DE1299354B - Digital-binary control protected against internal errors - Google Patents

Digital-binary control protected against internal errors

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DE1299354B
DE1299354B DEL40940A DEL0040940A DE1299354B DE 1299354 B DE1299354 B DE 1299354B DE L40940 A DEL40940 A DE L40940A DE L0040940 A DEL0040940 A DE L0040940A DE 1299354 B DE1299354 B DE 1299354B
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Description

Die Hauptpatentanmeldung P 1125 069.4-32 bezieht sich auf eine gegen innere Fehler geschützte digitalbinäre Steuerung mit mindestens einem logischen Element mit einer Halbleiteranordnung, bei der die Halbleiteranordnung mit einer Wechselspannung bzw. mit einer impulsförmigen Spannung (Taktsignal) als digitalbinäres Steuersignal beaufschlagt wird, das im einwandfreien Zustand der Halbleiteranordnung von dieser übertragen wird und das über ein nur für dieses Steuersignal durchlässiges Koppelglied entweder ein nachgeschaltetes logisches Element oder ein Stellglied beaufschlagt.The main patent application P 1125 069.4-32 refers to a counter internal error-protected digital binary control with at least one logical Element with a semiconductor arrangement, in which the semiconductor arrangement with a AC voltage or with a pulse-shaped voltage (clock signal) as a digital binary Control signal is applied, which is in the proper condition of the semiconductor device is transmitted by this and that via a control signal that is only permeable for this control signal Coupling element either a downstream logic element or an actuator applied.

Durch die Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung wird erreicht, daß die Funktionsglieder, die logischen Elemente, kein Ausgangstaktsignal mehr abgeben, wenn ein Defekt in der Steuerung auftritt, da dann kein Taktsignal mehr übertragen wird. Durch die Koppelglieder wird dabei gewährleistet, daß die logischen Elemente bzw. die Endstufe mit dem Stellglied gleichspannungsmäßig getrennt sind. Danach wird verhindert, daß durch Gleichspannungssignale, die vom jeweils vorhergehenden Glied auf Grund eines Defekts abgegeben werden, Fehlschaltungen entstehen können.By controlling according to the main patent application it is achieved that the functional elements, the logic elements, no longer emit an output clock signal, if there is a defect in the control, then no clock signal is transmitted any more will. The coupling elements ensure that the logical elements or the output stage with the actuator are separated in terms of DC voltage. Thereafter is prevented by DC voltage signals from the previous Link is given due to a defect, faulty switching can occur.

Die Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung eignet sich deshalb infolge ihres fehlergeschützten Aufbaues im besonderen Maß zur Steuerung von gefahrbringenden Vorgängen.The control according to the main patent application is therefore suitable as a result their fault-proof structure in particular for the control of dangerous Operations.

Bei dieser neuartigen Steuerung wird der »L-Wert« des binären Steuersignals vorzugsweise durch die Zustandsgröße »Taktsignal vorhanden« und der »0-Wert« des binären Steuersignals durch die Größe »kein Taktsignal vorhanden« dargestellt. Wenn man annimmt, daß beim Vorhandensein des L-Wertes des binären Steuersignals der gefahrbringende Vorgang abläuft, so ergibt sich aus dem Vorgehenden, daß der gefahrbringende Vorgang mit hoher Sicherheit nicht eingeleitet werden kann, wenn ein Defekt in der Steuerung vorliegt.With this new type of control, the "L" value of the binary control signal is used preferably by the state variable »clock signal available« and the »0 value« of the binary control signal is represented by the quantity »no clock signal available«. if it is assumed that when the L value of the binary control signal is present, the dangerous Process is running, it follows from the foregoing that the dangerous process with a high degree of certainty cannot be initiated if there is a defect in the control system is present.

