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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Überwachung
einer Mehrzahl von Stellungen eines bewegten Teiles gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Es gibt verschiedene Anwendungsgebiete der
Technik, auf denen festgestellt werden muß, ob sich ein bewegtes Teil
bei einer einer Mehrzahl vorgegebener Stellungen befindet. Beispiele
sind nicht nur bewegte Maschinenteile sondern insbesondere auch
Stellungen von Türen,
mit denen der Zugang zu einem Gefahrenbereich zu Reparatur-, Wartungs- oder
Versorgungszwecken freigegeben werden kann, welche aber normalerweise
den Zugang zum Gefahrenbereich unmöglich machen.
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Zur Detektion des bewegten Teiles
bei der Mehrzahl von Stellungen des bewegten Teiles wurden bisher
getrennte Sensoren verwendet. Für
jede zu detektierende Stellung war ein feststehendes Sensorteil
und ein mit dem bewegten Teil mitbewegtes Sensorteil vorgesehen.
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Insbesondere dann, wenn die Sensorteile hohen
Sicherheitsanforderungen genügen
müssen, sind
diese Sensoranordnungen teuer.
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Durch die vorliegende Erfindung soll
daher eine Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 angegeben werden, welche die Detektion der Gegenwart
eines bewegten Teiles bei einer Mehrzahl von Stellungen bei geringerem
baulichem Aufwand gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Sensoranordnung mit den im Anspruch 1 Merkmalen.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung
wird nur ein einziges feststehendes Sensorteil verwendet, welches
zum Empfang unterschiedlicher Identifizierungssignale ausgebildet
ist, von denen jeweils eines von einem der Mehrzahl bewegter Sensorteile
erzeugt wird.
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Dadurch, daß man nur ein einziges feststehendes
Sensorteil hat, spart man nicht nur den Aufwand für die anderen
feststehenden Sensorteile, auch die Installation einer derartigen
Sensoranordnung ist vereinfacht, da nur ein feststehendes Sensorteil
verkabelt werden muß.
Aus dem gleichen Grunde ist auch die Wartung und Kontrolle der Sensoranordnung
vereinfacht.
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In der Regel lassen sich bewegte
Sensorteile konstruieren, die keine eigene Energieversorgung benötigen oder
nur geringen Energiebedarf haben. In diesem Falle braucht man dann
keine elektrischen Verbindungen zu den bewegten Sensorteilen herzustellen.
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Für
die gesamte Sensoranordnung hat man somit insgesamt eine einfache
Verkabelung, Überwachung
und Wartung. Auch kann man das einzige feststehende Sensorteil in
der Praxis oft an einem Orte anbringen, der beim Ende des Bewegungshubes
des bewegten Teiles liegt. Damit ist das feststehende Sensorteil
in der Regel auch der Gefahr einer Beschädigung nur in geringerem Umfange
ausgesetzt. Gleiches gilt für
die zum feststehenden Sensorteil führende Verkabelung.
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Es sei darauf hingewiesen, daß ein Signal
im Sinne der vorliegenden Ansprüche
und Beschreibung sowohl durch das Bereitstellen von Energie an einem
sonst energiefreien Ort als auch durch das Dissipieren von Energie
in einem sonst energeierfüllten
Raumbereich realisiert sein kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
2 eignet sich besonders gut für
den Einsatz in rauher Umgebung. Durch eine solche Sensoranordnung
wird auch die Bewegung des bewegten Teiles in keiner Weise beeinflußt.
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Bei einer Sensoranordnung nach Anspruch
3 kann man eine sehr sichere Unterscheidung der verschiedenen Stellungen
des bewegten Teiles bewerkstelligen, da in den verschiedenen Stellungen
qualitativ unterschiedliche Signale bereitgestellt werden. So kann
man z.B. für
die eine Stellung des bewegten Teiles ein statisches Magnetfeld
bestimmter Stärke als
Identifizierungssignal verwenden (Permanentmagnet in Kombination
mit einer Hallsonde), für
eine zweite Stellung des bewegten Teiles ein Lichtsignal verwenden
(z.B. in Transmission oder Reflexion arbeitende Lichtschranke),
für eine
dritte Stellung des bewegten Teiles ein HF-Signal (Prinzip eines
induktiven Näherungsschalters),
für eine
nochmals weitere Stellung des bewegten Teiles ein sich in bestimmter Weise
mit der Zeit änderndes
Signal verwenden (z.B, ein durch ein Bitmuster moduliertes HF-Signal).
