DE10155582A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (1) zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor (2), wobei zur Generierung der Schaltsignale eine Steuereinheit (4) vorgesehen ist. Der Steuereinheit (4) sind zwei Rechnereinheiten (6, 7) nachgeordnet, wobei die vorgegebene Schaltzustände aufweisenden Schaltsignale jeweils beiden Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, und wobei in jeder Rechnereinheit (6, 7) für jedes Schaltsignal über einen separaten Ausgang (10a-d, 11a-d) ein Aktivierungssignal ausgegeben wird. Den Rechnereinheiten (6, 7) ist eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten (12a-d) nachgeordnet, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit (12a-d) die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind. Der Ausgang jeder Kopplungseinheit (12a-d) ist auf einen Eingang (3a-d) des Sensors (2) geführt. Durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit (12a-d) wird über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit (4) in den Sensor (2) eingespeist. Die Aktivierungssignale sind an den Ausgängen (10a-d, 11a-d) einer Rechnereinheit (6, 7) über eine Logikschaltung verknüpft, wobei die Ausgangssignale der Logikschaltung in die jeweils andere Rechnereinheit (7, 6) zurückgelesen werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
• Derartige Schaltungsanordnungen werden zur Ansteuerung von Sensoren eingesetzt, wobei typischerweise über die jeweilige Schaltungsanordnung Betriebsparameter des Sensors vorgegeben werden. Diese Betriebsparameter werden in den Sensor eingegeben, um dessen Betrieb an die jeweilige Applikation anzupassen.
• Derartige Sensoren, insbesondere optische Sensoren werden häufig auch zur Gefahrenbereichsabsicherung an Maschinen und Anlagen eingesetzt. Ein Beispiel für derartige optische Sensoren sind Flächendistanzsensoren mittels derer das Vorfeld einer Maschine, eines Fahrzeugs oder einer Anlage überwacht wird. Diese Flächendistanzsensoren weisen ein Distanzsensorelement auf, welches Sendelichtstrahlen zur Detektion von Objekten emittiert. Zudem weist der Flächendistanzsensor eine Ablenkeinheit auf, mittels derer die Sendelichtstrahlen innerhalb einer Fläche periodisch abgelenkt werden. Mit dem Flächendistanzsensor können dann innerhalb der erfassten Fläche Objekte geortet werden, d. h. es erfolgt eine Positionsbestimmung der Objekte.
• Je nach Applikation, in welcher ein derartiger Flächendistanzsensor eingesetzt wird, müssen vorgegebene Bereiche an Fahrzeugen, Maschinen oder Anlagen überwacht werden. Entsprechend den Abmessungen eines solchen Bereichs wird in dem Flächendistanzsensor ein Schutzfeld vorgegebener Größe definiert, welches einen Ausschnitt der von Sendelichtstrahlen überstrichenen Fläche bildet. Dann wird mit dem Flächendistanzsensor erfasst, ob ein Objekt in das Schutzfeld eindringt. Sobald dieses der Fall ist, wird im Flächendistanzsensor ein Alarmsignal generiert, welches vorzugsweise zur Außerbetriebsetzung der überwachten Einheit führt, so dass insbesondere eine Gefährdung von einer in das Schutzfeld eindringenden Person ausgeschlossen wird.
• Für den Einsatz in derartigen sicherheitskritischen Anwendungen, insbesondere im Bereich des Personenschutzes, weisen die Sensoren einen zweikanaligen Aufbau auf, um das jeweils geforderte Sicherheitsniveau zu erreichen.
• Problematisch hierbei ist jedoch das Einlesen von Betriebsparametern in derartige Sensoren, da auch bereits für den Einlesevorgang das geforderte Sicherheitsniveau erfüllt werden muss.