Um ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten, ist es dabei zweckmäßig, für den Verknüpfungsteil bzw. die Endstufe der Steuerung spezielle Bauelemente vorzusehen, wie sie z. B. in älteren Vorschlägen gekennzeichnet sind.In order to ensure the highest level of security, it is advisable to to provide special components for the linking part or the output stage of the control system, how they z. B. are marked in older proposals.

In einer Steuerung sind jedoch neben dem Verknüpfungsteil und der Endstufe auch Befehlsgeber, sogenannte Initiatoren, vorhanden, die aus vorgegebenen physikalischen Größen verknüpfbare Eingangssignale herstellen. Damit die gesamte Steuerung ein Höchstmaß an Sicherheit hat, sind auch diese Initiatoren in den Fehlerschutz mit einzubeziehen. Sie werden zweckmäßig so aufgebaut, daß sie mit eine sehr hohen Sicherheit kein- Ausgangssignal. mehr abgeben, wenn sie defekt geworden sind. Ein mechanisch schaltbarer kontaktloser Initiator mit diesen Eigenschaften ist bereits vorgeschlagen worden.In addition to the link part and the Output stage also command givers, so-called initiators, available, which are specified from Establish linkable input signals for physical quantities. So that the whole Control has the highest level of security, these are also initiators in the error protection to be included. They are expediently built up so that they have a very high Security no output signal. give more when they become defective. A mechanically switchable contactless initiator with these properties is already available has been proposed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch einen lichtelektrischen Steuersignalgeber so auszubilden, daß er diese Eigenschaften hat und als Steuersignalgeber im Rahmen der fehlergeschützten Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung mit Taktsignal als binärem Steuersignal verwendbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei der eingangs angegebenen Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung gemäß der Erfindung dadurch, daß ein lichtelektrischer Steuersignalgeber zur Erzeugung eines Takt-Steuer-Signals als Wechsellichtschranke (Lichtvorhang) ausgebildet ist, deren lichtelektrische Empfangsanordnung das Taktsignal für die Steuerung liefert.The invention is based on the object of also providing a photoelectric To train control signal transmitter so that it has these properties and as a control signal transmitter as part of the error-protected control according to the main patent application with clock signal can be used as a binary control signal. The solution to this problem succeeds in initially specified control according to the main patent application according to the invention in that a photoelectric control signal generator for generating a clock control signal is designed as an alternating light barrier (light curtain) whose photoelectric Receiving arrangement supplies the clock signal for the controller.

Wird dieser Steuersignalgeber an irgendeiner Stelle defekt, fällt z. B. die Lampe aus, so sind keine Lichtimpulse und damit kein Taktsignal mehr vorhanden. Derselbe Effekt tritt auf, wenn die lichtelektrische Empfangsanordnung defekt, z. B. im leitenden Sinne defekt wird, da sie dann die Lichtimpulse nicht mehr in Spannungsimpulse umwandelt. Das Gleichspannungssignal der defekten Empfangsanordnung wird durch die Koppelglieder vom Verknüpfungsteil der Steuerung ferngehalten. Bei den bekannten Lichtschranken macht jedoch gerade die Überwachung der lichtelektrischen Empfangsanordnung Schwierigkeiten, wenn sie im leitenden Sinne defekt wird.If this control signal transmitter is defective at any point, it falls z. If, for example, the lamp is switched off, there are no more light pulses and therefore no clock signal. The same effect occurs if the photoelectric receiving device is defective, e.g. B. is defective in the conductive sense, since it then no longer transforms the light pulses into voltage pulses converts. The DC voltage signal of the defective receiving arrangement is through the Coupling links kept away from the linking part of the control. With the known However, light barriers are responsible for monitoring the photoelectric receiving arrangement Difficulty when it becomes defective in the guiding sense.

