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Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Überwachungseinrichtung zur sicheren Erkennung eines Zustands ist aus
DE 10 2004 049 024 B3 bekannt, die einen berührungslosen Positionsschalter zum Feststellen der Schließstellung eines verschließenden Teils gegenüber einem verschließbaren Teil einer Zugangsschutzeinrichtung betrifft. Es ist ein Transponder, ein Sendeempfänger, eine Abschirmung und eine Steuerlogik vorgesehen, wobei die Abschirmung verstellbar ist zum Einstellen eines Schließstellungsgrenzabstands zwischen den Teilen. Neben der erhöhten Sicherheit infolge genauer Einstellbarkeit des Schließstellungsgrenzabstands ergibt sich auch eine Vereinfachung der Montage des Transponders und des Sendempfängers, da auf einen bestimmten Abstand nicht geachtet werden muss.
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Aus
DE 10 2005 013 102 A1 ist ein berührungslos wirkenden Schalter mit einem Transponder und einer an eine Sende-Empfangsschaltung angeschlossenen Spule bekannt.
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Aus
DE 103 48 884 A1 ist ein Sicherheitsschalter zum sicheren Abschalten eines Gefahr bringenden Geräts bekannt, der ein Stellelement besitzt, das zwischen einer ersten und zumindest einer zweiten Position bewegbar ist. Ein Detektorelement ist zum Detektieren des Stellelements in zumindest einer der genannten Positionen vorhanden. Das Detektorelement beinhaltet einen Transponder mit einer individuellen Transponderkennung und eine zum Auslesen der Transponderkennung ausgebildete Leseeinheit.
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Es besteht ein Bedarf an einer Überwachungseinrichtung für eine sichere, kabellose Erkennung von mechanisch veränderlichen Zuständen, wobei die Überwachungseinrichtung ohne aufwändige Verkabelung einfach aufgebaut ist um, mehrere Zustände gleichzeitig abfragen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine sichere, kabellose Erkennung zu schaffen, bei der mechanisch veränderliche Zustände schnell und sicher ohne aufwändige Verkabelung abgefragt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch wird eine Überwachungseinrichtung für mindestens einen Zustand mit einem Transponder, einem Empfänger, einer Auswerteschaltung und einer Abschirmung geschaffen, die mindestens zwei, ein Paar bildende Transponder unterschiedlicher Kennung aufweist. Die mindestens zwei, ein Paar bildenden Transponder sind zu der Abschirmung relativ beweglich. Die Relativbewegung bzw. -position der Abschirmung zu den Transpondern gibt den zu überwachenden Zustand an, indem die Abschirmung relativ zu den Transpondern aus einer einem Zustand entsprechenden Position in eine einem weiteren Zustand entsprechende weitere Position die Abschirmung bewegbar ist. Die beiden Zustände, die mit der Position der Abschirmung korreliert sind, sind in der Auswerteschaltung gespeicherten Erkennungszuständen der Transponder zugeordnet. Die Auswerteschaltung ist für einen Paarvergleich der Erkennung der Transponder durch den Empfänger mit den gespeicherten Erkennungszuständen für die Überwachung des Zustands ausgestaltet. Durch die Überwachungseinrichtung wird eine sichere, kabellose Erkennung eines mechanisch veränderlichen Zustands, der der Position der Abschirmung entspricht, mittels zweier, unabhängiger Transponder, zum Beispiel RFID-Tags, erreicht, wobei jeweils ein Transponder oder beide Transponder von der Abschirmung abgeschirmt bzw. nicht abgeschirmt werden. Der Wechsel zwischen den beiden zu erkennenden Zuständen geschieht durch eine mechanische Bewegung der Abschirmung. Durch die zwei voneinander räumlich getrennten Transponder, denen jeweils eine eindeutige Bezeichnung (Nummer) zugeordnet ist, die dem Empfänger bekannt gegeben wird, ist eine zweikanalige Erkennung eines mechanisch veränderlichen Zustands sichergestellt. Da es Empfänger gibt, die eine große Anzahl von Transpondern nahezu gleichzeitig auslesen können, können mehrere einander zugeordnete, Paare bildende Transponder abgefragt werden. Es ist möglich, mehrere Paare von zugeordneten Transpondern sicher erkennen zu können. So kann der Zustand von zum Beispiel mehreren Türen im Empfangsbereich des Empfängers nahezu gleichzeitig ausgewertet werden. Es kann der Zustand bewegter, zu einer Auswerteeinheit nicht räumlich fester Objekte sicher über einen einfachen Aufbau erkannt werden, wobei der Verkabelungsaufwand hinsichtlich der bewegten Objekte verringert ist. Durch die Verwendung von Transpondern ist es möglich, diese aufgrund der zyklischen Abfrage des Empfängers ständig getaktet abzufragen, wodurch der jeweilige überwachte Zustand sicher erkannt wird. Der Zustand wird zweikanalig erfasst.