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
4 gestattet es, eine sehr große
Anzahl unterschiedlicher Identifizierungssignale mit einfachen Mitteln
der digitalen Datentechnik zu erzeugen und zu detektieren. Dabei
kann das Identifizierungssignal insgesamt zeitlich sehr kurz sein,
so daß eine
sehr rasche Stellungsdetektion erhalten wird.
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Verwendet man als Identifizierungssignale der
bewegten Sensorteile optische Muster, wie im Anspruch 5 angegeben,
so kann man diese, falls gewünscht,
auch aus sehr großer
Entfernung zuverlässig
und interferenzfrei unterscheiden. Das feststehende Sensorteil braucht
somit nicht in unmittelbarer Nähe
der Bahn der bewegten Sensorteile angeordnet zu sein, was zuweilen
im Hinblick auf den Installationsaufwand und im Hinblick auf die
Nicht-Zugänglichkeit
des feststehenden Sensorteiles im Hinblick auf Manipulationen von
Interesse ist.
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Auch mit der Weiterbildung der Erfindung
gemäß Anspruch
6 kann man eine sehr einfache und zuverlässige Detektion der jeweils
eingenommenen Stellung des bewegten Teiles gewährleisten. Die Stellung ist
auch für
einen menschlichen Beobachter direkt visuell gut erkennbar.
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Auch die Variante gemäß Anspruch
7 ist für rauhe
Einsatzbedingungen gut geeignet.
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Eine Sensoranordnung nach Anspruch
8 zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau und eine weitgehende Übereinstimmung
in den logischen Untereinheiten aus, was die Konstruktion und Fertigung
vereinfacht und Kosten spart.
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Gemäß Anspruch 9 erhält man eine
besondes sichere Auswertung des Ausgangssignales des Empfangskopfes,
da die Auswertung im Hinblick auf die verschiedenen Stellungen des
bewegten Teiles in getrennten Auswertekreisen erfolgt, so daß beim Auftreten
eines Hardware-Fehlers in einem der Auswertekreise die anderen Auswertekreise
funktionsfähig
bleiben. Dies ist aus Sicherheitsgründen vorteil haft.
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Sensoranordnungen zur Überwachung
von einer Mehrzahl von Stellungen eines bewegten Teiles, die in
sicherheitsrelevanten Bereichen oder Gefahrenbereichen eingesetzt
werden, müssen
oft einer Zulassungsprüfung
unterworfen werden. Durch Eingriffe in die abgenommene Sensoranordnung,
die das Arbeiten der Sensoranordnung beeinflussen könnten, würde die
Typzulassung der Sensoranordnung erlöschen. Die Weiterbildung der
Sensoranordnung gemäß Anspruch
10 gestattet es, mit einer derartigen Sensoranordnung zusätzliche,
nicht sicherheitsrelevante Stellungen des bewegten Teiles zu detektieren,
ohne daß ein
die Typzulassung in Frage stellender Eingriff in den abgenommenen
Teil der Sensoranordnung vorliegt. Der Einweg-Koppelkreis, der gemäß Anspruch
10 vorgesehen ist, gewährleistet,
daß von
den einkanaligen Auswertekreisen keine Störsignale auf den Eingang der
zweikanaligen Auswertekreise zurückgelangen
können,
die zu Fehlern führen
könnten.
