例如借助开关系统所包括的信号处理单元30(例如，可编程逻辑控制器(PLC))例如取决于其具体设计而启用，以发起测试场景和/或诊断场景本身(特别是关于消耗器元件)，如图5中的虚线箭头所指示，和/或评估远离信号处理单元的诊断结果。基于信号的消息也可用于针对组件单元的可能即将发生的断开以简单方式准备更高级开关系统4，使得如果然后，组件单元从开关系统中移除，则然后，开关系统、特别是该开关系统所包括的PLC不会将这种情况识别为系统错误。

如果这种基于信号的消息21或相当的基于信号的消息21在固定和解锁元件10的第二位置被发送到组件单元1本身所包括的寄存单元26，则寄存单元26可存储诊断结果(例如如果寄存单元具有存储器的话)，并且这些诊断结果可供用于以后的评估。

寄存单元26也可以补充或替代方式提供，使得响应于基于信号的消息，例如通过对应结合的固件继而又触发信号处理单元，以通过对应地控制消耗器元件来执行测试场景，特别是还用于诊断消耗器元件。

然而，这种寄存单元26还可附加地或替代地包括用于操作员的指示装置，该指示装置因此例如借助光学或声学指示装置向操作员特别地指示至少部分地解锁的状态。借助指示器，操作员因此可以简单且有效方式检测组件单元的未完全连接状态，并且因此特别地还检测具有开关系统4的电路单元的未完全连接状态，使得再次提高总体操作安全性。如果，此外例如，例如在发起一个或多个关闭过程之后、即特别是在一个或多个生成的负载断开信号16之后的预定时间段到期时，和/或在作为对应(测试)激活的结果而检测到消耗器元件的相应无负载状态之后，由寄存单元26将诊断结果寄存为基于信号的消息，使得给出所有消耗器元件的无负载状态，这可相应地向操作员指示，然后，操作员认识到现在可在操作、即特别是启用期间将具有无负载电流电子电路单元的组件单元与更高级开关系统断开。

在另外的、特别优选但同样补充或替代的实施例中，运动检测装置还被设计成响应于从第二位置到第一位置的相对移动而生成固定信号28，如图5中的虚线所描绘，并且将该固定信号转发到信号处理单元，然后，信号处理单元被合适地设计成响应于固定信号而将负载电流施加到切换为无负载的消耗器元件。

同样，这种情况下，初始在第二位置生成的消息信号21也用于例如指示电路单元2在电连接状态下但未机械地固定(至少部分地)。在这种情况下，因此，组件单元1所包括的消息单元26也可警告操作员电子电路单元2未完全地插入滑入单元中，使得操作员可校正这种故障状态。

当组件单元1插入更高级开关系统的插口中时，因此，在这种情况下，存在触发信号变化的状态，不是在图3和图4中借助示例分别以附图标记19标记所示，而是基于图3和图4，在固定和解锁元件10从第二位置到第一位置的相对移动之后的每种情况下都是如此。基于图3，当不再实现或不存在信号反射时，并且基于图4，当随后实现或引起信号反射时，因此，将存在该状态。

如本领域技术人员本身所知，如例如在图5中所指示的开关系统4具有对应插口，例如多个滑入单元，以用于接收组件单元，在本发明的上下文中，该滑入单元然后有利地设计成各自将组件单元1接收在插口中。当接收这种组件单元时，然后，如上所述，在第二位置，电子电路单元2在与开关系统的电连接状态下但至少部分地机械解锁，并且在第一位置，电路单元2则在电连接状态下并完全机械固定。

因此，在与开关系统4的电连接状态下，由电路单元2对应地形成的电触点11与为了清楚起见未示出的设置在开关系统中的对应互补触点电连接。

此外，在本发明的上下文中，开关系统必须具有信号处理单元，例如图5指示的信号处理单元30，该信号处理单元被适当地设计用于与电路单元2的信号处理单元8通信。因此，在本发明的上下文中，信号处理单元30被适当地配置为与电路单元2的信号处理单元8通信，特别是在从组件单元的信号处理单元8发送来报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果的信号21的情况下。

