DE102020130332A1

DE102020130332A1 - Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Logiksignals

Info

Publication number: DE102020130332A1
Application number: DE102020130332.7A
Authority: DE
Inventors: Klas Hellmann; Klaus Brand
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Eine Technik zur Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals wird beschrieben. Eine Vorrichtungsaspekt der Technik umfasst eine Erfassungslogik (102) und mindestens einen Signalpfad (104) des mindestens einen elektronischen Logiksignals. Der mindestens eine Signalpfad (104) weist jeweils einen Signaleingang (106) und eine Vorschaltkomponente (108) weist, die dazu ausgebildet ist, das am jeweiligen Signaleingang (106) anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik (102) zum Erfassen bereitzustellen. Die Erfassungsvorrichtung (100) umfasst ferner eine Schaltkomponente (110), die dazu ausgebildet ist, auf Grundlage eines Steuersignals der Erfassungslogik (102) die mindestens eine Vorschaltkomponente (108) zum wahlweisen Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals mittels einer Erfassungslogik und mindestens eines Signalpfads des mindestens einen elektronischen Logiksignals. Insbesondere ist, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Erfassungsvorrichtung offenbart, deren mindestens einer Signalpfad jeweils einen Signaleingang und eine Vorschaltkomponente aufweist, die dazu ausgebildet ist, das am jeweiligen Signaleingang anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik zum Erfassen bereitzustellen.
Im Stand der Technik erfordert die Erfassung von Logiksignalen üblicherweise eine Vorschaltkomponente, die jedoch mit einer Verlustleistung und somit einer kontinuierlichen Erwärmung verbunden ist. Das Dokument US 6,605,957 B1 beschreibt eine logische Eingangsschaltung für ein automatisches Steuerungssystem einer Industrieanlage, wobei die Eingangsschaltung Mittel zum Erfassen umfasst, die dazu bestimmt sind, ein Messsignal zu liefern, das für den logischen Niedrigzustand und den logischen Hochzustand repräsentativ ist. Dabei nimmt die logische Eingangsschaltung zum Erfassen die jeweiligen Messsignale auf, wodurch eine Verlustleistung entsteht.
Das Dokument EP 1 770 457 B1 beschreibt eine Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät mit mindestens einem als Digitaleingang fungierenden Signalkontakt zum Anschluss eines baugruppenexternen Sensors zumindest an den Signalkontakt. Als Peripheriebaugruppe wird dabei jede Baugruppe oder jedes Modul in einem Automatisierungsgerät bezeichnet, das zum Anschluss externer Peripherie, also z.B. Aktoren und/oder Sensoren bestimmt und vorgesehen ist. Dabei offenbart das Dokument EP 1 770 457 B1 die Aufgabe, die baugruppenseitig anfallende Verlustleistung zu reduzieren, wobei entgegen des weiteren Standes der Technik eine Stromquelle innerhalb der Peripheriebaugruppe verwendet wird, wodurch eine Verlustleistung innerhalb der externen Peripherie entsteht.
Mit dem Trend zur Miniaturisierung von Geräten oder zu Geräten mit einer hohen Schutzart, werden die Möglichkeiten zur Wärmeabfuhr erschwert. Weiterhin erschweren zusätzlichen Anforderungen nach definierten Temperaturbereichen für den Betrieb solcher Geräte die Wärmeabfuhr. Dabei kann es unter anderem zu einem Derating im Betrieb des Gerätes kommen, ebenso wie insbesondere bei speicherprogrammierbaren Steuerungen oder bei Buskopplern zu einer Verringerung und/oder Reglementierung der Kanalzahl oder der Größe der Bauform der Geräte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals bereitzustellen, deren Verlustleistung innerhalb der Erfassungsvorrichtung reduzierbar ist, vorzugsweise ohne eine Eingangsimpedanz und einen minimalen Stromwert des Logiksignals zu reduzieren. Eine weitere oder speziellere Aufgabe besteht darin, in Hinblick auf eine Miniaturisierung der Erfassungsvorrichtung die Verlustleistung zu reduzieren. Eine weitere oder speziellere Aufgabe besteht darin, in Hinblick auf eine Kanalzahl die Verlustleistung zu reduzieren.
Die Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweise Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenbart.
Ein erster Aspekt betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals. Die Erfassungsvorrichtung umfasst eine Erfassungslogik und mindestens einen Signalpfad des mindestens einen elektronischen Logiksignals. Ferner weist der mindestens eine Signalpfad jeweils einen Signaleingang und eine Vorschaltkomponente auf. Ein weiterer Aspekt betrifft die Vorschaltkomponente, die dazu ausgebildet ist, das am jeweiligen Signaleingang anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik zum Erfassen bereitzustellen. Ein weiterer Aspekt betrifft die Erfassungsvorrichtung, die eine Schaltkomponente aufweist. Ferner ist die Schaltkomponente dazu ausgebildet, auf Grundlage eines Steuersignals der Erfassungslogik die mindestens eine Vorschaltkomponente zum wahlweisen Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals zu steuern.
Ausführungsbeispiele ermöglichen eine (vorzugsweise wahlweise) Bereitstellung des mindestens einen elektronischen Logiksignals zu Zeitpunkten oder in Zeitintervallen, die von der Erfassungslogik mittels des Steuersignals bestimmt oder bestimmbar sind. Da die Erfassung von Signalen üblicherweise nicht kontinuierlich erfolgt, beispielsweise da eine an den jeweiligen Signaleingang angeschlossene Signalquelle und/oder die Erfassungslogik (vorzugsweise die verwendeten Geräte zur Weiterverarbeitung als auch die Datenverbindung zwischen den Geräten zur Erfassung und den verwendeten Steuerungen) zyklisch (d. h. in zeitlich festgelegt Abfolgen erfolgt), können Ausführungsbeispiele das Bereitstellen des Logiksignals und damit das Anfallen der Verlustleistung auf den tatsächlichen Zeitpunkt zur Erfassung oder das Zeitintervallen zur tatsächlichen Erfassung beschränken.
Das wahlweise Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals kann das wahlweise Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals an die Erfassungslogik betreffen.
Das mindestens eine elektronische Logiksignal kann jeweils von unterschiedlichen Quellen oder Sendern erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend können die elektronische Logiksignal binäre Signale sein, repräsentieren oder umfassen. Beispielsweise können die binären Signale wenigsten eine logische „0“ (auch: Null oder FALSE) und/oder eine logische „1“ (auch: Eins oder TRUE) umfassen. Der Signaleingang kann dazu ausgebildet sein, das mindestens eine elektronische Logiksignal in den mindestens einen Signalpfad der Erfassungsvorrichtung einzuspeisen. Der mindestens eine Signalpfad kann dazu ausgebildet sein, das jeweilige mindestens eine elektronische Logiksignal an die Vorschaltkomponente zu übertragen.