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Die im Anspruch 11 bzw. 12 angegebenen Auswertekreise
lassen sich mit auf dem Markt befindlichen Standard-Schaltkreisen besonders
einfach realisieren. Amplituden-Diskriminatoren
sind in vielfältiger
Art auf dem Markt erhältlich,
und Verlaufsdiskriminatoren, die den zeitlichen Verlauf eines Signales,
insbesondere eines Bit-Muster-modulierten
Signales überwachen,
finden auch im Zusammenhang mit Anlaßsperren für Kraftfahrzeuge Verwendung,
so daß die
entsprechenden Schaltungen ebenfalls preisgünstig zur Verfügung stehen.
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Nachstehend wir die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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In dieser zeigen:
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1:
eine schematische Ansicht eines Rolltores, über welches ein Zugang zu einem
Gefahrenbereich möglich
ist, sowie einer Sensoranordnung, die verschiedene vorgegebene Stellungen
des Rolltores detektiert, und ein Blockschaltbild einer Steuerung
für einen
Antrieb des Rolltores und einer Notabschaltung für einen Manipulationsroboter,
der hinter dem Rolltor arbeitet;
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2:
ein Blockschaltbild der Sensoranordnung von 1; und
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3 bis 6: abgewandelte Sensoranordnungen
zur Detektion einer Mehrzahl von Stellungen eines bewegten Teiles,
z.B. einer Tür.
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In 1 ist
mit 10 insgesamt ein Rolltor bezeichnet. Es hat einen aus
einzelnen Stäben 12 zusammengesetzten
Panzer 14, der auf eine beim oberen Panzerende angeordnete
Trommel 16 aufgewickelt werden kann.
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Die seitlichen Begrenzungsflächen des
Panzers 14 laufen in in 1 nicht
näher gezeigten
vertikalen Führungsschienen.
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Zum Bewegen der Trommel 16 ist
ein Getriebemotor 18 vorgesehen. Dieser kann über Steuerleitungen 20, 22 mit
Signalen beaufschlagt werden, die Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit
vorgeben. Über
eine weitere Steuerleitung 24 kann eine elektromagnetische
Bremse des Getriebemotors 18 aktiviert werden.
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Das Ansteuern des Getriebemotors 18 erfolgt
von einer Motor-Steuereinheit 26 her.
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Der Panzer 14 trägt auf seiner
in 1 links gelegenen
Panzer-Seitenfläche
vier Transponder 28, 30, 32 und 34.
Diese sind in 1 der
besseren Darstellbarkeit halber schematisch als Kreise wiedergegeben.
In Wirklichkeit handelt es sich bei den Transpondern 28, 30, 32 und 34 um
zylindrische Bauteile, die mit parallel zu den Stäben 12 verlaufender
Zylinderachse von links in die Seitenfläche des Panzers 14 eingesetzt
sind.
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Die Transponder 28, 30, 32, 34 können in nachstehend
noch genauer zu erläuternder
Weise mit einem Empfangskopf 36 zusammenarbeiten, der zu
einem feststehenden Sensorteil 38 gehört, welches beim oberen Ende
des gewünschten
Hubes des Rolltores 10 angeordnet ist.
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Die Transponder 28, 30, 32, 34 können einen internen
Aufbau haben, der ähnlich
ist wie von Anlaßsperren
für Kraftfahrzeuge
her bekannt. Derartige Transponder werden z.B. von TEMIC Semiconductors
gefertigt. Bezüglich
Einzelheiten des Aufbaus wird auf die Druckschrift U2270B mit Druckvermerk TELEFUNKEN
Semiconductors, Rev. A3, 13-Dec-96 verwiesen.
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Die Transponder 28, 30, 32 und 34 haben danach
grob gesprochen folgenden Aufbau: In ihrer Stirnfläche haben
sie eine Spule, die zusammen mit einem Kondensator einen Schwingkreis
bildet. Dieser Schwingkreis ist über
das Spulenfeld magnetisch mit einem LC-Schwingkreis gekoppelt, der
im Empfangskopf 36 angeordnet ist. Der Schwingkreis des Empfangskopfes 36 wird
durch eine Betriebsschaltung zum Schwingen bei oder in der Nähe der Eigenfrequenz
angeregt.