考虑到以上描述，因此，清楚的是，使用根据本发明的解决方案，组件单元1的、即特别是电路单元2的电流驱动输出或负载在电路单元与更高级开关系统的断开将成为可能之前被电子地关闭，使得高负载电流不再流过要断开的电触点的接口。

同时，例如，对应诊断消息可被发送到叠加开关系统4，例如可被发送到集成在其中的PLC，使得然后，可用信号处理单元8的这种“系统功能”导出不同预定义用例。

通过根据本发明的解决方案，因此也可例如特别是在从更高级开关系统4的插口中的故意“拉出”或断开与“意外掉出”之间进行区分。

如果例如，停机过程需要在解锁与拉动之间的一定等待时间，则具有视觉或听觉指示器的寄存单元26特别合适，该寄存单元然后可被相应地控制，使得可经由这个操作来表示操作员“准许”拉动。

如果在组件单元1被允许被拉出之前可能或必须在更高级开关系统4中采取预防措施，直到组件单元1实际上被拉出，使得不检测到系统错误，则信号处理装置30还可例如根据另外的有用的实施例例如通过写入参数例如经由非循环执行的非循环服务来控制寄存单元26的这个光学指示器。

总之，因此，还可表明，本发明提出了一种用于断开容纳在组件单元1的外壳3内的电子电路单元2的方法，特别是与现有技术相比，该方法显著地改进，在该方法中，电路单元2具有信号处理单元8，该信号处理单元用于控制连接到组件单元、安装在外壳内或是虚拟的消耗器元件6d并电连接到更高级开关系统4以用于信号和电力供应。

在这种情况下，在可将电路单元与更高级开关系统断开之前，首先将在与更高级开关系统4的电连接状态下的电路单元2从完全机械固定的状态转移到至少部分地机械解锁的状态。从完全机械固定的状态到至少部分地机械解锁的状态的转移可由组件单元1本身检测，并且在负载下的消耗器元件6d随后可由信号处理单元8切换为无负载。

以有利方式，在与更高级开关系统的电连接状态但至少部分地机械解锁的状态下，当驱动消耗器元件6d时由信号处理单元8进行测试场景，和/或生成用于向电连接状态下的更高级开关系统4报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果和/或用于向组件单元1所包括的寄存单元26报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果的信号21。

附图标记列表

1组件单元

2电子电路单元

3外壳

4开关系统

5方向

6a具有存储的装置驱动器的部件

6b外围端口

6c连接线

6d消耗器元件

8信号处理单元

9固定凹陷部

10固定和解锁元件

11电触点

12 运动检测装置

14 解锁信号

16 负载断开信号

18 信号耦合元件

19 信号改变触发状态

20 信号接收元件

21 消息信号

22 引导臂

24 闩锁元件

26 寄存单元

28 固定信号

30开关系统的信号处理单元

38抓握元件。

Claims (10)

1.一种组件单元(1)，在其外壳(3)中容纳：

-电子电路单元(2)，所述电子电路单元能够电连接到更高级开关系统(4)以用于信号和电力供应，并且具有用于控制消耗器元件(6d)的信号处理单元(8)，所述消耗器元件连接到所述组件单元、安装在所述外壳内或是虚拟的消耗器元件，所述电子电路单元包括：

-机械固定和解锁元件(10)，所述机械固定和解锁元件能够移动地保持在所述组件单元(1)上以在电连接到更高级开关系统(4)的状态下机械地固定和解锁所述电子电路单元(2)，

-所述固定和解锁元件(10)能够从所述组件单元(1)外部手动地在至少两个位置之间相对于所述组件单元(1)移动，

-运动检测装置(12)，所述运动检测装置布置在所述组件单元(1)上，所述运动检测装置被设计成检测所述固定和解锁元件(10)的相对移动，其中所述运动检测装置(12)被设计成生成解锁信号(14)并响应于从第一位置到第二位置的相对移动而将所述解锁信号转发到所述信号处理单元(4)，其中在所述第一位置，所述电子电路单元(2)在电连接状态下完全机械固定，在所述第二位置，所述电子电路单元(2)在电连接状态下至少部分地机械解锁，

-其中所述信号处理单元(8)被设计成响应于所述解锁信号(14)、特别是借助于生成至少一个负载断开信号(16)而将在负载下的消耗器元件(6d)切换为无负载，使得具有无负载的电子电路单元(2)的所述组件单元(1)能够在持续操作期间与所述更高级开关系统(4)完全断开。