Es wird damit in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einem Defekt das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Gebers den Wert 0 hat, d. h. den Wert, den er bei unterbrochener Schranke einnimmt. Für diesen Fall ist jedoch die Verknüpfung so getroffen, daß der gefahrbringende Vorgang nicht eingeleitet werden kann. Der erfindungsgemäße Steuersignalgeber ist damit in hohem Maße sicher.It is thus achieved in an advantageous manner that in the event of a defect the output signal of the encoder according to the invention has the value 0, d. H. the value, which he takes when the barrier is broken. In this case, however, is the shortcut made so that the dangerous process cannot be initiated. Of the Control signal generator according to the invention is therefore highly reliable.

Wechsellichtschranken sind an sich bekannt. Bei diesen bekannten Lichtschranken wurde jedoch Wechsellicht deshalb eingeführt, um das Gleichlicht der Umgebung auszuschalten. An eine Verwendung dieser Lichtschranken als Steuertaktsignalgeber für die Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung ist dabei jedoch nicht gedacht.Alternating light barriers are known per se. With these known light barriers However, alternating light was introduced in order to switch off the constant light in the surroundings. Using these light barriers as a control clock signal generator for the controller However, the main patent application is not considered.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Steuersignalgebers ergeben sich aus der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des Steuersignalgebers mit einer wechselspannungsgespeisten Gasentladungsröhre zur Wechsellichterzeugung, F i g. 2 zwei hintereinandergeschaltete Steuersignalgeber nach F i g. 1, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen Lichtvorhang, der als Steuersignalgeber für die Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung dient.Further features, advantages and possible uses of the invention Control signal generator result from the description of shown in the drawing Embodiments. It shows F i g. 1 shows an embodiment of the control signal transmitter with an alternating voltage-fed gas discharge tube for generating alternating light, F i g. 2 two control signal generators connected in series according to FIG. 1, Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a light curtain which is used as a control signal transmitter for the control is used according to the main patent application.

F i g. 1 zeigt eine Lichtschrankenanordnung mit einer Gasentladungsröhre 5 (Stroboskoplampe), die vorzugsweise über einen Verstärker 3 von einer Wechselspannungs- bzw. Impulsquelle 1 gespeist wird. Die Bauelemente 1, 3, 5 sind beispielsweise durch Kondensatoren 2, 4 wechselspannungsmäßig verbunden. Es können auch induktive Übertrager vorgesehen sein. Die Röhre 5 gibt Lichtimpulse ab, die auf die Fotodiode 6 einwirken. Zwischen dem Sender 5 und dem Empfänger 6 befindet sich die Lichtschrankenstrecke.F i g. 1 shows a light barrier arrangement with a gas discharge tube 5 (stroboscopic lamp), which is preferably powered by an AC voltage via an amplifier 3 or pulse source 1 is fed. The components 1, 3, 5 are for example through Capacitors 2, 4 connected in terms of alternating voltage. Inductive transformers can also be used be provided. The tube 5 emits light pulses which act on the photodiode 6. The light barrier path is located between the transmitter 5 and the receiver 6.

An Stelle der Fotodiode 6 können auch andere lichtelektrische Empfangsanordnungen, wie Fotozellen, Fotowiderstände, Fototransistoren, Fotomultiplier, Fotoelemente od. dgl., verwendet werden.Instead of the photodiode 6, other photoelectric receiving arrangements, such as photo cells, photo resistors, photo transistors, photo multipliers, photo elements or the like., can be used.

Die Spannungsimpulse der Fotodiode 6 gelangen über den Koppelkondensator 7 auf den Eingang eines Verstärkers 8, dessen Ausgangssignal über den Koppelkondensator 9 eine Impulsformerstufe 10, z. B. einen Trigger od. dgl., aussteuert. Diese Impulsformerstufe hat im wesentlichen die Aufgabe, Impulse hoher Flankensteilheit, das Taktsignal, zu erzeugen. Der Ausgang der Impulsformerstufe liefert das Takt-Steuer-Signal für die Steuerung nach der Hauptpatentanmeldung.The voltage pulses from the photodiode 6 pass through the coupling capacitor 7 to the input of an amplifier 8, whose output signal via the coupling capacitor 9 a pulse shaper stage 10, e.g. B. od a trigger. This pulse shaper stage essentially has the task of generating pulses with a high edge steepness, the clock signal, to create. The output of the pulse shaper provides the clock control signal for the control according to the main patent application.