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Die Transponder und der Empfangskopf
haben mit gleicher Frequenz laufende Uhren, und durch die Uhr des
Transponders wird ein Schieberegister umgewälzt, in dem eine bestimmte
Bitfolge abgelegt ist. In der Praxis kann das Umlaufregister 64
Bit umfassen. Die Bitfolge wird von der Herstellerin der Transponder
nur einmal vergeben, so daß jeder Transponder
ein Individuum ist.
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Durch die Bitfolge wird ein Schalttransistor angesteuert, über den
ein Verlustwiderstand in den Schwingkreis des Transponders geschaltet
werden kann. Ist der Widerstand zugeschaltet, wird mehr HF-Energie
im Transponder dissipiert, als dann, wenn dieser Widerstand nicht
zugeschaltet ist. Der Empfangskopf 36 registriert die durch
dieses Zuschalten des Verlustwiderstandes erhöhte Bedämpfung.
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Aus dem Ausgangssignal des Empfangskopfes 36 kann
man somit die Bitfolge wiedergewinnen, die im Schieberegister des
Transponders enthalten ist.
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Die vom Empfangskopf 36 festgestellten
Bitfolgen werden in dem Sensorteil 38 auf eine insgesamt
mit 40 bezeichnete Auswerteeinheit gegeben, die die einlaufenden
Bitfolgen analysiert und feststellt, welcher einer Mehrzahl dort
gespeicherter Referenz-Bitfolgen die gerade erhaltene Bitfolge entspricht.
Aus derjenigen der Referenzbitfolgen, die mit der empfangenen Bitfolge übereinstimmt,
läßt sich somit
ableiten, welcher der Transponder 28, 30, 32, 34 dem
Empfangskopf 36 gerade gegenübersteht.
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Je nachdem, mit welcher der Referenz-Bitfolgen
die eingelaufene Bitfolge übereinstimmt,
erzeugt die Auswerteeinheit 40 darin ein Ausgangssignal
auf einer von vier Ausgangsleitungen 42, 44, 46, 48.
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Wird die Bitfolge des Transponders 28 erhalten,
so weiss somit die mit den Ausgangsleitungen 42, 44, 46, 48 verbun dene
Motor-Steuereinheit 26, daß das Rolltor 10 in
seiner oberen Endstellung steht. Die Motor-Steuereinheit 26 wird
die Signale auf den Steuerleitungen 20, 22 beenden
und durch Signalbeaufschlagung der Steuerleitung 24 die
Bremse des Getriebemotors 18 einrücken.
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Wird beim Nach-oben-fahren des Rolltors 10 in
der Auswerteeinheit 40 festgestellt, daß die einlaufende Bitfolge
der Referenz-Bitfolge für
den Transponder 30 entspricht, so weiss die Motor-Steuereinheit 26,
daß sie
nun die Geschwindigkeit des Getriebemotors 18 herabsetzen
kann, um ein langsames Einlaufen des Rolltores 10 in die
obere Endlage zu gewährleisten.
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Stellt die Auswerteeinheit 40 beim
Nach-unten-bewegen des Rolltores 10 fest, daß die eingelaufene
Bitfolge der Referenz-Bitfolge für
den Transponder 32 entspricht, so weiss die Motor-Steuereinheit 26,
daß nun
die Geschwindigkeit des Getriebemotors 18 herabgesetzt
werden kann, um das Rolltor 10 langsam in die untere Stellung
hineinzubewegen.
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Stellt die Auswerteeinheit 40 fest,
daß die eingelaufene
Bitfolge der Referenz-Bitfolge für
den Transponder 34 entspricht, so weiss die Motor-Steuereinheit 26,
daß das
Rolltor 10 die untere Endstellung erreicht hat.
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Die Motor-Steuereinheit 26 beendet
dann die Signalbeaufschlagung der Steuerleitungen 22 und 24 und
sorgt über
die Steuerleitung 24 für
ein Einrücken der
Bremse des Getriebemotors 18.