2.根据权利要求1所述的组件单元(1)，其特征在于，所述信号处理单元(8)附加地设计成使所述消耗器元件(6d)均单独地与所述电路单元(2)电断开，即，将所述消耗器元件切换为无负载，特别是通过生成多个负载断开信号(16)将所述消耗器元件切换为无负载。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的组件单元(1)，其特征在于，所述运动检测装置(12)具有光学传感器、运动传感器和/或加速度传感器。

4.根据权利要求1、2或3所述的组件单元(1)，其特征在于，所述运动检测装置(12)包括至少一个信号耦合元件(18)和与所述信号耦合元件通信的至少一个信号接收元件(20)，其中所述信号耦合元件(18)和所述信号接收元件(20)中的一个布置在选自由所述外壳(3)、所述固定和解锁元件(10)和所述电路单元(2)组成的部件组中的一个部件上，并且所述信号耦合元件(18)和所述信号接收元件(20)中的另一个布置在所述部件组中的剩余两个部件中的一个上，并且其中

在所述固定和解锁元件(10)的所述第一位置或所述第二位置，启用在所述信号耦合元件(18)与所述信号接收元件(20)之间的通信，并且在另一位置不启用该通信。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件单元(1)，其特征在于，所述固定和解锁元件(10)被保持在所述外壳(3)内并具有从所述外壳的内部引导到所述组件单元(1)之外的引导臂(22)，和/或其中所述固定和解锁元件(10)形成有用于在所述电连接状态下机械地固定所述电子电路单元(2)的闩锁元件(24)，特别是形成有用于与形成在待电连接的所述开关系统上的互补闩锁元件闩锁在一起的闩锁元件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件单元(1)，其特征在于，所述信号处理单元(8)被设计成在检测到所述第二位置时，

-当驱动所述消耗器元件(6d)时进行测试场景，和/或

-生成信号(21)，所述信号用于向电连接状态下的所述更高级开关系统报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果，和/或用于向所述组件单元(1)所包括的寄存单元(26)报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件单元(1)，其特征在于，所述运动检测装置(12)被设计成响应于从所述第二位置到所述第一位置的相对移动而生成固定信号(28)，并将所述固定信号转发到所述信号处理单元(8)，

所述信号处理单元(8)被设计成响应于所述固定信号(28)而将负载电流施加到已经切换为无负载的消耗器元件(6d)。

8.一种用于根据权利要求1至7中任一项所述的组件单元(1)的开关系统(4)，所述开关系统能够与所述组件单元电连接，其特征在于，所述开关系统具有信号处理单元(30)，所述信号处理单元被设计用于与所述组件单元(1)的所述信号处理单元(8)通信，特别是在由所述组件单元的所述信号处理单元传输用于报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果的信号的情况下。

9.一种用于断开容纳在组件单元(1)的外壳(3)内的电子电路单元(2)的方法，所述组件单元特别地是根据权利要求1至7中任一项所述的组件单元，所述电子电路单元具有用于控制消耗器元件(6d)的信号处理单元(8)，所述消耗器元件连接到所述组件单元、安装在所述外壳内或是虚拟的，所述电子电路单元电连接到更高级开关系统(4)以用于信号和电力供应，所述方法包括以下步骤：

-在实现所述电路单元与所述更高级开关系统的完全断开之前，将在与所述更高级开关系统的电连接状态下的所述电路单元(2)从原先完全机械固定的状态转变为至少部分地机械解锁的状态，

-其中从所述完全机械固定的状态转变到所述至少部分地机械解锁的状态通过所述组件单元检测，并且因此在负载下的消耗器元件由所述信号处理单元切换为无负载。

10.根据前述权利要求9所述的方法，其特征在于，在与所述更高级开关系统电连接但至少部分地机械解锁的状态下，

通过所述信号处理单元(8)，

-当致动所述消耗器元件(6d)时进行测试场景，和/或

-生成信号，所述信号用于向所述电连接状态下的所述更高级开关系统报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果，和/或用于向所述组件单元(1)所包括的寄存单元(26)报告电连接的但至少部分地机械解锁的状态和/或诊断结果。

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