Die Schaltkomponente kann mit der Vorschaltkomponente elektrisch leitend verbunden sein und/oder dazu ausgebildet sein, den mindestens einen Signalpfad (beispielsweise zwischen dem jeweiligen Signaleingang und der Erfassungslogik) des mindestens einen elektronischen Logiksignals zu schließen (vorzugsweise wahlweise zu schließen), beispielsweise zur wahlweisen Bereitstellung des elektronischen Logiksignals an die Erfassungseinheit.
Optional wird der Vorschaltkomponente das mindestens eine elektronische Logiksignal wahlweise nach Maßgabe des Steuersignals mittels der Schaltkomponente bereitgestellt. Innerhalb der Vorschaltkomponente kann ein Erfassen des mindestens einen elektronischen Logiksignals durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend kann die jeweilige Vorschaltkomponente dazu ausgebildet sein, das mindestens eine elektronische Logiksignal vom jeweiligen Signaleingang und/oder der von der jeweiligen Vorschaltkomponente der Erfassungslogik bereitzustellen (beispielsweise an die Erfassungslogik zu übertragen), wenn (vorzugsweise genau dann wenn) das Steuersignal die Bereitstellung (beispielsweise die Übertragung) signalisiert oder angibt.
Die Erfassungsvorrichtung, beispielsweise die Erfassungslogik, kann dazu ausgebildet sein, das mindestens eine elektronische Logiksignal zu erfassen und/oder an eine nachfolgende elektronische Schaltung zu übertragen. Die nachfolgende elektronische Schaltung kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung oder ein Buskoppler sein.
Alternativ oder ergänzend kann das Erfassen des mindestens einen elektronischen Logiksignals durch die Erfassungsvorrichtung ein Übertragen, Weiterverarbeiten und/oder Empfangen des mindestens einen elektronischen Logiksignals umfassen.
Das Erfassen und/oder Bereitstellen des mindestens einen elektronischen Logiksignals kann jeweils zu einer Verlustleistung innerhalb der Erfassungsvorrichtung, beispielsweise der jeweiligen Vorschaltkomponente, führen. Die Verlustleistung kann eine Abwärme in der Erfassungsvorrichtung, beispielsweise an oder innerhalb der jeweiligen Vorschaltkomponente, erzeugen.
Das wahlweise Bereitstellen kann durch ein Schalten der Schaltkomponente erreicht werden. Ferner kann das wahlweise Bereitstellen ein elektronisches schließen des mindestens einen Signalpfads umfassen, wobei der mindestens eine Signalpfad zum wahlweisen Leiten des mindestens einen elektronischen Logiksignals ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann das wahlweise Bereitstellen auch als Schalten bezeichnet werden.
Eine Reduzierung der Verlustleistung der Erfassungsvorrichtung kann durch das wahlweise Bereitstellen des mindestens einen elektronischen Logiksignals erreicht werden. Ferner kann die Schalteinrichtung mittels des Steuersignal das wahlweise Bereitstellen steuern. Dabei können Ausführungsbeispiele der Erfassungsvorrichtung die elektronische Verlustleistung verringern, beispielsweise an dem Signaleingang und/oder der Vorschaltkomponente. Ferner kann eine Verlustleistung mittels des Steuersignals für die Erfassungsvorrichtung eingestellt werden.
Das mindestens eine elektronische Logiksignal kann mindestens einen Binärwert übertragen, wobei vorzugsweise mindestens ein erster Binärwert und ein zweiter Binärwert übertragen werden. Ferner kann der erste Binärwert beispielsweise einen Eins-Zustand (logische „1“) und der zweite Binärwert beispielsweise einen Null-Zustand (logische „0“) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das mindestens eine elektronische Logiksignal mehr als zwei Binärwerte übertragen.
Alternativ oder ergänzend kann das mindestens eine elektronische Logiksignal einen definierten Wertebereich für einen Spannungswert und/oder einen Stromwert zur Darstellung einer beispielsweise logischen „1“ und/oder einer logischen „0“ aufweisen. Vorzugsweise kann das mindestens eine elektronische Logiksignal einen definierten Wertebereich für einen Spannungswert bei einem festen oder minimalen Stromwert zur Darstellung, beispielsweise einer logischen „1“, aufweisen.
Ferner kann der definierte Wertebereich zur Darstellung, beispielsweise einer logischen „1“, einen Spannungswert zwischen 19 V und 30 V, beispielsweise 24 V, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der definierte Wertebereich zur Darstellung, beispielsweise einer logischen „1“, einen festen oder minimalen Stromwert von 3 mA umfassen.
Die Binärwerte des mindestens einen elektronischen Logiksignals können beispielsweise eine positive Logik oder eine negative Logik aufweisen. Ferner kann die Erfassungslogik eine positive Logik auswerten, bei der eine logische „1“ mit einem Spannungswert dargestellt und eine logische „0“ mit keiner Spannung (beispielsweise Spannung gleich Null oder gleich dem Bezugspotential) dargestellt ist. Alternativ kann die Erfassungslogik eine negative Logik auswerten, bei der eine logische „0“ mit einem (vorzugsweise positivem) Spannungswert dargestellt und eine logische „1“ mit keiner Spannung dargestellt ist.
Die Erfassungslogik kann beispielsweise eine programmierbare Steuervorrichtung, ein integrierter Schaltkreis oder ein dezentrales Erfassungsgerät umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Erfassungslogik dazu ausgebildet sein, die Funktion einer programmierbaren Steuervorrichtung, eines integrierten Schaltkreises oder eines dezentralen Erfassungsgerätes auszuführen. Ferner kann die programmierbare Steuervorrichtung eine speicherprogrammierbare Steuervorrichtung (SPS) sein.
Der Signalpfad kann zum Leiten des mindestens eines elektronischen Logiksignals ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Signalpfad einen wahlweise geschlossenen oder wahlweise schließbaren Stromkreis umfassen. Dabei kann der Signalpfad von dem Signaleingang und der Vorschaltkomponente (optional ferner der Erfassungslogik und/oder der Schaltkomponente) gebildet sein oder diese umfassen.
Der Signaleingang kann als ein Anschluss zum Aufnehmen des mindestens einen elektronischen Logiksignals ausgebildet sein. Ferner kann der Signaleingang beispielsweise eine Buchse oder einen Stecker zum Aufnehmen des mindestens einen elektronischen Logiksignals aufweisen.
Die Vorschaltkomponente kann eine elektronische Schaltung sein und/oder mindestens ein oder mehrere elektronische Bauteile umfassen. Die elektronischen Bauteile können passive und/oder aktive Bauteile umfassen. Alternativ oder ergänzend können die elektronischen Bauteile die elektronische Schaltung der Vorschaltkomponente bilden.