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Wenn das Rolltor 10, wie
soeben beschrieben, die untere Endstellung erreicht hat, so bedeutet dies
zugleich, daß der
hinter dem Rolltor 10 liegende Raum nun nicht mehr zugänglich ist.
In diesem Raum können
ab diesem Zeitpunkt nun wieder mit Gefahr für Bedienungspersonal verbundene
Arbeiten durchgeführt
werden, z.B. kann ein in diesem Raum aufgestellter, schematisch
angesteuerter Manipulationsroboter 50 nun wieder ohne Gefährdung von
Personen arbeiten. Hierzu ist das Ausgangssignal der Auswerteeinheit 40,
welches das Erreichen der unteren Stellung des Rolltores 10 signalisiert
(Transponder 34 steht vor dem Empfangskopf 36)
durch die Motor-Steuereinheit 26 zu einer Roboter-Steuereinheit 52 weitergeführt, die
das Arbeiten des Manipulationsroboters 50 steuert.
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Auf Grund der Ausbildung der Transponder 28, 30, 32, 34 und
des Empfangskopfes 36 ist gewährleistet, daß eine Signalübertragung
zwischen diesen beiden Sensorteilen nur stattfindet, wenn der Abstand
zwischen ihnen im Bereich von Bruchteilen eines cm bis maximal 1
cm liegt.
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Für
manche Anwendungen ist es notwendig, daß hohe Anforderungen an die
Sicheheit des Feststellens des Schließzustandes (oder einer anderen Endlage)
eines bewegten Teiles (hier Rolltor) gestellt werden müssen. Für solche
Anwendungen schreiben Sicherheitsvorschriften vor, daß die Stellungsüberwachung
mehrkanalig durchzuführen
ist.
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Aus diesen Gründen werden derartige sicherheitsrelevante
Stellungsüberwachungen
derzeit mit gedoppelten Sensoren durchgeführt, d.h. man müßte für die untere
Endstellung des Rolltores 10 z.B. zwei getrennte mechanische
Endschalter und zugeordnete Signalverarbeitungskanäle vorsehen.
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Da nach dem oben beschriebenen Transponder-Prinzip
arbeitende Sensoren in sehr großen Stückzahlen
gefertigt werden und als digitale Schaltungen, wenn sie einmal die
gestellten Anforderungen erfüllen,
im Langzeitbetrieb sehr zuverlässig
arbeiten, lassen die Sicherheitsbestimmungen zu, daß man eine
nach dem Transponderprinzip durchgeführte Stellungsmessung mit nur
einem Transponder und einem Empfangskopf realisieren kann; nur die
Signalverarbeitung hinter dem Empfangskopf muß gedoppelt werden.
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2 zeigt
eine Sensoranordnung, die für die
untere Endstellung des Rolltores 10 derartige erhöhte Sicherheitskriterien
erfüllt.
Teile der Sensoranordnung, die obenstehend schon unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurden, sind wieder mit
denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals detailliert
beschrieben.
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Die Auswerteeinheit 40 hat
eine Untereinheit 54, die in Zweikanaltechnik für hohe Sicherheitsforderungen
ausgelegt ist, um die untere Endstellung des Rolltores zu detektieren,
und eine in 2 untenliegende
Untereinheit 56 in Einkanaltechnik, die zur Detektion der übrigen Stellung
des Rolltores dient, welche weniger sicherheitsrelevant sind.
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Die Untereinheit 54 ist
direkt mit dem Empfangskopf 36 verbunden, die Untereinheit 56 unter Zwischenschaltung
eines Einweg-Kopplers 58. Letzterer läßt Signale nur in Richtung
vom Empfangskopf 36 zur Untereinheit 56 durchlaufen,
nicht jedoch in entgegengesetzter Richtung. Damit sind beim Auftreten
von Fehlern in der Untereinheit 56 Rückwirkungen auf die sicherheitsrelevante
Untereinheit 54 der Auswerteeinheit 40 ausgeschlossen.