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Bevorzugt sind die beiden ein Paar bildenden Transponder auf einer gemeinsamen Struktur angeordnet, um den Montageaufwand hinsichtlich der zu berücksichtigenden Abstände und Lagen von Abschirmung und Transponder zu vereinfachen. Bevorzugt können die beiden ein Paar bildenden Transponder auf einem Objekt angebracht werden, dessen (Bewegungs-)Zustand überwacht werden soll, wobei hierdurch die Anzahl bewegter Teile reduziert und die Mechanik vereinfacht wird.
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Vorzugsweise sind die Erkennungszustände bzw. die Lage der Abschirmung zum Transponder so eingestellt, dass jeweils einer der beiden ein Paar bildenden Transponder in den beiden Positionen abgeschirmt und der jeweils andere nicht abgeschirmt ist. Durch den Wechsel zwischen zwei Zuständen von „abgeschirmt” zu „nicht abgeschirmt” bzw. bei dem anderen Transponder „nicht abgeschirmt” zu „abgeschirmt”, kann gleichzeitig noch die Funktionsweise des Transponders getestet werden und die Zweikanaligkeit sinnvoll ausgenutzt werden.
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Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass mit der Abschirmung in den beiden Positionen jeweils beide der zwei einem Paarvergleich unterzogenen Transponder abgeschirmt bzw. nicht abgeschirmt sind, wobei durch die Verwendung zweier Transponder eine Zweikanaligkeit gewährleistet ist, die eine besondere Sicherheit erlaubt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Lernmodus für die Auswerteschaltung vorgesehen ist, in dem Erkennungszustände der Transponder in die Auswerteschaltung hinsichtlich der einzunehmenden Zustände der Abschirmung „lernbar” und speicherbar sind. Mit einem derartigen Lernmodus ist eine flexible Ausgestaltung möglich, die an die jeweiligen mechanischen Gegebenheiten zur Überwachung des bzw. der Zustände anpassbar ist.
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Vorzugsweise ist die Abschirmung eine hinsichtlich ihres Öffnungszustands zu überwachende Tür. Insbesondere kann die Abschirmung eine Tür einer (Seil-)Bahn sein, wobei der Empfänger in einer (Basis-)Station der Bahn angeordnet ist. Hierdurch kann erkannt werden, ob und insbesondere welches Fahrzeug bzw. welche Gondel sich an der Station befindet. Ferner kann verhindert werden, dass das Fahrzeug bzw. die Gondel mit offenen Türen losfährt.
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Bei einer stark von einander beabstandeten Anordnung der beiden ein Paar bildenden Transponder kann die Abschirmung zwei miteinander verbundene Abschirmelemente aufweisen. Hierdurch ist es möglich, dass die Abschirmung zwei Abschirmelemente eines geeigneten Abschirmmaterials aufweist, die miteinander durch ein vom Abschirmmaterial unterschiedliches Material verbunden sind, wodurch beispielsweise eine Gewichtseinsparung und/oder Kosteneinsparung möglich ist.
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Vorzugsweise sind die beiden ein Paar bildenden Transponder unter Beibehaltung ihrer Abstände und Lagen zueinander zu der Abschirmung beweglich. Hierdurch ist eine besonders einfache Gestaltung der Überwachungseinrichtung möglich.
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Besonders bevorzugt ist ein Empfänger für alle Transponder der Überwachungseinrichtung vorgesehen, so dass der Verkabelungsaufwand weiter reduziert ist im Hinblick auf die Verkabelung des Empfängers mit der Auswerteschaltung, da nur ein Empfänger mit der Auswerteschaltung verkabelt werden muss, obwohl viele Paare bildende Transponder unterschiedlicher Kennung gleichzeitig abgefragt werden können.
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Bevorzugt ist der Empfänger als Lese-/Schreibgerät ausgestaltet ist, wodurch ermöglicht ist, dass Speicherinhalte der Transponder durch den Empfänger verändert bzw. beschrieben werden können. In dem bzw. den Transpondern ist beispielsweise eine Information in Abhängigkeit des erkannten Zustands ablegbar bzw. speicherbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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1a und 1b zeigen schematisch die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
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2a und 2b zeigen schematisch die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung mit zwei Abschirmungselementen; und
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3a und 3b zeigen schematisch ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung zur Überwachung einer Tür.