Die Schaltkomponente oder jede Schaltkomponente kann zum Schalten des mindestens einen Signalpfads bzw. des jeweiligen Signalpfads ausgebildet sein, vorzugsweise nach Maßgabe des Steuersignals. Ferner kann die Schaltkomponente einen Schaltmechanismus aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die Schaltkomponente auch als Schalter bezeichnet werden insbesondere kann die Schaltkomponente auch als elektrotechnischer Schalter bezeichnet werden.
Das Steuersignal kann beispielsweise ein Logiksignal umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Steuersignal die Schaltkomponente mittels eines Logiksignals steuern.
Die Schaltkomponente kann vorzugsweise mit der Vorschaltkomponente in Reihe geschaltet sein.
An den jeweiligen Signaleingang kann eine elektronische Schaltung oder ein elektronisches Gerät angeschlossen oder anschließbar sein, beispielsweise ein Feldgerät oder ein Sensor.
Jedes hierin genannte Ausführungsbeispiel ist für sich oder in Kombination mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs und/oder in Kombination mit einem jeden der weiteren Ausführungsbeispiele, offenbart oder realisierbar.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Schaltkomponente auf Grundlage des Steuersignals die mindestens eine Vorschaltkomponente wahlweise (beispielsweise in Reaktion auf das Steuersignal und/oder nach Maßgabe des Steuersignals) mit einem Bezugspotential verbinden (beispielsweise elektrisch leitend verbinden). Das Bezugspotential kann ein Bezugspotential des mindestens einen elektronischen Logiksignals (beispielsweise ein gemeinsames Bezugspotential aller Logiksignale) und/oder ein Bezugspotential der Erfassungsvorrichtung (beispielsweise ein Erdungspotential und/oder ein Massepotential) sein. Alternativ und ergänzend kann das Bezugspotential ein Bezugspotential des mindestens einen Signalpfads sein.
Das Steuersignal kann zum Ansteuern der Schaltkomponente verwendet werden. Auf Grundlage des Steuersignals kann die Schaltkomponente derart geschalten werden, dass wahlweise das Bezugspotential an der Vorschaltkomponente und/oder an der Erfassungslogik anliegt.
Mittels des Steuersignals kann ein wahlweises Bereitstellen des mindestens einen elektronischen Logiksignals gesteuert werden, beispielsweise indem der mindestens eine Signalpfad (vorzugsweise alle Signalpfade) zum Bereitstellen des Logiksignals mittels des Bezugspotentials geschalten wird.
Die Schaltkomponente kann einen Steuereingang aufweisen, der dazu ausgebildet ist, das Steuersignal zu empfangen. Der Steuereingang kann umfassen eine Leiterbahn (beispielsweise für eine integrierte Ausführung von Erfassungslogik und dem mindestens einen Signaleingang) oder einen Stecker bzw. eine Buchse (beispielsweise für ein Ausführungsbeispiel, bei dem der mindestens eine Signaleingang und die Schaltkomponente als Vorschaltvorrichtung ausgebildet sind).
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Schaltkomponente ein elektronisches Schaltelement umfassen. Alternativ oder Ergänzend kann die Schaltkomponente ein Halbleiter-Schaltelement umfassen.
Die Schaltkomponente kann auf Grundlage (vorzugsweise nach Maßgabe) des Steuersignals wahlweise elektrisch leitend oder elektrisch sperrend geschalten sein. Ferner kann aufgrund des Schaltens das mindestens eine elektronische Logiksignal der Vorschaltkomponente und/oder der Erfassungslogik wahlweise bereitgestellt sein, vorzugsweise nämlich zur Erfassung bereitgestellt wenn die Schaltkomponente elektrisch leitend geschaltet ist und/oder und nicht bereitgestellt wenn die Schaltkomponente elektrisch sperrend geschaltet ist.
Das elektronische Schaltelement kann, vorzugsweise mittels der Schaltkomponente, dazu ausgebildet sein das (vorzugsweise elektronische) Steuersignale zu verarbeiten. Alternativ oder ergänzend kann das elektronische Schaltelement beispielsweise binäre oder analoge Steuersignale verarbeiten.
Das elektronische Schaltelement kann beispielsweise ein elektronisches Schaltelement mit zwei galvanisch getrennten Stromkreisen umfassen. Beispielsweise kann das elektronische Schaltelement einen Optokoppler umfassen.
Alternativ oder ergänzend kann das elektronische Schaltelement einen Transistor (beispielsweise einen bipolaren Transistor oder einen Feldeffekttransistor) umfassen. Beispielsweise kann der Transistor (vorzugsweise der Feldeffekttransistor) als Schalter betrieben sein, vorzugsweise vom Steuersignal gesteuert sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vorschaltkomponente wenigstens ein Impedanzelement umfassen. Das Impedanzelement kann eine Schaltung (beispielsweise ein Netzwerk) von mindestens zwei Impedanzen (vorzugsweise mindestens einen Ohm'schen Widerstand und einer Kapazität) sein. Alternativ oder ergänzend kann das Impedanzelement dazu ausgebildet sein, eine Impedanz des jeweiligen Signalpfads anzupassen (beispielsweise eine Impedanz des jeweiligen Signaleingangs an die Erfassungslogik anzupassen). Alternativ oder ergänzend kann die Vorschaltkomponente ein Filterelement zum Filtern des jeweiligen elektronischen Logiksignals umfassen. Optional kann das Impedanzelement ferner als Filterelement ausgebildet sein.
Die Vorschaltkomponente kann mittels des Impedanzelements die Impedanz des mindestens einen Signalpfads an die an den Signaleingang angeschlossene elektronische Schaltung oder das elektronische Gerät anpassen. Alternativ oder ergänzend kann die Vorschaltkomponente mittels des Filterelements beispielsweise das mindestens eine elektronische Logiksignal glätten.
Das Impedanzelement kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Impedanz des mindestens einen Signalpfads in Bezug zu einer an dem Signaleingang angeschlossenen Schaltung einzustellen oder anzupassen. Alternativ oder ergänzend kann mit der Impedanz beispielsweise ein Stromwert oder ein Spannungswert des mindestens einen elektronischen Logiksignals eingestellt oder angepasst sein. Ferner kann mit dem Filterelement beispielsweise das mindestens eine elektronische Logiksignal geglättet werden, um das Erfassen des mindestens einen elektronischen Logiksignals zu verbessern, beispielsweise für ein zuverlässiges oder robustes Erfassen.
Das Impedanzelement kann beispielsweise die Impedanz des mindestens einen Signalpfads (vorzugsweise des Signaleingangs) derart anpassen, dass ein fester oder minimaler Stromwert und/oder ein fester, minimaler und/oder maximaler Spannungswert eingestellt ist, beispielsweise zur Repräsentation der logischen „1“. Alternativ oder ergänzend kann das Impedanzelement dazu ausgebildet sein, einen festen oder minimalen Stromwert der Erfassungslogik (beispielsweise zur Repräsentation der logischen „1“) bereitzustellen.