In der Praxis kann der Einweg-Koppler 58 durch einen Opto-Koppler
gebildet sein.
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Die Untereinheit 54 der
Auswerteeinheit 40 umfaßt zwei Seriellkomparatoren 60, 62.
Von diesen hat jeder ein Eingangsregister, welches mit den einlaufenden
Bits beaufschlagt ist, und ein Referenzbit-Register gleicher Länge, welches
bei der Herstellung mit einem Referenzbit-Muster gefüllt wurde,
welches dem Identfizierungsbitmuster des Transponders 34 entspricht.
Die beiden Register sind mit einem Vergleicher verbunden, der die
Registerinhalte (gegebenenfalls unter geeigneter Phasenverschiebung) gegeneinander
prüft und
bei positivem Prüfungsergebnis
ein Ausgangssignal bereitstellt, durch welches eine nachgeschaltete
Endstufe 64 bzw. 66 angesteuert wird.
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Der Seriellkomparator 62 hat ähnlichen
Aufbau von der Logik her, verwendet jedoch aus Sicherheitsgründen andere
Hardware und andere Software, um die gleiche Prüfung durchzuführen.
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Wie durch gepfeilte Linien dargestellt,
prüfen die
Seriellkomparatoren 60, 62 jeweils die korrekte Gesamtfunktion
des betrachteten Signalkanales und des anderen Signalkanales.
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Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel sind
die Signalausgänge
der beiden Endstufen 64, 66 über ein UND-Glied 67 verknüpft, so
daß man
auf der an den Ausgang der Untereinheit 54 angeschlossenen
Leitung 42 nur dann ein Signal erhält, wenn beide Signalkanäle der Untereinheit 54 die
Gegenwart des Transponders 34 beim Empfangskopf 36 signalisieren.
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Die Untereinheit 56 hat
Seriell-Komparatoren 68, 70, 72, die ähnlich aufgebaut
sind wie die Seriell-Komparatoren 60 und 62. Nur
enthalten diese Komparatoren nun Referenz-Bitmuster, die den Identfizierungsbitmustern
der Trans ponder 32, 30 und 28 entsprechen.
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An die Seriell-Komparatoren 68, 70, 72 sind Endstufen 74, 76, 78 angeschlossen,
an welche die Ausgangsleitungen 44, 46 und 48 angeschlossen sind.
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Man erkennt, daß bei der oben beschriebenen
Sensoranordnung unter Verkabelung nur eines Sensorteiles mehrere
Stellungen des Rolltores 10 überwacht werden können. Die
auf dem Rolltor 10 angebrachten Transponder 28, 30, 32, 34 bedürfen keiner
eigenen Stromversorgung.
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Wünscht
man eine der zu überwachenden Stellungen
zu ändern,
so kann dies auf sehr einfache Weise durch Umsetzen des entsprechenden
Transponders in der Seitenfläche
des Panzers 14 erfolgen. Änderungen an der Verkabelung
sind nicht notwendig.
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Sind bei einem Rolltor 10 die
einzelnen Stäbe
des Panzers 14 aus metallischem Material hergestellt, so
werden die Endabschnitte der Stäbe
aus Kunststoffmaterial hergestellt oder geschlitzt, damit die Spulen
der Transponder ausreichend vom Lese-Magnetfeld des Empfangskopfes 36 erreicht
werden.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
waren die einzelnen Transponder 28, 30, 32, 34 durch
die in ihnen abgespeicherten Bitfolgen unterschieden, mit denen
das vom Empfangskopf 36 aufgebaute Magnetfeld gesteuert
geschwächt
wird.
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Man kann die mit dem Rolltor 10 oder
einem anderen bewegten Teil mitbewegten Transponder auch auf andere
Weise individualisieren.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Transponder 28, 30, 32, 34 dadurch
individualisiert, daß ihre
dem Empfangskopf 36 zugewandte Fläche rot ("R"),
grün ("G"), blau ("B")
und weiss ("W") sind.