• Ein Beispiel für das Einlesen derartiger Betriebsparameter in Sensoren ist die Auswahl von verschiedenen Schutzfeldern in Flächendistanzsensoren gemäß der DE 199 17 509 C1. Bei den dort beschriebenen Flächendistanzsensoren können mehrere unterschiedliche Schutzfelder abgespeichert sein. Jedem abgespeicherten Schutzfeld ist ein Eingang der Auswerteeinheit des Flächendistanzsensors zugeordnet. Über Schalter werden Schaltsignale in die jeweiligen Eingänge eingespeist, wodurch die Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes erfolgt.
• Soll der Flächendistanzsensor für sicherheitskritische Applikationen insbesondere im Bereich des Personenschutzes eingesetzt werden, so ist es erforderlich, das nicht nur der Sensor selbst sondern auch die Schaltungsanordnung zur Auswahl der Schutzfelder das geforderte Sicherheitsniveau erfüllt.
• Prinzipiell kann diese Anforderung dadurch erfüllt werden, dass zur Auswahl der Schutzfelder zweikanalige selbstüberwachende Steuerungen, insbesondere SPS-Steuerungen eingesetzt werden. Derartige Steuerungen sind jedoch sehr teuer, wodurch der Kostenaufwand für derartige Schaltungsanordnungen unerwünscht hoch ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass mit geringem Kostenaufwand Schaltsignale sicher und überprüfbar in einen Sensor eingebbar sind.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einem Sensor weist eine Steuereinheit zur Generierung von Schaltsignalen mit vorgegebenen Schaltzuständen auf. Der Steuereinheit sind zwei Rechnereinheiten nachgeordnet, wobei die Schaltsignale jeweils beiden Rechnereinheiten zugeführt sind. In jeder Rechnereinheit wird für jedes Schaltsignal über einen separaten Ausgang ein Aktivierungssignal ausgegeben. Den Rechnereinheiten ist eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten nachgeordnet, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten zugeführt sind, und wobei der Ausgang jeder Kopplungseinheit auf einen Eingang des Sensors geführt ist. Durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit wird über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit in den Sensor eingespeist. Die Aktivierungssignale sind an den Ausgängen einer Rechnereinheit über eine Logikschaltung verknüpft, wobei die Ausgangssignale der Logikschaltung in die jeweils andere Rechnereinheit zurückgelesen wird.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die in einer Steuereinheit generierten Schaltsignale über eine Schaltungsanordnung in einen Sensor einzulesen, welche zwei einkanalig aufgebaute Rechnereinheiten aufweist. In jeder Rechnereinheit wird für ein Schaltsignal ein Aktivierungssignal generiert. Die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale der beiden Rechnereinheiten dienen zur Ansteuerung einer Kopplungseinheit. Dabei sind die Aktivierungssignale so gewählt, dass deren Schaltzustände in eindeutiger Weise vom Schaltzustand des zugeordneten Schaltsignals abhängen und dabei zugleich so auf die Kopplungseinheit geschaltet sind, dass deren Ausgangssignal wieder den Schaltzustand des Schaltsignals liefert, welcher dann über einen Eingang in den Sensor eingelesen wird. Durch diesen zweikanaligen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sowie durch das Rücklesen der Ausgangssignale einer Rechnereinheit über eine Logikschaltung in die jeweils andere Rechnereinheit wird ein sicheres und überprüfbares Einlesen der Schaltsignale in den Sensor erreicht.
• Die Steuereinheit ist vorzugsweise von einer Steuerung, insbesondere einer Fahrzeugsteuerung oder einer Maschinensteuerung gebildet. Generell kann die Steuereinheit auch von einem Software-Modul oder von Aktoren gebildet sein.
• Durch den einkanaligen Aufbau der Rechnereinheiten, die insbesondere als SPS-Steuerungen ausgebildet sind, wird ein kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhalten.
• Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass die Rechnereinheiten asynchron betrieben werden können, ohne die Sicherheit der Einlesevorgänge zu beeinträchtigen.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Sensor überwachte, einfehlersichere Eingänge wie in der DE 199 17 509 C1 beschrieben auf. In dieser Konfiguration erfüllt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die für den Einsatz im Personenschutz geforderten Sicherheitsanforderungen.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kopplungseinheiten als Optokoppler ausgebildet und bilden so eine galvanisch getrennte Schnittstelle zum Sensor.
• In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung bilden Komponenten der Schaltungsanordnung bezüglich der Anschaltung der Kopplungseinheiten eine Baueinheit in Form eines Moduls, welches auf einfache Weise zwischen den Rechnereinheiten und dem Sensor angeschlossen werden kann.
• Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor.
• Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor 2.
• Der Sensor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Flächendistanzsensor gebildet. Der Flächendistanzsensor weist ein nicht gesondert dargestelltes Distanzsensorelement sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Ablenkeinheit auf. Mit dem Distanzsensorelement erfolgt die Bestimmung von Distanzen von Objekten nach dem Laufzeitverfahren. Hierzu weist das Distanzsensorelement einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf. Aus der Laufzeit der zu einem Objekt geführten Sendelichtstrahlen und von diesem zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen wird die jeweilige Objektdistanz berechnet. Mit der Ablenkeinheit werden die Sendelichtstrahlen in einer Abtastebene periodisch abgelenkt. Durch die Erfassung der aktuellen Winkellagen der Sendelichtstrahlen und der zugeordneten Distanzwerte wird eine Ortung von Objekten innerhalb der Abtastebene ermöglicht.
• Mit dem Flächendistanzsensor wird überwacht, ob ein Objekt in ein vorgegebenes Schutzfeld eindringt. Das Schutzfeld bildet einen definierten Ausschnitt der Abtastebene. Sobald ein Eindringen eines Objektes in das Schutzfeld registriert wird, wird in dem Sensor 2 ein Abtastsignal generiert. Der Sensor 2 wird insbesondere im Bereich des Personenschutzes zur Gefahrenbereichsüberwachung eingesetzt. Demzufolge weist die Auswerteeinheit des Sensors 2, in welcher die Signalauswertung des Distanzsensorelements erfolgt, einen redundanten, zweikanaligen Aufbau auf.
• Je nach Applikation kann es erforderlich sein, mit dem Sensor 2 Objekte innerhalb unterschiedlicher Schutzfelder zu erfassen. Daher sind in dem Sensor 2 mehrere Schutzfelder und deren Geometrien abgespeichert. Im vorliegenden Fall sind vier verschiedene Schutzfelder im Sensor 2 abgespeichert.
• Entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall wird eines dieser Schutzfelder ausgewählt, so dass innerhalb dieses Schutzfeldes mit dem Sensor 2 Objekte erfassbar sind.
• Zur Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes sind die abgespeicherten Schutzfelder jeweils einem Eingang 3a-d des Sensors 2 zugeordnet. Im vorliegenden Fall weist der Sensor 2 vier einfehlersichere Eingänge 3a-d zur Auswahl der Schutzfelder auf.
• Die Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes erfolgt über eine Steuereinheit 4. Im einfachsten Fall besteht die Steuereinheit 4 aus einer Anzahl von Aktoren, insbesondere Schaltern, mittels derer das gewünschte Schutzfeld ausgewählt werden kann. Alternativ ist die Steuereinheit 4 von einer Maschinen- oder Fahrzeugsteuerung gebildet. Allgemein kann ein Software-Modul, welches in Steuerungen oder dergleichen integriert ist, die Funktion der Steuereinheit 4 übernehmen. Entsprechend der Anzahl der auszuwählenden Schutzfelder weist die Steuereinheit 4 vier Ausgänge 5a-d auf, über welche jeweils ein binäres Schaltsignal ausgegeben wird. Jedes Schaltsignal weist zwei Schaltzustände "ein" und "aus" auf.