Das Filterelement kann beispielsweise eine Leistung des mindestens einen elektronischen Logiksignals stabilisieren. Alternativ oder ergänzend kann das Filterelement beispielsweise ungewollte Frequenzen des mindestens einen elektronischen Logiksignals begrenzen oder dämpfen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das mindestens eine elektronische Logiksignal einen Strom, I, (beispielsweise den festen oder minimalen Strom, vorzugsweise als Nennstrom) und ein Spannungsfenster (beispielsweise den minimalen Spannungswert und/oder den maximalen Spannungswert, vorzugsweise als Nennspannung) aufweisen. Ferner kann das Spannungsfenster eine untere Spannungsgrenze, U1, (d.h. den minimalen Spannungswert) und eine obere Spannungsgrenze, U2, (d.h. den oberen oder maximalen Spannungswert) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Impedanzelement am Signaleingang einen Widerstand (vorzugsweise einen Eingangswiderstand) bestimmen. Ferner kann der Widerstand durch das Verhältnis von U1 zu I bestimmt sein. Weitergehend kann das Impedanzelement dazu ausgebildet sein, eine Verlustleistung von U2² . I / U1 aufzunehmen und/oder eine entsprechende Wärmeleistung abzuführen, vorzugsweise für eine durch das Steuersignal bestimmte Zeitdauer.
Das Verhältnis von Spannung U1 zu Strom I kann einen Eingangswiderstand des jeweiligen Signalpfads und/oder der jeweiligen Vorschaltkomponente und/oder des jeweiligen Signaleingangs bestimmen. Der Eingangswiderstand kann die Spannung und/oder den Strom bestimmen, beispielsweise zur Repräsentation der logischen „1“. Alternativ oder ergänzend kann das Impedanzelement eine Eingangsimpedanz des jeweiligen Signalpfads und/oder der jeweiligen Vorschaltkomponente und/oder des jeweiligen Signaleingangs bestimmen.
Das Spannungsfenster zwischen U1 und U2 kann ferner einem Eins-Zustand (logische „1‟) des mindestens einen elektronischen Logiksignals entsprechen, d.h. zur Repräsentation der logischen „1“. Alternativ kann das Spannungsfenster zwischen U1 und U2 einen Null-Zustand (logische „0“) des mindestens einen elektronischen Logiksignals entsprechen, d.h. zur Repräsentation der logischen „0“.
Das Impedanzelement kann einen Einfluss auf eine Verlustleistung der Erfassungsvorrichtung haben. Ferner kann die Verlustleistung aus einem Verhältnis des Eingangswiderstandes oder der Eingangsimpedanz zu einem Strom oder einer Spannung des mindestens einen elektronischen Logiksignals resultieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Vorschaltkomponente eine Übertragungskomponente aufweisen. Ferner kann die Übertragungskomponente das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem jeweiligen Signaleingang (vorzugsweise dem jeweiligen Impedanzelement oder Filterelement) und der Erfassungslogik (optional wahlweise) übertragen.
Die Übertragungskomponente kann beispielsweise das mindestens eine elektronische Logiksignal von dem mindestens einen Signalpfad zu der Erfassungslogik übertragen. Ferner kann die Übertragungskomponente den mindestens einen Signalpfad mit der Erfassungslogik signaltechnisch verbinden.
Die Übertragungskomponente kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, das mindestens eine elektronische Logiksignal von dem mindestens einen Signalpfad (vorzugsweise von der jeweiligen Vorschaltkomponente) zu der Erfassungslogik zu übertragen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die jeweilige Übertragungskomponente dazu ausgebildet sein, das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem Impedanzelement beziehungsweise dem Filterelement und der Erfassungslogik (optional wahlweise) zu übertragen.
Die jeweilige Übertragungskomponente kann dazu ausgebildet sein, das jeweilige elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik zu übertragen, beispielsweise aus dem jeweiligen Signalpfad auszukoppeln.
Die jeweilige Übertragungskomponente kann dem jeweiligen Impedanzelement und/oder dem jeweiligen Filterelement (beispielsweise in Richtung einer Signalrichtung) nachgeschaltet sein. Alternativ oder ergänzend kann die jeweilige Übertragungskomponente parallel und/oder in Reihe dem jeweiligen Impedanzelement und/oder dem jeweiligen Filterelement nachgeschaltet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Übertragungskomponente dazu ausgebildet sein, das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem Impedanzelement beziehungsweise dem Filterelement und der Erfassungslogik galvanisch zu entkoppeln. Die Übertragungskomponente kann dazu ausgebildet sein, das mindestens eine elektronische Logiksignal galvanisch von dem mindestens einen Signalpfad zu der Erfassungslogik entkoppelt zu übertragen.
Die Übertragungskomponente kann einen Optokoppler und/oder einen Transformator zum galvanischen Entkoppeln umfassen. Dabei kann die Übertragungskomponente Wechselwirkungen oder Störungen zwischen der Erfassungslogik und dem mindestens einen Signalpfad verhindern oder wenigstens vermindern.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Signalpfad jeweils eine Anzeigekomponente umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Anzeigekomponente dazu ausgebildet sein, das jeweilige elektronische Logiksignals anzuzeigen, beispielsweise visuell auszugeben.
Die Anzeigekomponente kann von dem jeweiligen elektronischen Logiksignal angesteuert und/oder geschalten werden. Alternativ oder ergänzend kann die Anzeigekomponente dazu ausgebildet sein, das Bereitstellen des jeweiligen Logiksignals an der Erfassungslogik anzuzeigen (vorzugsweise falls das jeweilige Logiksignal eine logische „1“ repräsentiert).
Die Anzeigekomponente kann beispielsweise ein Leuchtmittel, vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED) oder eine (vorzugsweise auflösende) Bildschirmeinheit umfassen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Erfassungsvorrichtung mehrere der Signalpfade umfassen. Ferner können die mehreren Signalpfade jeweils einen Signaleingang und eine Vorschaltkomponente aufweisen. Weiterhin kann der jeweilige Signaleingang und die jeweilige Vorschaltkomponente dazu ausgebildet sein, das am jeweiligen Signaleingang anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik zum Erfassen wahlweise bereitzustellen.
Die mehreren Signalpfade können zum Übertragen mehrerer elektronischer Logiksignal ausgebildet sein. Ferner können die mehreren Signalpfade jeweils einen Signaleingang, eine Vorschaltkomponente, eine Übertragungskomponente und/oder eine Anzeigekomponente aufweisen. Ferner können mittels der mehreren Signalpfade unterschiedliche Logiksignale zu der Erfassungslogik übertragen werden.
Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine ungerade oder eine gerade Anzahl von Signalpfaden aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die Erfassungseinrichtung vier oder mehr Signalpfade aufweisen.