Der Steuersignalgeber nach F i g. 1 ist in hohem Maße sicher, d. h., bei ein jrn Defekt gibt er kein Ausgangssignal ab. Wird z. B. die Fotodiode 6 defekt, so wandelt sie die Lichtimpulse nicht mehr in Spannungsimpulse um. Es wird damit kein Taktsignal abgegeben. Gleichspannungssignale können wegen der wechselstrommäßigen Kopplung keinen Befehl auslösen. Ein Defekt in der Lichtschrankenanordnung wird sich deshalb so auswirken, als ob die Lichtschranke unterbrochen worden ist; eine Unterbrechung der Lichtschranke verarbeitet der Verknüpfungsteil jedoch so, daß der gefährliche Vorgang nicht eingeleitet werden kann.The control signal generator according to FIG. 1 is in high Dimensions sure, d. In other words, if there is a defect, it does not emit an output signal. Is z. B. the Photodiode 6 is defective, so it no longer converts the light pulses into voltage pulses around. No clock signal is thus emitted. DC voltage signals can be due to the AC coupling do not trigger a command. A defect in the light barrier arrangement will therefore act as if the light barrier has been interrupted; however, an interruption of the light barrier is processed by the linking part in such a way that that the dangerous process cannot be initiated.

Die F i g. 2 zeigt zwei hintereinandergeschaltete Lichtschrankenanordnungen (Elemente 1 bis 9 sowie 11 bis 18) nach F i g. 1. Die Besonderheit besteht darin, daß das Ausgangssignal der Fotodiode 6 die Speisespannung für den Sender 11 der zweiten Lichtschranke liefert. In dem Auswerteteil dieser Lichtschranke ist in Ergänzung zu der Einrichtung nach F i g. 1 ein Filter 16 vorgesehen, so daß am Ausgang der Impulsformerstufe 18 ein Taktsignal bestimmter Frequenz zur Verfügung steht. Tritt in der ersten Lichtschrankenanordnung ein Defekt auf, so erhält der Sender der zweiten Lichtschranke keine Wechselspannung mehr, und es wird damit kein Ausgangstaktsignal erzeugt.The F i g. 2 shows two light barrier arrangements connected in series (Elements 1 to 9 and 11 to 18) according to FIG. 1. The specialty is that the output signal of the photodiode 6 is the supply voltage for the transmitter 11 of the second light barrier supplies. In the evaluation part of this light barrier is an addition to the device according to FIG. 1, a filter 16 is provided so that at the output of the Pulse shaping stage 18 a clock signal of a certain frequency is available. Kick If there is a defect in the first light barrier arrangement, the transmitter receives the second The light barrier no longer has an alternating voltage, and so there is no output clock signal generated.

Für verschiedene Anwendungsfälle, z. B. zur Anwendung als Schutzeinrichtung bei einer Presse, ist ein Lichtvorhang zweckmäßig. F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Das Wechsellicht des Senders 5 wird mittels speziell ausgebildeter Spiegel 19, 19' umgelenkt und gelangt danach auf die Fotodiode 6. Der Lichtvorhang kann durch Verfeinerung des Rasters sehr engmaschig gemacht werden. Der Lichtvorhang nach F i g. 3 ist ebenfalls im hohen Maße sicher, d. h., er gibt bei einem Defekt kein Ausgangssignal ab. Die Lichtschrankenanordnung nach F i g. 3 eignet sich deshalb in vorteilhafter Weise zum lichtelektrischen Unfallschutz von Pressen, Stanzen od. dgl.For different applications, e.g. B. for use as a protective device in a press, a light curtain is useful. F i g. 3 shows an embodiment. The alternating light of the transmitter 5 is deflected by means of specially designed mirrors 19, 19 'and then reaches the photodiode 6. The light curtain can be made very close-meshed by refining the grid. The light curtain according to FIG. 3 is also safe to a high degree, ie it does not emit an output signal in the event of a defect. The light barrier arrangement according to FIG. 3 is therefore advantageously suitable for photoelectric accident protection of presses, punching machines or the like.