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Die 1a und 1b zeigen schematisch die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung für mindestens einen Zustand. Die Überwachungseinrichtung weist zur Überwachung des einen Zustands zwei Transponder 1, 2, einen Empfänger 4, eine Auswerteschaltung 5 und eine Abschirmung 3 auf.
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Die Transponder 1, 2 zur Überwachung des einen Zustands bilden ein Paar, wobei jeder der beiden Transponder 1, 2 eine vom anderen unterschiedliche Kennung in Form einer mehrstelligen im jeweiligen Transponder 1, 2 gespeicherten Zahl aufweist. Die Transponder 1, 2 sind zu der Abschirmung 3 relativ beweglich, d. h., dass die Lage der Transponder 1, 2 gegenüber der Abschirmung 3 veränderbar ist. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Abschirmung 3 gegenüber den Transpondern 1, 2, deren Lage zueinander nicht veränderlich ist, verschieblich, was durch den mit dem Bezugszeichen x versehenen Pfeil dargestellt ist.
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Die relative Lage der Abschirmung 3 zu den zwei, ein Paar bildenden Transpondern 1, 2 entspricht einem mechanisch veränderlichen Zustand, d. h. die durch die Abschirmung 3 erreichte veränderliche Erkennung der Transponder 1, 2 durch den Empfänger 4 entspricht jeweils einem von zwei möglichen Zuständen, die in den 1a und 1b gezeigt sind.
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Gemäß den 1a und 1b ist die Abschirmung 3 hülsenförmig, insbesondere als Metallzylinder, ausgebildet und nimmt in dem in 1a dargestellten Zustand den Transponder 1 auf. Die Abschirmung 3 wirkt als Absorber für die Transponder 1, 2, je nachdem ob die als Hülse ausgestaltete Abschirmung 3 über den Transponder 1, 2 ”geschoben ist” oder nicht.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung 3 durch eine Metallfolie oder eine metallisierte Folie gebildet ist, die den bzw. die Transponder 1, 2 hinreichend weit überdeckt bzw. hinreichend weit freigibt.
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Der Transponder 1 ist durch die Abschirmung 3 in 1a abgeschirmt und kann von dem Empfänger 4 nicht erfasst bzw. erkannt werden. Der Transponder 2 wird in der 1a von der Abschirmung 3 nicht abgeschirmt und wird von dem Empfänger 4 erfasst bzw. erkannt.
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In dem in 1b gezeigten weiteren Zustand ist die Abschirmung 3 in der in 1a schematisch durch den Pfeil x gezeigten Richtung verschoben und schirmt gegenüber der 1a nun den Transponder 2 ab, während der Transponder 1 nicht abgeschirmt ist. Der Transponder 1 wird durch den Empfänger 4 erfasst bzw. erkannt, während der Transponder 2 durch den Empfänger 4 nicht erfasst bzw. erkannt wird.
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Der jeweilige Zustand wird dadurch überwacht und erkannt, dass im Falle der 1a der Empfänger 4 wie oben erläutert den Transponder 1 nicht erkennt, aber den Transponder 2 erkennt. In der Auswerteschaltung 5 sind den relativen Positionen der Abschirmung 3 in Bezug auf die Transponder 1, 2 bzw. deren Abschirmung oder „Nicht-Abschirmung” gespeicherte Erkennungszustände der Transponder 1, 2 zugeordnet. Es wird in der Auswerteschaltung 5 ein Paarvergleich der Erkennung der Transponder 1, 2 durch den Empfänger 4 mit den gespeicherten Erkennungszuständen durchgeführt und damit der Zustand überwacht. Die Auswerteschaltung 5 verfügt damit über gespeicherte Erkennungszustände für die Transponder 1, 2, die bestimmten Positionen der Abschirmung 3 zu den Transpondern 1, 2 zugeordnet sind. Die Erkennungszustände können in Form einer Tabelle in der Auswerteschaltung 5 abgelegt sein.
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Wird nun der Transponder 1 aufgrund seiner individuellen Kennung vom Empfänger 4 und der nachgeschalteten Auswerteschaltung 5 erkannt, und der Transponder 2 vom Empfänger 4 und der nachgeschalteten Auswerteschaltung 5 nicht erkannt, so kann die Auswerteschaltung 5 die in 1b dargestellte Position der Abschirmung 3, die einem mechanisch veränderlichen Zustand entspricht, eindeutig identifizieren.
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Der Empfänger 4 kann zusammen mit der Auswerteschaltung 5 als ein Mikroprozessor ausgestaltet sein. Zum Zwecke der Redundanz und zur Erhöhung der Sicherheit ist es auch möglich, dass zwei Auswerteschaltungen 5 dem Empfänger 4 parallel nachgeordnet bzw. parallel mit diesem verbunden sind.
