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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Problematisch hierbei ist jedoch
das Einlesen von Betriebsparametern in derartige Sensoren, da auch
bereits für
den Einlesevorgang das geforderte Sicherheitsniveau erfüllt werden
muss.
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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 in einer Auswerteeinheit abgespeichert
sein.
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Zur Auswahl eines Schutzfeldes sind
mehrere Schalter über
jeweils eine Zuleitung an einen Eingang der Auswerteeinheit angeschlossen,
wobei jedem Eingang ein abgespeichertes Schutzfeld zugeordnet ist.
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Durch Betätigen eines Schalters steht
am zugeordneten Eingang ein vorgegebener Signalwert an, welcher
einer Aktivierung des Eingangs entspricht. Dadurch wird das zugeordnete
abgespeicherte Schutzfeld aktiviert, wobei die Objekte in diesem
Schutzfeld erfasst werden. Zu Testzwecken ist über einen Ausgang der Auswerteeinheit
auf die Zuleitungen jeweils ein vorgegebener Signalwert ausgebbar,
welcher im fehlerfreien Fall an dem entsprechenden Eingang der Auswerteeinheit
ansteht.
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Durch das Rücklesen des von der Auswerteeinheit
zu Testzwecken ausgelesenen Signals wird eine fehlersichere Verarbeitung
des vom jeweiligen Schalter eingelesenen Signals gewährleistet.
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Damit ist jedoch in keiner Weise
gewährleistet,
dass der Schalter selbst fehlersicher aufgebaut ist und damit sichere
Schaltsignale generiert.
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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.
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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.
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Die
DE 692 25 487 T2 betrifft eine Vorrichtung
zur Funktionssicherstellung eines Schaltkreises eines Photodetektorsystems.
Das Photodetektorsystem ist insbesondere als Lichtvorhang ausgebildet. Dieses
generiert ein Sensorsignal, welches in dem Schaltkreis als Eingabesignal
verarbeitet wird. Dabei wird im Schaltkreis ein Ausgabesteuerungssignal
generiert, mit welchem beispielsweise eine Maschine gestoppt werden
kann. Der Schaltkreis weist eine erste Mikrosteuerung auf, in welcher
die Signalverarbeitung des Sensorsignals zur Generierung des Ausgabesteuerungssignals
erfolgt. Weiterhin ist eine zweite Mikrosteuerung vorgesehen, welche
die Funktion der ersten Mikrosteuerung überprüft. Hierzu simuliert die zweite
Mikrosteuerung spezielle Sensorsignale. Wird bei dieser Überprüfung ein
Fehler festgestellt, blockiert die zweite Mikrosteuerung die erste Mikrosteuerung,
so dass die erste Mikrosteuerung kein Ausgabesteuerungssignal mehr
generiert.
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Diese Vorrichtung betrifft eine zweikanalige Sensorsignalverarbeitungseinheit,
wobei durch Simulation von Sensorsignalen Fehler in der Signalverarbeitung
aufgedeckt werden können.
Die Problematik eines fehlersicheren Einlesens derartiger Schaltsignale
ist dort nicht angesprochen.
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Die
DE 40 33 243 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Ansteuerung von photoelektrischen Bauelementen einer Lichtschranke
oder dergleichen. Die Bauelemente werden nacheinander mittels einer Umschalteinrichtung
im Multiplexverfahren angesteuert. Zur Aufdeckung von Funktionsfehlern
ist eine Kontrolleinrichtung vorgesehen. Hierbei sind die photoelektrischen
Bauelemente matrixförmig
an den Ausgängen
von Decodern angeschlossen, die mit voneinander unabhängigen,
die Kontrolleinrichtung bildenden Prozessoren zusammenwirken.
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Die
DE 298 07 121 U1 betrifft eine Schaltungsanordnung
für ein
Sicherheitslichtgitter mit mehreren Kanälen, wobei jeder Kanal einen
Lichtsender und Lichtempfänger
aufweist. Zudem sind zwei Mikrokontroller vorsehen.