An Stelle der dargestellten speziellen Spiegel nach F i g. 3 können auch zwei parallel zueinander aufgestellte plane Spiegel verwendet werden.Instead of the special mirror shown in FIG. 3 can two flat mirrors set up parallel to one another can also be used.

Die Lichtimpulsfrequenz ist vorteilhaft wesentlich größer als 50 Hz, z. B. 2 kHz, damit Netzbrummen kein Steuersignal auszulösen vermag. Die Koppelglieder sind dabei so ausgelegt, daß sie tiefe Frequenzen nicht durchlassen. Sieht man ein Filter, z. B. einen Bandpaß, vor, so kann auf die Koppelglieder verzichtet werden. Liefert dabei die erfindungsgemäße Lichtschranke das einzige Takt-Steuer-Signal, so kann auch auf den Koppelkondensator zwischen Schrankenausgang und der Stelle der Steuerung, an der das Taktsignal eingespeist wird, verzichtet werden, der aber dann vorzusehen ist, wenn das Ausgangstaktsignal mit mindestens einem weiteren Taktsignal verknüpft wird.The light pulse frequency is advantageously much greater than 50 Hz, z. B. 2 kHz, so that mains hum is not able to trigger a control signal. The coupling links are designed so that they do not let through low frequencies. One sees Filter, e.g. B. a bandpass, so can be dispensed with the coupling links. If the light barrier according to the invention supplies the only clock control signal, this can also be done on the coupling capacitor between the barrier output and the point the controller to which the clock signal is fed in can be dispensed with, but the Is to be provided when the output clock signal with at least one further clock signal is linked.

In verschiedenen Fällen, z. B. zum Löschen des Speichers nach der Hauptpatentanmeldung, ist ein Gleichspannungssignal notwendig. In diesem Fall wird der Impulsformerstufe 10 bzw. 18 zweckmäßig eine Gleichrichteranordnung nachgeschaltet.In various cases, e.g. B. to clear the memory after the Main patent application, a DC voltage signal is required. In this case it will the pulse shaping stage 10 or 18 is expediently followed by a rectifier arrangement.

An Stelle der wechselspannungsgespeisten Gasentladungsröhre nach den F i g. 1, 2 und 3 können auch andere Einrichtungen zur Wechsellichterzeugung vorgesehen werden. So kann z. B. zwischen einen Gleichlichtsender und den Empfänger ein vibrierendes Gitter geschaltet werden. Es ist auch denkbar, eine rotierende Lochblende zwischen Sender und Empfänger vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwischen Sender und Empfänger eine Kerrzelle vorzusehen, die von einer Wechselspannung beaufschlagt wird und die zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren angeordnet ist.Instead of the alternating voltage-fed gas discharge tube according to the F i g. 1, 2 and 3, other devices for generating alternating light can also be provided will. So z. B. between a constant light transmitter and the receiver a vibrating Grid can be switched. It is also conceivable to have a rotating pinhole between Provide transmitter and receiver. Another option is to between Provide transmitter and receiver a Kerr cell, which is acted upon by an alternating voltage and which is arranged between two crossed polarizers.