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Durch den paarweisen Vergleich, ob die zwei, ein Paar bildenden Transponder 1, 2 erkannt werden, ist es möglich zu überwachen, wie die relative Lage der Abschirmung 3 zu den ein Paar bildenden Transpondern 1, 2 ist und damit Rückschlüsse auf den mechanisch veränderlichen Zustand zuzulassen, die aufgrund der Verwendung zweier Transponder 1, 2 zweikanalig erfolgt.
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Prinzipiell sind mit einem, ein Paar bildenden Transpondern 1, 2 hinsichtlich der Erkennungsmöglichkeit eines jeden der Transponder 1, 2 vier verschiedene Zustände möglich, wobei nur zwei vordefinierte Zustände von den vier Zuständen mechanisch durch die relative Bewegung der Abschirmung 3 zu den Transpondern 1, 2 dauerhaft definiert bzw. realisierbar sind, und die restlichen zwei möglichen Zustände von der Auswerteschaltung 5, da sie mechanisch nicht oder nur kurzzeitig realisiert werden können, als fehlerhaft ausgegeben werden. Während der Bewegung aus einer der Endpositionen, d. h. für einen kurzen, definierbaren Zeitraum kann zwar die Situation eintreten, dass schon einer der ein Paar bildenden Transponder 1, 2 seinen Zustand ändert, aber der für den Paarvergleich verwendete, zugeordnete zweite Transponder 1, 2 seinen Zustand noch nicht geändert hat. Einen Fehler, wenn also nur einer der beiden Transponder 1, 2 seinen Zustand hinsichtlich der Erkennung durch die Auswerteschaltung 5 ändert, wird erst dann von der Auswerteschaltung 5 gemeldet, wenn die Zustandsänderung hinsichtlich der Erkennung durch die Auswerteschaltung 5 nur eines Transponders 1, 2 über einen vorbestimmten Zeitraum vorliegt. Der vorbestimmte Zeitraum liegt in der Größenordnung einiger Zehntelsekunden. Die Anordnung der Transponder 1, 2 zu der Abschirmung wird demnach genau so gewählt, dass „dauerhaft” nur zwei Zustände der vier Zustände möglich sind. Die nicht dauerhaft möglichen Zustände bei den ein Paar bildenden Transpondern 1, 2 werden, falls der Empfänger 4 dies ermittelt, einem Fehlerzustand zugeordnet, wenn der Zustand für den vorbestimmten Zeitraum anhält. Der vorbestimmte Zeitraum kann durch ein Zeitglied innerhalb der Auswerteschaltung eingestellt sein bzw. werden. Es werden mechanisch die Zustände bzw. Positionen eingestellt, bei denen zwischen den beiden Zuständen bzw. Positionen eine Änderung der Erkennung der Transponder 1, 2 erfolgt. Mechanisch wird demnach nur zugelassen, dass bei einer relativen Bewegung der Abschirmung 3 zu den Transpondern 1, 2 ein Wechsel in der Erkennung bzw. Nicht-Erkennung für beide Transponder 1, 2 erfolgt. Die Anordnung der Transponder 1, 2 bezüglich der Abschirmung 3 ist so gewählt, dass bei der Bewegung der Abschirmung 3 eine wechselseitige Zustandsänderung bezüglich der Erkennung jedes der beiden ein Paar bildenden Transponder 1, 2 durch die Auswerteschaltung 5 erfolgt.
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Die Abschirmung 3 ist demnach so zwischen den beiden Positionen, die den zu überwachenden Zuständen entspricht, relativ zu den Transpondern 1, 2 bewegbar, dass von der einen Position in die andere Position gerade ein Wechsel in der Erkennung beider, ein Paar bildender Transponder 1, 2 erfolgt.
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Je nach auftretendem (Schalt-)Z-Zustand wird einer der Transponder 1, 2 in den 1a und 1b abgeschirmt, während der andere der beiden Transponder 1, 2 von dem Empfänger 4 erkannt wird.
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Durch die unterschiedliche Kennung der Transponder 1, 2, die der Empfänger 4 erkennt, ist nicht nur die Überwachung eines Zustands möglich, sondern durch mehrere, jeweils Paare bildende Transponder 1, 2 können gleichzeitig durch den Empfänger 4 mehrere Zustände nahezu gleichzeitig erfasst werden.