• Über die der Steuereinheit 4 nachgeordnete Schaltungsanordnung 1 wird jeweils ein Schaltsignal auf einen Eingang 3a-d des Sensors 2 geführt. Mit der Steuereinheit 4 wird ein Schutzfeld dadurch ausgewählt, das durch Betätigen der Steuereinheit 4 das entsprechende Schaltsignal in den Schaltzustand "ein" gesetzt wird, während die anderen Schaltsignale den Schaltzustand "aus" einnehmen. Dadurch wird erreicht, dass in dem Sensor 2 immer nur ein Schutzfeld ausgewählt und aktiviert ist.
• Zur Erfüllung der sicherheitstechnischen Anforderungen insbesondere für den Einsatz im Personenschutz weist die der Steuereinheit 4 nachgeordnete Schalteranordnung einen im wesentlichen zweikanaligen Aufbau auf, so dass mittels dieser ein fehlersicheres Einlesen der Schaltsignale in den Sensor 2 gewährleistet ist.
• Die Schaltungsanordnung 1 weist zwei Rechnereinheiten 6, 7 auf, die insbesondere als SPS-Steuerungen ausgebildet sind. Die Rechnereinheiten 6, 7 weisen einen einkanaligen Aufbau auf und sind vorteilhaft identisch ausgebildet.
• Jedes Schaltsignal an einem Ausgang 5a-d der Steuereinheit 4 wird jeweils in einen Eingang 8a-d, 9a-d jeder Rechnereinheit 6, 7 eingelesen. In jeder Rechnereinheit 6, 7 wird zu jedem Schaltsignal ein binäres Aktivierungssignal generiert. Das binäre Aktivierungssignal weist die Schaltzustände "high" und "low" auf.
• Die Aktivierungssignale, die in jeder Rechnereinheit 6, 7 generiert werden, werden über jeweils einen separaten Ausgang 10a-d, 11a-d der jeweiligen Rechnereinheit 6, 7 ausgelesen.
• Das Aktivierungssignal an einem Ausgang 10a-d der ersten Rechnereinheit 6 und das Aktivierungssignal an einem Ausgang 11a-d der zweiten Rechnereinheit 7, welche jeweils einem Schaltsignal zugeordnet sind, werden einer Kopplungseinheit 12a-d zugeführt. Im vorliegenden Fall sind vier identische, als Optokoppler ausgebildete Kopplungseinheiten 12a-d vorgesehen. Von jedem Ausgang 10a-der ersten Rechnereinheit 6 ist eine Leitung über einen Widerstand 13a-d auf den zugeordneten Optokoppler geführt. Von jedem Ausgang 11a-d der zweiten Rechnereinheit 7 führt eine Leitung direkt zum zugeordneten Optokoppler. Die Ausgänge der Kopplungseinheiten 12a-d sind auf jeweils einen Eingang 3a-d des Sensors 2 geführt. Weiterhin ist jede Kopplungseinheit 12a-d an ein Versorgungsspannungspotential und über einen Widerstand 14 an einen Masseanschluss geschaltet.
• Die Ausgänge 10a-d, 11a-d der Rechnereinheiten 6, 7 sind jeweils derart auf den zugeordneten Optokoppler geführt, dass durch diesen nur dann Strom fließen kann, wenn das Aktivierungssignal der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "high" einnimmt und zugleich das Aktivierungssignal der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "low" einnimmt. Diese Belegung der Schaltzustände der Aktivierungssignale entspricht dem Schaltzustand "ein" des zugeordneten Schaltsignals. Durch den Stromfluss im Optokoppler wird dieser Schaltzustand in den zugeordneten Eingang 3a-d des Sensors 2 eingelesen.