Man kann auch das Wechsellicht dadurch erzeugen, indem man den Versorgungsstromkreis der Lampe periodisch unterbricht, z. B. mittels eines elektronischen Schalters. Dazu ist allerdings eine Lampe, deren Glühfaden eine geringe Wärmeträgheit besitzt, Vorbedingung. Es sei noch erwähnt, daß auch eine Funkenstrecke mit elektrischer Funkenentladung zur Wechsellichterzeugung vorgesehen sein kann.One can also generate the alternating light by turning the supply circuit periodically interrupts the lamp, e.g. B. by means of an electronic switch. In addition, however, a lamp is required, the filament of which has a low thermal inertia, Precondition. It should also be mentioned that a spark gap with electrical Spark discharge can be provided for alternating light generation.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Gegen innere Fehler geschützte digitalbinäre Steuerung mit mindestens einem logischen Element mit einer Halbleiteranordnung, bei der die Halbleiteranordnung mit einer Wechselspannung bzw. mit einer impulsförmigen Spannung (Taktsignal) als digitalbinäres Steuersignal beaufschlagt wird, das im einwandfreien Zustand der Halbleiteranordnung von dieser übertragen wird und das über ein nur für dieses Steuersignal durchlässiges Koppelglied entweder ein nachgeschaltetes logisches Element oder ein Stellglied beaufschlagt, nach Patentanmeldung P 1125 069. 4-32 (deutsche Auslegeschrift 1125 069), d a -durch gekennzeichnet, daß ein lichtelektrischer Steuersignalgeber zur Erzeugung eines Takt-Steuer-Signals als Wechsellichtschranke (Lichtvorhang) ausgebildet ist, deren lichtelektrische Empfangsanordnung das Taktsignal für die Steuerung liefert. Claims: 1. Digital binary control protected against internal errors with at least one logic element with a semiconductor arrangement in which the Semiconductor arrangement with an alternating voltage or with a pulse-shaped voltage (Clock signal) is applied as a digital binary control signal, which is flawless State of the semiconductor device is transmitted by this and that via only one either a downstream coupling element permeable for this control signal logic element or an actuator acted upon, according to patent application P 1125 069. 4-32 (German Auslegeschrift 1125 069), d a -characterized by that a photoelectric control signal generator for generating a clock control signal as Alternating light barrier (light curtain) is formed, the photoelectric receiving arrangement supplies the clock signal for the controller. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrischen Empfangsanordnung ein Verstärker und mindestens eine Impulsformerstufe nachgeschaltet sind. 2. Control according to claim 1, characterized characterized in that the photoelectric receiving arrangement has an amplifier and at least a pulse shaper stage are connected downstream. 3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wechsellicht ein vibrierendes Gitter zwischen Sender und Empfänger geschaltet ist. 3. Control according to claim 1 or 2, characterized in that a vibrating grating for generating alternating light is connected between the transmitter and receiver. 4. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wechsellicht eine rotierende Lochblende zwischen Sender und Empfänger vorgesehen ist. 4. Control according to claim 1 or 2, characterized in that a rotating pinhole diaphragm for generating alternating light is provided between the transmitter and receiver. 5. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wechsellicht der Versorgungsstromkreis des Senders periodisch unterbrochen wird. 5. Control according to claim 1 or 2, characterized in that the supply circuit is used to generate alternating light of the transmitter is interrupted periodically. 6. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Wechsellicht eine mit Wechselspannung bzw. Impulsen betriebene Gasentladungsröhre vorgesehen ist. 6. Control according to claim 1 or 2, characterized characterized in that for the generation of alternating light an alternating voltage or Pulse operated gas discharge tube is provided. 7. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Funkenstrecke mit elektrischer Funkenentladung zur Wechsellichterzeugung vorgesehen ist. B. Steuerung nach Anspruch 6 mit mindestens zwei hintereinandergeschalteten Lichtschrankenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger der Lichtschranke (n) die Speisespannung für den Sender der Lichtschranke (n -f- 1) liefert.7. Control according to claim 1 or 2, characterized in that a spark gap with electrical spark discharge is provided for alternating light generation. B. Control according to claim 6 with at least two light barrier arrangements connected in series, characterized in that that the receiver of the light barrier (s) provides the supply voltage for the transmitter of the light barrier (n -f- 1) yields.
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