Die Schaltkomponente kann dazu ausgebildet sein, das Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals an der Erfassungslogik (vorzugsweise einheitlich für alle Logiksignale) zu steuern.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Schaltkomponente die mehreren Vorschaltkomponenten zeitgleich (vorzugsweise wahlweise und/oder nach Maßgabe des Steuersignals) mit dem Bezugspotential verbinden.
Alternativ oder ergänzend kann die Schaltkomponenten die mehreren Vorschaltkomponenten wahlweise mit einem gemeinsamen Bezugspotential aller elektronischen Logiksignale und/oder aller Signalpfade verbinden.
Die Schaltkomponente kann die mehreren Vorschaltkomponenten mit einem Eingang der Schaltkomponente verbinden. Ferner kann die Schaltkomponente die mehreren Vorschaltkomponenten in einem (vorzugsweise nach Maßgabe des Steuersignals) geschalteten Zustand der Schaltkomponente mit dem Bezugspotential verbinden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Erfassungslogik dazu ausgebildet sein, das Steuersignal zu erzeugen. Ferner kann das Steuersignal einen Takt des Bereitstellens des mindestens einen elektronischen Logiksignals angeben.
Das Steuersignal kann von der Erfassungslogik erzeugt werden und die Schaltkomponente ansteuern. Alternativ oder ergänzend kann das Steuersignal und/oder die Schaltkomponente gemäß dem Steuersignal getaktet geschalten sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Erfassungslogik das Steuersignal innerhalb einer Signalperiode des mindestens einen elektronischen Logiksignals erzeugen.
Die Erzeugung des Steuersignals während der Signalperiode kann die Schaltkomponente derart ansteuern, dass das mindestens eine elektronische Logiksignal innerhalb der Signalperiode von der jeweiligen Vorschaltkomponente bereitgestellt ist und/oder innerhalb einer Teilperiode der Signalperiode von der Erfassungslogik erfasst ist.
Die Signalperiode kann auch als Signaldauer bezeichnet werden. Alternativ oder ergänzend kann die Signalperiode den gesamten Zeitraum des mindestens einen elektronischen Logiksignals umfassen. Ferner kann die Signalperiode den Zeitraum des mindestens einen elektronischen Logiksignals definieren.
Das mindestens eine elektronische Logiksignal kann während der Signalperiode definiert sein.
Die Erfassungslogik kann das Steuersignal zum Bereitstellen des mindestens einen elektronischen Logiksignals innerhalb der Signalperiode erzeugen und ausgeben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Steuersignal einen Tastgrad in Bezug zu der Signalperiode von kleiner oder gleich 50 %, oder von kleiner oder gleich 10 %, oder von kleiner oder gleich 1 %, oder von kleiner oder gleich 0,1 % aufweisen.
Das Steuersignal kann eine geringere oder kürzere Signaldauer (die als Teilintervall bezeichnet werden kann) als die Signaldauer (die als Signalperiode bezeichnet werden kann) des mindestens einen elektronischen Logiksignals aufweisen. Das Verhältnis der Signaldauer des Steuersignals zu der Signaldauer des mindestens einen elektronischen Logiksignals kann auch als Tastgrad bezeichnet werden (vorzugsweise unabhängig davon, ob das mindestens eine elektronische Logiksignal einer periodisch erzeugt und/oder periodisch erfasst ist).
Ferner kann das Steuersignal die Schaltkomponente während einer Signaldauer des mindestens einen elektronischen Logiksignals schalten, beispielsweise genau einmal einschalten. Alternativ oder ergänzend kann mittels des Steuersignals das mindestens eine elektronische Logiksignal für die Signaldauer des Steuersignals der Erfassungslogik bereitgestellt werden. Eine Dauer der Bereitstellung kann gleich oder kleiner als die Signaldauer des mindestens einen elektronischen Logiksignals sein.
Der Tastgrad kann eine Signaldauer des Steuersignals in Verhältnis zu einer Signaldauer beispielsweise des mindestens einen elektronischen Logiksignals beschreiben. Ferner kann der Tastgrad den Unterschied zwischen der (vorzugsweise kürzeren) Signaldauer des Steuersignals zu der (vorzugsweise längeren) Signaldauer beispielsweise des mindestens einen elektronischen Logiksignals beschreiben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Erfassungslogik das Steuersignal außerhalb eines Einschwingvorganges des erfassten oder zu erfassenden mindestens einen elektronischen Logiksignals erzeugen.
Der Einschwingvorgang kann mit einer steigenden Flanke des mindestens einen elektronischen Logiksignals beginnen. Alternativ oder ergänzend kann der Einschwingvorgang eine Zeit der Signalperiode beschreiben, in der ein Ist-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals um einen Soll-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals schwingt. Alternativ oder ergänzend kann der Einschwingvorgang eine Zeit der Signalperiode beschreiben, in der ein Ist-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals größer oder insbesondere kleiner im Vergleich zu einem Soll-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals ist. Ferner kann die Schwingung des Soll-Werts über den Verlauf der Signalperiode abnehmen. Beispielsweise kann der Einschwingvorgang mittels einer Sprungantwort beschrieben werden. Ferner kann der Einschwingvorgang einen aperiodischen Grenzfall (beispielsweise des Filterelements oder des Signalpfads) betreffen.
Das Steuersignal kann außerhalb eines Einschwingvorgangs erzeugt werden, wobei außerhalb des Einschwingvorgangs ein Ist-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals wenigstens in Teilen gleich einem Soll-Wert des mindestens einen elektronischen Logiksignals ist. Ferner kann mithilfe des IstWerts der wenigstens in Teilen gleich des Soll-Werts ist, ein Erfassen des mindestens einen elektronischen Logiksignals verbessert werden, wobei die Gleichheit (wenigstens in Teilen) des Ist-Wertes zu dem Soll-Wert zu einer Minimierung eines möglichen Erfassungsfehler des Binärsignals führt.
Ferner kann eine abfallende Flanke des Steuersignals einem Ende der Signalperiode des mindestens einen elektronischen Logiksignals entsprechen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Blockdarstellung einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2 ein schematischer Signalverlauf mindestens eines elektronischen Logiksignals im zeitlichen Bezug zu einem Steuersignal.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals.
Hierin können Bezugszeichen der Form XYZ.1, XYZ.2, etc. verschiedene Instanzen desselben Merkmals XYZ bezeichnen. Die Instanzen XYZ.1, XYZ.2, etc. können baugleich sein und/oder dieselbe Funktionalität aufweisen. Alternativ oder ergänzend können Instanzen XYZ.j und ABC.j verschiedener Merkmale XYZ bzw. ABC mit der derselben Instanzen-Nummer j demselben Signalpfad 104.j zugeordnet sein.
Die Erfassungsvorrichtung 100 umfasst eine Erfassungslogik 102, sowie mindestens einen Signalpfad 104, beispielsweise einen ersten Signalpfad 104, einen zweiten Signalpfad 104, einen dritten Signalpfad 104 und optional einen vierten Signalpfad 104.