• Der Schaltzustand "aus" eines Schaltsignals wird in den Aktivierungssignalen der nachgeordneten Rechnereinheiten 6, 7 derart kodiert, dass das Aktivierungssignal der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "low" und das Aktivierungssignal der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "high" einnimmt. Alternativ könnten auch beide Aktivierungssignale den Schaltzustand "low" oder beide Aktivierungssignale den Schaltzustand "high" annehmen. In jedem Fall fließt dann durch den zugeordneten Optokoppler kein Strom. Das damit am Ausgang des Optokopplers anstehende Ausgangssignal entspricht dem Schaltzustand "aus" des Schaltsignals, welches in den entsprechenden Eingang 3a-d des Sensors 2 eingelesen wird.
• Somit wird durch die Abbildung der Schaltzustände der Schaltsignale auf die Schaltzustände der Aktivierungssignale und die nachfolgende Generierung des Ausgangssignals des jeweils zugeordneten Optokopplers, welches in eindeutiger Weise von den Schaltzuständen der Aktivierungssignale an dessen Eingang abhängt, der Schaltzustand des Schaltsignals am Ausgang des Optokopplers wieder gewonnen und in die Rechnereinheit 6, 7 eingelesen.
• Zur Überprüfung der Ausgänge der Rechnereinheiten 10a-d, 11a-d ist jeder Rechnereinheit 6, 7 eine Logikschaltung nachgeordnet, welcher die Aktivierungssignale an den Ausgängen der zugeordneten Rechnereinheit 6, 7 zugeführt sind. Die Ausgangssignale der jeweiligen Logikeinheit werden in die jeweils andere Rechnereinheit 7, 6 zurückgelesen.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Logikschaltung, welche der ersten Rechnereinheit 6 nachgeordnet ist, von einem NAND-Glied 15 gebildet.
• Die der zweiten Rechnereinheit 7 nachgeordnete Logikschaltung ist von einem ODER-Glied 16 gebildet.
• Im fehlerfreien Fall nimmt zur Auswahl eines Schutzfeldes im Sensor 2 ein Schaltsignal am Ausgang der Steuereinheit 4 den Schaltzustand "ein" ein, während alle anderen Schaltsignale den Schaltzustand "aus" einnehmen. Dementsprechend nimmt ein Aktivierungssignal am Ausgang 10a-d der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "high" ein, während alle anderen Aktivierungssignale an den Ausgängen 10a-d der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "low" einnehmen. Damit nimmt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 15 den Schaltzustand "high" ein. Weiterhin nimmt ein Aktivierungssignal am Ausgang 11a-d der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "low" ein, während alle anderen Aktivierungssignale an den Ausgängen 11a-d der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "high" einnehmen. Damit nimmt das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 16 den Schaltzustand "high" ein. Der fehlerfreie Betrieb der Schaltungsanordnung 1 wird damit dadurch erkannt, dass die in die Rechnereinheiten 6, 7 rückgelesenen Ausgangssignale der Logikschaltungen jeweils den Schaltzustand "high" annehmen.
• Im Fehlerfall nimmt wenigstens eines der Ausgangssignale der Logikschaltungen ein Schaltzustand "low" ein. Ein derartiger Fehler kann insbesondere durch einen Ausfall der ersten Rechnereinheit 6 verursacht werden. Dabei ist der größte anzunehmende Fehler gegeben, wenn alle Aktivierungssignale an den Ausgängen 10a-d der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "high" einnehmen, da in dieser Konfiguration prinzipiell durch alle Optokoppler Strom fließen könnte, wodurch alle Schutzfelder gleichzeitig ausgewählt würden. In diesem Fall liefert das NAND-Glied 15 das Ausgangssignal "low", wodurch der Fehler aufgedeckt wird.
• Entsprechendes gilt für den Fall, dass alle Aktivierungssignale an den Ausgängen 11a-d der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "low" einnehmen. In diesem Fall wird der Fehler dadurch aufgedeckt, dass das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 16 den Schaltzustand "low" einnimmt.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 besteht darin, dass die Rechnereinheiten 6, 7 asynchron betrieben werden können, d. h. dass deren Zykluszeiten nicht synchronisiert sind.