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Der Empfangskopf 36 hat
nun in seiner der Bahn der Transponder zugewandten Stirnfläche eine Linse 80,
die von einem Kranz von Weißlicht-Dioden 82 umgeben
ist.
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Hinter der Linse 80 ist
ein erster halbdurchlässiger
Spiegel 84 angeordnet, der ein Drittel des Lichtes reflektiert,
zwei Drittel durchläßt.
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Hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 84 ist ein
zweiter halbdurchlässiger
Spiegel 86 angeordnet, der 50% des Lichtes reflektiert
und 50% des Lichtes durchläßt.
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Das vom Spiegel 84 reflektierte
Licht gelangt über
ein Rotfilter 88 auf einen Lichtdetektor 90, der z.B.
ein Fototransistor sein kann.
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Das vom Spiegel 86 reflektierte
Licht gelangt über
ein Grünfilter 92 auf
einen Lichtdetektor 94.
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Das durch den Spiegel 86 hindurchgegangene
Licht gelangt über
ein Blaufilter 96 auf einen Lichtdetektor 98.
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Die Ausgangssignale der Lichtdetektoren 92, 94 und 98 werden über Verstärker 100, 102 und 104 verstärkt.
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Die Ausgangssignale der Verstärker 100, 102 und 104 beaufschlagen
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Ausgangsleitungen 42, 44 und 46. Die
Ausgangsleitung 48 ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 106 verbunden,
dessen Eingänge
mit den Ausgängen
der Verstärker 100, 102 und
104 verbunden
sind.
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Auf diese Weise erhält man wieder
jeweils auf einer der Ausgangsleitungen 42, 44, 46 und 48 ein
Signal, je nachdem, welcher der unterschiedlich gefärbten Transponder 28, 30, 32 und
34 dem Empfangskopf 36 gegenübersteht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 4 sind auf dem Transponder
kleine Kreisflächen
vorgesehen, die längs
senkrecht auf der Bewegungsrichtung des bewegten Teiles stehenden
Linien angeordnet sind und so ein optische Muster 108 bilden.
Beim gewählten
Ausführungsbeispiel
sind die Kreisflächen
so gewählt,
daß sie
der binären
Darstellung der Zahlen "1", "2", "3" und "4" entsprechen.
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Die Kreismusterlinien werden von
drei in Reflexion arbeitenden Lichtschranken 110, 112 und 114 ausgelesen,
deren Strahlrichtungen in Wirklichkeit senkrecht zur Zeichenebene
von 4 zu denken sind,
welche aber der besseren Darstellung halber in die Ebene von 4 gekippt dargestellt sind.
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Die Ausgänge der Lichtschranken 110, 112 und 114 sind
mit den Eingängen
eines Binär/Dezimal-Umsetzers 116 verbunden.
Dessen den Zahlen "1" bis "4" entsprechende Ausgänge sind mit den Ausgangsleitungen 42, 44, 46 und 48 verbunden.
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Auch auf diese Weise kann somit ermittelt werden,
welcher der Transponder 28, 30, 32 und 34 gerade
vor dem Empfangskopf 36 steht.
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In Abwandlung einer optisch auslesbaren Zahlendarstellung
auf den Transpondern kann man auch eine entsprechende taktil erfassbare
Markierung der Transponder vornehmen. In diesem Falle sind dann
die Lichtschranken 110, 112 und 114 durch mechanische
Taster ersetzt. Der Rest der Anordnung ist gleich, wie in 4 dargestellt.
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5 zeigt
eine weitere Art der Unterscheidung der Transponder durch von ihnen
getragene Information. Diese Information besteht gemäß 5 in unterschiedlichen Marken 118, 120, 122 und 124,
die von den Transpondern getrgen sind und sich in ihrer Randkontur
unterscheiden.
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Die der Bahn der Transponder zugewandte Stirnfläche des
Empfangskopfes 36 ist ähnlich
ausgebildet, wie unter Bezugnahme auf 3 schon
beschrieben. Die Linse 80 dient nun aber dazu, die von den
Transpondern getragenen Marken auf einen Bildwandler 128 abzubilden.