Vorzugsweise weist mindestens einer der Signalpfade 104.j (beispielsweise jeder der Signalpfade 104.j) einen zugehörigen Signaleingang 106.j, eine zugehörige Vorschaltkomponente 108.j und/oder eine zugehörige Anzeigekomponente 202.j auf. Beispielsweise weist der erste Signalpfad 104 einen ersten Signaleingang 106, eine erste Vorschaltkomponente 108 und eine erste Anzeigekomponente 202 auf. Ferner weist der zweite Signalpfad 104 einen zweiten Signaleingang 106, eine zweite Vorschaltkomponente 108 und eine zweite Anzeigekomponente 202 auf. Ferner weist der dritte Signalpfad 104 einen dritten Signaleingang 106, eine dritte Vorschaltkomponente 108 und eine dritte Anzeigekomponente 202 auf. Ferner weist der vierte Signalpfad 104 einen vierten Signaleingang 106, eine vierte Vorschaltkomponente 108 und eine vierte Anzeigekomponente 202 auf.
Vorzugsweise weist mindestens eine der Vorschaltkomponenten 108.j (beispielsweise jede der Vorschaltkomponenten 108.j) eine zugehörige Übertragungskomponente 108.j, ein zugehöriges Impedanzelement und/oder ein zugehöriges Filterelement auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erste Vorschaltkomponente 108 eine erste Übertragungskomponente 108, ein erstes Impedanzelement und/oder ein erstes Filterelement auf. Die zweite Vorschaltkomponente 108 weist ferner eine zweite Übertragungskomponente 108, ein zweites Impedanzelement und/oder ein zweites Filterelement auf. Die dritte Vorschaltkomponente 108 weist ferner eine dritte Übertragungskomponente 108, ein drittes Impedanzelement und/oder ein drittes Filterelement auf. Die vierte Vorschaltkomponente 108 weist ferner eine vierte Übertragungskomponente 108, ein viertes Impedanzelement und/oder ein viertes Filterelement auf.
Vorzugsweise überträgt mindestens einer, vorzugsweise jeder Signalpfad 104.j ein jeweiliges elektronisches Logiksignal von dem zugehörigen Signaleingang 106.j über das zugehörige Impedanzelement und/oder das zugehörige Filterelement an die zugehörige Übertragungskomponente 200. Die zugehörige Übertragungskomponente 200 übertrag das jeweilige elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik 102. Beispielsweise überträgt dabei der erste Signalpfad 104 ein erstes elektronisches Logiksignal von dem ersten Signaleingang 106 über das Impedanzelement und das Filterelement an die erste Übertragungskomponente 200. Die erste Übertragungskomponente 200 übertrag das erste elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik 102. Ferner überträgt der zweite Signalpfad 104 ein zweites elektronisches Logiksignal von dem zweiten Signaleingang 106 über das Impedanzelement und das Filterelement an die zweite Übertragungskomponente 200. Die zweite Übertragungskomponente 200 Übertrag das zweite elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik 102. Ferner überträgt der dritte Signalpfad 104 ein drittes elektronisches Logiksignal von dem dritten Signaleingang 106 über das Impedanzelement und das Filterelement an die dritte Übertragungskomponente 200. Die dritte Übertragungskomponente 200 Übertrag das dritte elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik 102. Dabei überträgt der vierte Signalpfad 104 ein viertes elektronisches Logiksignal von dem vierten Signaleingang 106 über das Impedanzelement und das Filterelement an die vierte Übertragungskomponente 200. Die vierte Übertragungskomponente 200 übertrag das vierte elektronische Logiksignal an die Erfassungslogik 102.
Weiterhin weist die Erfassungsvorrichtung 100 eine Schaltkomponente 110 auf, die mindestens einen der Signalpfade 104.j (beispielsweise jeden der Signalpfade 104.j), vorzugsweise mindestens eine der Vorschaltkomponenten 108.j (beispielsweise jede der Vorschaltkomponenten 108.j), mit einem (beispielsweise gemeinsamen) Bezugspotential verbindet zur wahlweisen Bereitstellung des jeweiligen Logiksignals an die Erfassungslogik 102 nach Maßgabe des Steuersignals. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Erfassungsvorrichtung 100 eine Schaltkomponente 110 auf, die dazu ausgebildet ist, den ersten Signalpfad 104, den zweiten Signalpfad 104, den dritten Signalpfad 104 und den vierten Signalpfad 104 mit einem gemeinsamen Bezugspotential zu verbinden. Das gemeinsame Bezugssignal kann das Bezugspotential (beispielsweise zur Repräsentation einer logischen „0“) des ersten elektronischen Logiksignals, des zweiten elektronischen Logiksignals, des dritten elektronischen Logiksignals und des vierten elektronischen Logiksignals sein.
Die Erfassungslogik 102 ist mit der Schaltkomponente 110 schaltungstechnisch verbunden zur Übertragung des Steuersignals. Die Erfassungslogik 102 kann mittels der schaltungstechnischen Verbindung die Schaltkomponente 110 schalten nach Maßgabe des Steuersignals.
Die Schaltkomponente 110 weist beispielsweise einen Optokoppler auf, der aus einem Leuchtmittel und einem elektronischen Schaltelement aufgebaut ist. Dabei steuert das Leuchtmittel das elektronische Schaltelement und bildet die Schaltkomponente 110 als einen Schalter aus.
Das jeweilige Impedanzelement ist gebildet aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand. Das Impedanzelement bildet jeweils aus dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand eine jeweilige Eingangsimpedanz des jeweiligen Signalpfades 104.j. Die jeweilige Eingangsimpedanz kann näherungsweise einer Pfadimpedanz des jeweiligen Signalpfades 104.j entsprechen. Daher fällt an dem jeweiligen Impedanzelement nahezu die vollständige Verlustleistung des jeweiligen Signalpfades 104.j ab, welche aus dem Verhältnis des Quadrats der Spannung des jeweiligen elektronischen Logiksignals zur Pfadimpedanz des jeweiligen Signalpfades 104.j bestimmt ist.
Die Erfassungsvorrichtung 100 kann im Betrieb eine Verlustleistung in dem jeweiligen Signalpfades 104.j von im Maximalfall U_max ² / R aufweisen. Dabei kann R die Impedanz des zugehörigen Signaleingangs 106.j und/oder des jeweiligen Signalpfads 104.j sein. Die Spannung Umax kann die Spannungsgrenze U2, d.h. der obere oder maximale Spannungswert oder die obere Grenze des Spannungsfensters sein.
Das jeweilige Filterelement kann einen Kondensator und wenigstens den ersten Widerstand oder den zweiten Widerstand des jeweiligen Signalpfades 104.j umfassen.