• Durch die asynchronen Zykluszeiten kann durch eine plötzlich auftretende Störung, insbesondere eine EMV-Störung, eine der Rechnereinheiten 6 derart gestört werden, dass an deren Eingängen 8a-d beispielsweise anstelle des ersten Schaltsignals fälschlicherweise das zweite Schaltsignal den Schaltzustand "ein" einnimmt, während an den Eingängen 9a-d der zweiten Rechnereinheit 7 kein derartiges Fehlersignal generiert wird. Durch die Abbildung der Schaltsignale auf die Aktivierungssignale wird an den Ausgängen 10a-d der ersten Rechnereinheit 6 für das erste Aktivierungssignal der Schaltzustand "low" und für das zweite Aktivierungssignal der Schaltzustand "high" erhalten. Dagegen wird an der zweiten Rechnereinheit 7 für das erste Aktivierungssignal der Schaltzustand "low" und für das zweite Aktivierungssignal der Schaltzustand "high" erhalten. Dies hat zur Folge, dass kurzzeitig kein Schutzfeld im Sensor 2 aktiviert ist, da durch keinen der Optokoppler Strom fließt. Im nächsten Zyklus der ersten Rechnereinheit 6 ist jedoch diese Störung abgeklungen, worauf der fehlerfreie Betrieb beider Rechnereinheiten 6, 7 wieder hergestellt ist und demzufolge wieder über die Rechnereinheiten 6, 7 das erste Schutzfeld ausgewählt wird. Die Eingänge des Sensors 2 sind vorzugsweise entprellt, so dass derartige kurzzeitige Störungen nicht zu einer tatsächlichen Deaktivierung eines zuvor aktivierten Schutzfeldes führen. Erst recht ist eine falsche Auswahl von Schutzfeldern ausgeschlossen. Bezugszeichenliste (1) Schaltungsanordnung
  (2) Sensor
  (3a-d) Eingänge (des Sensors)
  (4) Steuereinheit
  (5a-d) Ausgänge (der Steuereinheit)
  (6) erste Rechnereinheit
  (7) zweite Rechnereinheit
  (8a-d) Eingänge (der ersten Rechnereinheit)
  (9a-d) Eingänge (der zweiten Rechnereinheit)
  (10a-d) Ausgänge (der ersten Rechnereinheit)
  (11a-d) Ausgänge (der zweiten Rechnereinheit)
  (12a-d) Kopplungseinheiten
  (13a-d) Widerstände
  (14) Widerstand
  (15) NAND-Glied
  (16) ODER-Glied
  

Claims (19)

1. Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor, wobei zur Generierung der Schaltsignale eine Steuereinheit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (4) zwei Rechnereinheiten (6, 7) nachgeordnet sind, wobei die vorgegebene Schaltzustände aufweisenden Schaltsignale jeweils beiden Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, und wobei in jeder Rechnereinheit (6, 7) für jedes Schaltsignal über einen separaten Ausgang (10a-d, 11a-d) ein Aktivierungssignal ausgegeben wird, dass den Rechnereinheiten (6, 7) eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten (12a-d) nachgeordnet ist, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit (12a-d) die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, und wobei der Ausgang jeder Kopplungseinheit (12a-d) auf einen Eingang (3a-d) des Sensors (2) geführt ist, so dass durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit (12a-d) über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit (4) in den Sensor (2) eingespeist wird, und dass die Aktivierungssignale einer Rechnereinheit (6, 7) über eine Logikschaltung verknüpft sind, wobei die Ausgangssignale der Logikschaltung in die jeweils andere Rechnereinheit (7 oder 6) zurückgelesen werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsignale der Steuereinheit (4) binäre Schaltzustände "ein" und "aus" aufweisen, welche in den Rechnereinheiten (6, 7) in binäre Aktivierungssignale mit Schaltzuständen "high" und "low" umgesetzt werden, wobei die Schaltzustände eines Schaltsignals in eindeutiger Weise auf vorgegebene Schaltzustände der zugeordneten Aktivierungssignale in beiden Rechnereinheiten (6, 7) abgebildet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schaltzustand