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Bei den die Funktionsweise erläuternden 1a, 1b geschieht der Wechsel zwischen den beiden mechanisch veränderlichen Zuständen durch eine mechanische Bewegung der Abschirmung 3, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die auf einer Struktur fest zueinander angebrachten Transponder 1, 2 gegenüber der Abschirmung 3 bewegbar sind, die ihrerseits räumlich fest angeordnet ist.
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Da der Empfänger 4 zyklisch sendet, ist auch eine für eine sicherheitsgerichtete Anwendung geforderte Testung gegeben, d. h. jedes Mal, wenn der Empfänger 4 einen Abfrageimpuls sendet, wird der aktuelle Zustand sicher zweikanalig erkannt.
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In den 2a und 2b weist die Abschirmung 3 zwei Abschirmelemente 3a, 3b auf, die gegeneinander beweglich sind, wie es durch die mit den Bezugszeichen x' und x'' gekennzeichneten Pfeile veranschaulicht ist. Beispielsweise können die Abschirmelemente 3a, 3b als hülsenförmige Metallzylinder ausgestaltet oder durch ein jeweiliges Doppeltürsegment einer Doppeltür eines Aufzugs gebildet sein.
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In dem in 2a gezeigten Zustand bzw. in der in 2a gezeigten Position der Abschirmelemente 3a, 3b werden die Transponder 1, 2 von dem Empfänger 4 erkannt; die Transponder 1, 2 werden nicht abgeschirmt. Der Erkennung der beiden Transponder 1, 2 ist ein vorbestimmter Zustand zugeordnet, beispielsweise, dass die Doppeltür eines Aufzugs geschlossen ist.
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In dem in 2b gezeigten Zustand bzw. in der in 2b gezeigten Position der Abschirmelemente 3a, 3b werden die Transponder 1, 2 von dem Empfänger 4 nicht erkannt; die Transponder 1, 2 werden abgeschirmt. Der „Nicht-Erkennung” der beiden Transponder 1, 2 ist ein vorbestimmter Zustand zugeordnet, beispielsweise, dass die Doppeltür eines Aufzugs geöffnet ist.
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Erkennungszustände von Transpondern 1, 2, die keinem der beiden Zustände, die in den 2a und 2b gezeigt sind, entsprechen, werden einem Fehlerzustand zugeordnet.
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3 zeigt in einem Ausführungsbeispiel schematisch eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung für die Erkennung des Zustands eines einen Raumbereich 7 verschließenden Teils, beispielsweise einer Tür 6, die beispielsweise die Tür 6 einer Gondel einer Seilbahn sein kann.
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Die Tür 6 wirkt als Abschirmung 3 für die Transponder 1, 2. Der Empfänger 4 ist demnach außerhalb des Raumbereichs 7 auf der entgegengesetzten Seite der Tür 6 vorgesehen und zwar stationär beispielsweise in der Berg-/Talstation der Seilbahn.
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Ist die Tür 6 geöffnet, ist der Transponder 2 durch den Empfänger 4 erfassbar. Der Transponder 1 ist bei geöffneter Tür 6 nicht erfassbar. Im geschlossenen Zustand der Tür 6 ist der Transponder 1 nicht und der Transponder 2 durch den Empfänger 4 erfassbar. Der Zustand der Tür 6 einer Seilbahn ist demnach bestimmbar bzw. überwachbar.
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Man kann ferner ermitteln bzw. erkennen, ob und welche Gondel (indem den Gondeln vorbestimmte Kennungen der Transponder zugeordnet sind) sich an der Station der Seilbahn befindet, wobei insbesondere verhindert werden kann, dass die Gondel losfährt, bevor die Tür 6 geschlossen ist.
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Es sind weitere Möglichkeiten des Einsatzes der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung möglich. Unter anderem kann überwacht werden, ob eine Steckverbindung verriegelt ist oder nicht, beispielsweise bevor die Steckverbindung mit Spannung beaufschlagt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Spannung abgeschaltet wird, sobald erkannt wird, dass eine Steckverbindung entriegelt ist, aber noch nicht getrennt ist (Vorlaufschalter).
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Es ist auch möglich, dass der Beladungszustand (leer oder beladen) eines autonom fahrenden Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung erkannt wird, indem die Abschirmung mit der „Ladung” des Fahrzeugs so gekoppelt ist, dass das Gewicht der Ladung Einfluss auf die Position der Abschirmung hinsichtlich zweier, ein Paar bildender Transponder nimmt.
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Es sind auch die (Öffnungs-)Zustände mehrerer Türen an einer Maschine von einem einzigen Empfänger mit zugeordneter Auswerteschaltung erkennbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004049024 B3 [0002]
- DE 102005013102 A1 [0003]
- DE 10348884 A1 [0004]