Die jeweilige Übertragungskomponente 200.j weist einen Optokoppler auf. Der Optokoppler umfasst ein Leuchtmittel zur Erzeugung eines Lichtsignals und ein lichtempfindliches elektronisches Schaltelement, das dazu angeordnet ist, das Lichtsignal zu erfassen. Damit überträgt der jeweilige Optokoppler das jeweilige elektronische Logiksignal von dem jeweiligen Signalpfad zu der Erfassungslogik, d.h. zur Bereitstellung des Logiksignals an die Erfassungslogik. Das Lichtsignal kann genau dann erzeugt sein, wenn das Logiksignal eine logische „1“ repräsentiert und das Steuersignal die Bereitstellung des Logiksignals steuert.
Die jeweilige Anzeigekomponente 202.j umfasst ein Leuchtmittel, das dazu ausgebildet ist, das jeweilige elektronischen Logiksignals anzuzeigen, beispielsweise genau dann, wenn das Logiksignal eine logische „1“ repräsentiert und das Steuersignal die Bereitstellung des Logiksignals steuert.
Ausführungsbeispiele der Erfassungsvorrichtung 100 können, beispielsweise in der Automatisierungstechnik, zur Erfassung einer Reihe von unterschiedlichen Logiksignalen eingesetzt werden. Die Logiksignale können mittels der Erfassungsvorrichtung 100 erfasst und in Daten gewandelt werden. Alternativ oder ergänzend können Daten als Logiksignale mittels der Erfassungsvorrichtung 100 erfasst werden.
Die Mehrzahl der erfassten Logiksignale sind einfache binäre Informationen, die beispielsweise nach der Norm EN 61131-2 in Form eines Spannungssignals mit typisch 0V für eine logische „0“ (FALSE) und typisch 24V für eine logische „1“ (TRUE) festgelegt sind. Weiter ist in der Norm festgelegt, dass im Falle der logischen „1“ ein Strom von ca. I=3 mA fließen muss, um eine gewisse Störfestigkeit gewährleisten zu können. Dieses wird üblicherweise über eine entsprechende Eingangsimpedanz im Gerät sichergestellt. Da der Bereich der logischen „1“ in einem Spannungsbereich von ca. U1=19V bis etwas über U2=30V definiert ist, ist die Impedanz üblicherweise so gewählt, dass der minimale Strom I in jedem Fall, eben auch bei der geringsten erlaubten Spannung, sichergestellt werden kann.
Ausführungsbeispiele ermöglichen aufgrund der wahlweisen Bereitstellung des Logiksignals an die Erfassungslogik die damit verbundene Verlustleistung je Kanal (d.h. im Maximalfall U_max ²/R) zeitlich einzuschränken nach Maßgabe des Steuersignals. Dadurch kann die Erfassungsvorrichtung einen allgemeinen Trend zur Miniaturisierung bzw. zu Geräten in hoher Schutzart mit wenigen Möglichkeiten zur Wärmeabfuhr und/oder zusätzlichen Anforderungen nach immer weiter definierten Temperaturbereichen für den Betrieb solcher Geräte erfüllen. So können Ausführungsbeispiele der Erfassungsvorrichtung 100 ermöglichen, dass trotz einer höheren Temperaturanforderung und/oder einer größeren Anzahl von Kanälen und/oder einer kleineren Bauform kein sogenanntes Derating die Möglichkeiten der Erfassung einschränkt.
Ausführungsbeispiele der Erfassungsvorrichtung 100 können das mindestens eine Logiksignale diskontinuierlich oder zyklisch, vorzugsweise periodisch, erfassen, beispielsweise da die verwendeten Geräte zur Weiterverarbeitung (etwa eine Steuerung oder SPS) und/oder die Datenverbindung zwischen der Erfassungsvorrichtung 100 und dem verwendeten Gerät zur Weiterverarbeitung das mindestens eine Logiksignal zyklisch verarbeiten, beispielsweise in zeitlich festgelegten Abständen. Eine Periodizität der Erfassung (d.h. die Signalperiode) kann im Bereich von 100 µs (Mikrosekunden) oder einigen 100 µs bis zu 1 ms (Millisekunde) oder mehreren ms sein.
Die sichere Erfassung (beispielsweise eine Abtastung) des bereitgestellten Logiksignales kann mittels der Erfassungslogik 102 in einem Bruchteil der Signalperiode, beispielsweise innerhalb weniger µs erfolgen. In der restlichen Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Erfassungen (beispielsweise zwei Abtastungsintervallen) wird das Logiksignal (beispielsweise von der Erfassungslogik 102) nicht verarbeitet.
Indem Ausführungsbeispiele der Erfassungsvorrichtung 102 einen Stromfluss in jeweiligen Signaleingängen 106.j zur Bereitstellung des Logiksignals nach Maßgabe des Steuersignals nur für die zum Erfassen (beispielsweise zur Abtastung) relevanten Zeitpunkt oder Zeitintervall sicherstellt, kann die durchschnittliche Verlustleistung über das Verhältnis (d.h. den Tastgrad) von Signalperiode (beispielsweise eine Zykluszeit) und Teilperiode zur Erfassung (beispielsweise einer Abtastdauer) reduziert werden.
Die Reduktion oder der Tastgrad kann einen erheblichen Unterschied (beispielsweise einen Faktor 10 bis 1000 oder mehr als 1000) ausmachen. Dadurch können Ausführungsformen der Erfassungsvorrichtung 100 das Problem der Wärmeabfuhr beseitigt. Zu diesem Zweck kann die jeweilige Erfassungslogik 102 so erweitert werden, dass der Stromfluss mittels einer entsprechend erweiterten Erfassungslogik und der Schaltkomponente 110 (beispielsweise dem lichtempfindlichen Transistor in der Schaltkomponente 110) unterbrochen werden kann. Die zeitliche Steuerung des Schaltelementes kann mittels des Steuersignals aus der Erfassungslogik 102 ist gesteuert sein, dass sichergestellt ist, dass sich der Stromfluss zur Bereitstellung des Logiksignals im Zeitpunkt oder Zeitintervall der Signalerfassung in einem eingeschwungenen Zustand befindet.
Die 2 zeigt schematisch Beispiele von Spannungsverläufen. Eine Signalperiode kann dem Zeitintervall von t₀ bis t₂ entsprechen. Die Spannung U_P ist ein Beispiel eines zu erfassenden Logiksignals sein.
Auf derselben Zeitachse t ist in 2 ein Beispiel des Steuersignals U_S zum Ansteuern der Schaltkomponente 110 gezeigt. Das Teilintervall zur Bereitstellung und/oder Erfassung (beispielsweise Abtastung) des Logiksignals kann dem Zeitintervall von t₁ bis t₂ entsprechen, in welchem das Steuersignal gesetzt ist.
Das Teilintervall mit einer Dauer von t₁ bis t₂ ist kurz (beispielsweise ein 1/10 bis 1/1000 oder weniger) im Vergleich zur Signalperiode des elektronischen Logiksignals, d.h. der Dauer von t₀ bis t₂.