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Jeder Sender weist zwei Sendebauelemente auf
und jeder Empfänger
weist zwei Empfangsbauelemente auf, wobei jedes dieser zwei Bauelemente des
Senders bzw. Empfängers
mit einem anderen Mikrokontroller verbunden ist.
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Die
DE 38 40 493 C1 betrifft eine Lichtschranken-Sicherheitseinrichtung
mit mehreren Lichtschranken und einer Zentraleinheit, die die Lichtschranken
ansteuert und ein Sicherheitssignal erzeugt, wenn mindestens eine
Lichtschranke unterbrochen ist. Die Zentraleinheit enthält ein ROM-Schrittschaltwerk
mit einem ROM, einem nachgeordneten Schrittspeicher und einen Taktgenerator. Mindestens
ein Teil der Ausgänge
des Schrittspeichers ist auf den Eingang des ROM zurückgeführt und
bildet eine erste Teiladresse. Die Empfängersignale liegen an weiteren
Eingängen
des ROM an und bilden eine zweite Teiladresse. Die so ausgebildete Auswerteschaltung
weist einen einkanaligen Aufbau auf.
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Die durch die Gesamtadresse aus erster
Teiladresse und zweiter Teiladresse bestimmten Speicherstellen des
ROM enthalten für
den Normalbetriebsfall eine sich zyklisch wiederholende vorbestimmte
Folge von Bit-Mustern und für
den Störfall
einen von der vorbestimmten Folge von Bit-Mustern abweichenden Speicherinhalt.
Ein Nutzsignalausgang des Schrittspeichers ist mit einer Sicherheitssignalerzeugungseinrichtung
verbunden, die aufgrund des im Störfall abweichenden Speicherinhalts
das Sicherheitssignal erzeugt.
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Die
DE 41 00 280 A1 betrifft eine Lichtschrankenanordnung
mit eingeprägter
Selbstprüfung.
Hierzu sind Logikschaltungen vorgesehen, die Datensignale sowohl
von LED-Lichtsende- als auch Phototransistor-Empfangsschaltungen
analysieren. Ein Abschaltsignal wird erzeugt, wenn die Logikschaltung
feststellt, dass in einem gewählten
Kanal zu einer Zeit kein Licht empfangen wird, zu der die LED ausschließlich für diesen
Kanal Licht austastet. Auch diese Anordnung weist eine einkanalige
Auswerteschaltung für
die Signalverarbeitung der Sensorsignale auf.
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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.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die
Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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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.
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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 Aktivie rungssignale
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.
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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.
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Durch den einkanaligen Aufbau der
Rechnereinheiten, die insbesondere als SPS-Steuerungen ausgebildet
sind, wird ein kostengünstiger
Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
erhalten.
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Besonders vorteilhaft hierbei ist,
dass die Rechnereinheiten asynchron betrieben werden können, ohne
die Sicherheit der Einlesevorgänge
zu beeinträchtigen.
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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.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Kopplungseinheiten als Optokoppler ausgebildet
und bilden so eine galvanisch getrennte Schnittstelle zum Sensor.
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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.
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Die Erfindung wird im nachstehenden
anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
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1 Blockschaltbild
eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum
Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Schaltungsanordnung 1 zum Einlesen von Schaltsignalen in einen
Sensor 2.
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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.
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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 re gistriert 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.
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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.
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Entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall
wird eines dieser Schutzfelder ausgewählt, so dass innerhalb dieses
Schutzfeldes mit dem Sensor 2 Objekte erfassbar sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 eindeuti ger 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.
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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.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist die Logikschaltung,
welche der ersten Rechnereinheit 6 nachgeordnet ist, von
einem NAND-Glied 15 gebildet.
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Die der zweiten Rechnereinheit 7 nachgeordnete
Logikschaltung ist von einem ODER-Glied 16 gebildet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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 (derß 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