Es kann sich hierbei um einen ähnlichen
Bildwandler handeln, wie er in Videokameras Verwendung findet.
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Die Pixel des Bildwandlers 128 werden
auf den einen Eingang eines Bildkomparators 130 gegeben,
der mit seinem anderen Eingang mit einem Referenzbildspeicher 132 verbunden
ist. Dieser enthält in
vier Speicherfeldern Pixel, wie sie auf dem Bildwandler 128 durch
die Marken 118, 120, 122 und 124 erhalten
werden.
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Der Bildkomparator 130 erzeugt
jeweils auf einem seiner vier Ausgänge ein Signal, wenn das auf dem
Bildwandler 128 erzeugte Bild einem der im Referenzbildspeicher 132 abgelegten
Bilder entspricht. Die Ausgänge
des Bildkomparators 130 sind mit den Ausgangsleitungen 42, 44, 46 und 48 verbunden.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 6 tragen die Transponder 28, 30, 32 und 34 Permanentmagnete 134, 136,
138, 140,
die statische Magnetfelder h unterschiedlicher Stärke (1H,
2H, 3H, 4H) erzeugen.
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Der Empfangskopf 36 enthält nun eine
Hallsonde 140.
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Die von dieser erzeugte Hallspannung
wird auf die Eingänge
von vier Fensterdiskriminatoren 142, 144, 146, 148 gegeben,
deren Fenster so eingestellt sind, daß sie einen schmalen Bereich
um diejenigen Hallspannung herum abdecken, die bei Gegenüberstellung
von Transponder 28, 30, 32 bzw. 34 und
Hall-Sonde 140 erhalten werden. Die Ausgänge der
Fensterdiskriminatoren 142, 144, 146, 148 sind mit
den Ausgangsleitungen 42, 44, 46, 48 verbunden.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
betrafen jeweils Fälle,
in denen die von den Transpondern 28, 30, 32 und 34 getragene
Information mit demselben Meßprinzip
ausgelesen werden konnte, also der gleichen physikalischen Größe aufmoduliert
waren.
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In Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
kann man die auf den Transpondern 28, 30, 32 und 34 stehende
Information aber auch so wählen,
daß unterschiedliche
Meßmethoden notwendig
sind, um diese Informationen auszulesen. In diesem Falle muß dann der
Empfangskopf 36 nach unterschiedlichen Meßmethoden
arbeitende Sensorelemente umfassen.
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Dies bedeutet eine zusätzliche
meßtechnische
Entkopplung der Überwachung
der verschiedenen Stellungen, die aus Sicherheitsgründen interessant
sein kann.
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Da es nach unterschiedlichen Meßmethoden arbeitende
Sensorelemente im Handel gibt, die nur geringen Raumbedarf haben,
kann man diese Sensorelemente auch in einem kompakten Empfangskopf
gemeinsam unterbringen, so daß bezüg lich der Verkabelung,
der Einfachheit der Wartung und Überwachung
auch bei einem solchen Empfangskopf dieselben Vorteile erhalten
werden, wie bei einem Empfangskopf, der nur nach einem einzigen
Meßprinzip arbeitet.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
wurde ein Rolltor als zu überwachendes Teil
betrachtet. Es versteht sich, daß man die gleiche Sensoranordnung
auch an starren Türen
verwenden kann.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
wurde auch eine Linearbewegung des zu überwachenden Teiles unterstellt.
Es versteht sich, daß man
die oben beschriebenen Sensoranordnungen unter sinngemäßer Abwandlung
auch für
Drehbewegungen oder andere Bewegungen verwenden kann, die eine Überlagerung
von Linearbewegungen und Drehbewegungen sind.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
waren die Transponder direkt auf dem zu überwachenden Teil angebracht.
Es versteht sich, daß man
die Sensoranordnung auch mit einem anderen bewegten Teil zusammenarbeiten
lassen kann, das mit einem zu überwachenden
bewegten Teil in eindeutiger und sicherer Weise gekoppelt ist.