In dem in 2 gezeigten Beispiel weist die Signalperiode des Steuersignals und das elektronischen Logiksignals eine positive Logik auf. In Varianten jedes Ausführungsbeispiels kann das elektronischen Logiksignals und/oder das Steuersignal eine negative Logik ausweisen.
Die Signalperiode kann auch als Systemzyklus bezeichnet werden.
In dem in 2 gezeigten Beispiel endet das Teilintervall der Bereitstellung mit der Signalperiode, d.h. beide zum Zeitpunkt t₂. In Varianten jedes Ausführungsbeispiels kann das Teilintervall der Bereitstellung innerhalb der Signalperiode sein.
Vorzugsweise beginnt das Teilintervall der Bereitstellung nicht zeitgleich mit der Signalperiode. Das Steuersignal zur Bereitstellung wird außerhalb des Einschwingvorgangs oder im Wesentlichen nach erfolgtem Einschwingvorgang erzeugt. In 2 ist schematisch ein Beispiel einer Änderung des Logiksignals am Anfang der Signalperiode gezeigt, beispielsweise als Folge einer tatsächlichen Änderung des Logiksignals oder als Folge des Einschwingvorgangs und/oder (im Vergleich zum Zeitpunkt t₁) kurz nach dem Zeitpunkt t₀.
Die Signalperiode des Steuersignals weist einen Tastgrad im Verhältnis zu der Signalperiode des elektronischen Logiksignals auf. Indem das Teilintervall des Steuersignals den Stromfluss zur Bereitstellung des elektronischen Logiksignals nur zu einem Teil der Signalperiode des elektronischen Logiksignals aktiviert, wird die Verlustleistung auf einen entsprechenden Teil reduziert.
Durch den Tastgrad kann jeweils die Schaltkomponente im Verhältnis des Teilintervalls des Steuersignals zu der Signalperiode des elektronischen Logiksignals geschalten werden. Im Hinblick auf 1 kann durch ein derartiges Schalten der Schaltkomponente 110 das Teilintervall, d.h. die Dauer der Bereitstellung und/oder die Erfassungsdauer des elektronischen Logiksignals gesteuert oder eingestellt werden. Durch diese Steuerung oder Einstellung der Bereitstellungsdauer oder Erfassungsdauer kann die Verlustleistung innerhalb einer Vorschaltkomponente reduziert werden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder eine bestimmte Anwendung an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: Erfassungsvorrichtung
102: Erfassungslogik
104: Signalpfad
106: Signaleingang
108: Vorschaltkomponente
110: Schaltkomponente
200: Übertragungskomponente
202: Anzeigekomponente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6605957 B1 [0002]
EP 1770457 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm EN 61131-2 [0100]

Claims

Erfassungsvorrichtung (100) zum Erfassen mindestens eines elektronischen Logiksignals, umfassend eine Erfassungslogik (102) und mindestens einen Signalpfad (104) des mindestens einen elektronischen Logiksignals, wobei der mindestens eine Signalpfad (104) jeweils einen Signaleingang (106) und eine Vorschaltkomponente (108) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das am jeweiligen Signaleingang (106) anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik (102) zum Erfassen bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (100) eine Schaltkomponente (110) aufweist, die dazu ausgebildet ist, auf Grundlage eines Steuersignals der Erfassungslogik (102) die mindestens eine Vorschaltkomponente (108) zum wahlweisen Bereitstellen des jeweiligen elektronischen Logiksignals zu steuern.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Schaltkomponente (110) auf Grundlage des Steuersignals die mindestens eine Vorschaltkomponente (108) wahlweise mit einem Bezugspotential verbindet, vorzugsweise einem Bezugspotential des mindestens einen elektronischen Logiksignals.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Schaltkomponente (110) ein elektronisches Schaltelement, vorzugsweise ein Halbleiter-Schaltelement, umfassen kann.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorschaltkomponente (108) wenigstens ein Impedanzelement zum Anpassen einer Impedanz des jeweiligen Signalpfads (104) und/oder ein Filterelement zum Filtern des jeweiligen elektronischen Logiksignals aufweist.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine elektronische Logiksignal einen Strom, I, und ein Spannungsfenster aufweist, wobei das Spannungsfenster eine untere Spannungsgrenze, U1, und eine obere Spannungsgrenze, U2, umfasst, und das Impedanzelement am Signaleingang (106) einen Widerstand bestimmt, der durch das Verhältnis von U1 zu I bestimmt ist, und wobei das Impedanzelement dazu ausgebildet ist, eine Verlustleistung von U2² · I / U1 aufzunehmen.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Vorschaltkomponente (108) eine Übertragungskomponente (200) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem jeweiligen Signaleingang (106) und der Erfassungslogik (102) wahlweise zu übertragen.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4 bis 6, wobei die jeweilige Übertragungskomponente (200) dazu ausgebildet ist, das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem Impedanzelement beziehungsweise dem Filterelement und der Erfassungslogik (102) wahlweise zu übertragen.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Übertragungskomponente (200) dazu ausgebildet ist, das jeweilige elektronische Logiksignal zwischen dem Impedanzelement beziehungsweise dem Filterelement und der Erfassungslogik (102) galvanisch zu entkoppeln.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der mindestens eine Signalpfad (104) jeweils eine Anzeigekomponente (202) umfasst, die dazu ausgebildet ist, das jeweilige elektronische Logiksignals anzuzeigen.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Erfassungsvorrichtung (100) mehrere der Signalpfade (104) umfasst, die jeweils einen Signaleingang (106) und eine Vorschaltkomponente (108) aufweisen, die jeweils dazu ausgebildet sind, das am jeweiligen Signaleingang (106) anliegende elektronische Logiksignal der Erfassungslogik (102) zum Erfassen wahlweise bereitzustellen.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei die Schaltkomponente (110) die mehreren Vorschaltkomponenten (108) zeitgleich wahlweise mit einem Bezugspotential verbindet, vorzugsweise einem gemeinsamen Bezugspotential aller elektronischen Logiksignale.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Erfassungslogik (102), dazu ausgebildet ist, das Steuersignal zu erzeugen, wobei das Steuersignal einen Takt des Bereitstellens des mindestens einen elektronischen Logiksignals angibt.
Erfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Erfassungslogik (102) das Steuersignal innerhalb einer Signalperiode des mindestens einen elektronischen Logiksignals erzeugt.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei das Steuersignal einen Tastgrad in Bezug zu der Signalperiode von kleiner oder gleich 50 % aufweist, vorzugsweise einen Tastgrad in Bezug zu der Signalperiode von kleiner oder gleich 10 % aufweist, vorzugsweise einen Tastgrad in Bezug zu der Signalperiode von kleiner oder gleich 0,1 % aufweist.
Erfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Erfassungslogik (102) das Steuersignal außerhalb eines Einschwingvorganges des erfassten mindestens einen elektronischen Logiksignals erzeugt.