eines Schaltsignals eine Schaltzustandskombination der zugeordneten Aktivierungssignale entspricht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorgabe der Schaltzustände der Schaltsignale eine Auswahl von Betriebsparametern des Sensors (2) erfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) von einem Flächendistanzsensor gebildet ist, mittels dessen innerhalb eines Schutzfeldes Objekte erfassbar sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter in dem Flächendistanzsensor mehrere Schutzfelder abgespeichert sind, und dass mittels der Steuereinheit (4) eines der abgespeicherten Schutzfelder auswählbar ist, wobei innerhalb des ausgewählten Schutzfeldes die Erfassung von Objekten erfolgt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsignale über separate Ausgänge (5a-d) der Steuereinheit (4) ausgegeben werden, wobei jeweils einem Ausgang (5a-d) über jeweils einem Eingang (3a-d) des Sensors (2) ein Schutzfeld im Sensor (2) zugeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerfreiem Betrieb nur ein Schaltsignal an den Ausgängen (5a-d) der Steuereinheit (4) den Schaltzustand "ein" einnimmt, wodurch das dem Schaltsignal zugeordnete Schutzfeld im Sensor (2) ausgewählt ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheiten (6, 7) jeweils von einer SPS- Steuerung gebildet sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheiten (6, 7) asynchron betrieben sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheiten (12a-d) jeweils von einem Optokoppler gebildet sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Optokoppler nur dann ein Strom fließt, wenn das Aktivierungssignal der ersten Rechnereinheit (6) den Schaltzustand "high" und das Aktivierungssignal der zweiten Rechnereinheit (7) den Schaltzustand "low" einnimmt, wobei diese Schaltzustände dem Schaltzustand "ein" des zugeordneten Schaltsignals entsprechen.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Ausgänge (10a-d) der ersten Rechnereinheit (6) angeschlossene Logikschaltung von einem NAND-Glied (15) gebildet ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerfreiem Betrieb der ersten Rechnereinheit (6), bei welchem nur eines der Aktivierungssignale den Schaltzustand "high" einnimmt, der Ausgang des NAND-Gliedes (15) den Schaltzustand "high" einnimmt, und dass bei fehlerhaftem Betrieb der ersten Rechnereinheit (6), bei welchen alle Aktivierungssignale den Schaltzustand "high" einnehmen, der Ausgang des NAND-Gliedes (15) den Schaltzustand "low" einnimmt.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Ausgänge (11a-d) der zweiten Rechnereinheit (7) angeschlossene Logikschaltung von einem ODER-Glied (16) gebildet ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerfreiem Betrieb der zweiten Rechnereinheit (7), bei welchem nur eines der Aktivierungssignale den Schaltzustand "low" einnimmt, der Ausgang des ODER-Gliedes (16) den Schaltzustand "high" einnimmt, und dass bei fehlerhaftem Betrieb der zweiten Rechnereinheit (7), bei welchem alle Aktivierungssignale den Schaltzustand "low" einnehmen, der Ausgang des ODER-Gliedes (16) den Schaltzustand "low" einnimmt.

17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) einfehlersichere Eingänge aufweist, auf welche die Ausgangssignale der Kopplungseinheiten (12a-d) geführt sind.

18. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, dass deren Komponenten, welche den Rechnereinheiten (6, 7) nachgeordnet und dem Sensor (2) vorgeordnet sind, eine Baueinheit bilden.

19. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) von einer Steuerung, insbesondere einer Fahrzeugsteuerung oder einer Maschinensteuerung, einem Software-Modul oder von Aktoren gebildet ist.