DE19545254C2

DE19545254C2 - Arrangement for the permanently reliable connection of a contact set of an electromechanical switch contact device

Info

Publication number: DE19545254C2
Application number: DE1995145254
Authority: DE
Inventors: Andreas Kruschinski
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2015-11-25
Also published as: DE19545254A1; EP0776017A3; EP0776017A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur dauerhaft betriebssicheren Anschaltung eines Kontaktsatzes einer elektromechanischen Schaltkontakteinrichtung an eine leistungsaufnahmebegrenzte Aktuator-Sensor-Interface Auswerteschaltung für binäre Informationen mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an arrangement for permanently reliable connection a contact set of an electromechanical switch contact device to a Power consumption-limited actuator sensor interface evaluation circuit for binary Information with those mentioned in the preamble of claim 1 Characteristics.

Derartige Kontaktsätze von elektromechanischen Schaltkontakteinrichtungen gehören systematisch der Gruppe der binäre Sensoren an. Zur Vernetzung derartiger binärer Sensoren in der Feldebene ist aus dem Beitrag "Binäre Sensoren am Bus - Mit ASI eine durchgängige Datenübertragung bis zum einfachen Sensor" in Elektronik Nr. 12/1994, Seiten 64 bis 68, bekannt, über das sogenannte Aktuator-Sensor-Interface, kurz ASI genannt, binäre Informationen auszutauschen. Dabei wird der Sensor oder Aktuator direkt an eine als anwenderspezifische integrierte Schaltung, sogenanntes ASIC (applicant specific integrated circuit), die in einem SMD-Gehäuse (surface mounted device) untergebracht ist, ausgeführte Verarbeitungseinrichtung, die für Sensoren eine Auswerteschaltung und für Aktuatoren eine Treiberschaltung aufweist, angeschlossen.Such contact sets include electromechanical switch contact devices systematically to the group of binary sensors. For networking such binary Sensors at the field level is from the entry "Binary sensors on the bus - With ASI continuous data transmission down to the simple sensor "in electronics no. 12/1994, pages 64 to 68, known, via the so-called actuator sensor interface, ASI for short, to exchange binary information. The sensor or Actuator directly to a so-called user-specific integrated circuit ASIC (applicant specific integrated circuit), which is in an SMD housing (surface mounted device), processing device designed for Sensors has an evaluation circuit and a driver circuit for actuators, connected.

Aufgrund der geringen Oberfläche des SMD-Gehäuses ist aus thermischen Gründen, wie aus dem Technischen Gerätepaß für das ASI-Moduloberteil 3RG9001-0AG00 der Firma Siemens bekannt, die Stromversorgung für jeden angeschlossenen Aktuator/Sensor auf 5 mA begrenzt.Due to the small surface area of the SMD housing, for thermal reasons, as from the technical device pass for the ASI module upper part 3RG9001-0AG00 the Siemens company known to provide power to everyone connected Actuator / sensor limited to 5 mA.

Die begrenzte Stromstärke hat zur Folge, daß insbesondere bei den als Sensor wirkenden Kontaktsätzen von elektromechanischen Schaltkontakteinrichtungen, wie sie beispielsweise als robuste Endlagenschalter in Einrichtungen des Maschinenbaus eingesetzt werden, in Ermangelung ausreichender Stromstärke der Selbstreinigungseffekt ausbleibt, so daß bereits nach kurzer Betriebsdauer der Kontaktübertragungswiderstand zwischen den Kontakten eines Kontaktsatzes so weit steigt, daß eine eindeutige Identifizierung, ob die Kontakte geöffnet oder geschlossen sind, nicht mehr möglich ist.The limited current strength has the consequence that, in particular, as a sensor acting contact sets of electromechanical switch contact devices, such as for example as a robust limit switch in mechanical engineering facilities are used, in the absence of sufficient amperage Self-cleaning effect is absent, so that after a short period of operation Contact transfer resistance between the contacts of a contact set so far that increases a clear identification of whether the contacts are open or closed are no longer possible.

Zur Erzielung einer zuverlässigen Kontaktgabe bei einer mechanischen Kontaktanordnung ist es aus der Schrift DE-AS 11 54 554 bekannt, in dem Strompfad der Kontaktanordnung eine Drossel bzw. eine Drossel im Strompfad und einen Kondensator parallel zur Kontaktanordnung vorzugeben, wobei die in den induktiven bzw. kapazitiven Bauelementen gespeicherte Energie die Selbstreinigung der Kontaktanordnung beim Schalter bewirkt. Insbesondere induktive Schaltelemente werden jedoch vom Fachmann wegen der beim Schalten unvermeidlichen Spannungsspitzen über der Drossel am Eingang empfindlicher integrierter Halbleiterschaltungen (Sensorverstärker) vermieden. Soweit unumgänglich, sind die Eingänge der Halbleiterschaltungen mit Schutzbeschaltungen vor Überbeanspruchung zu schützen, die jedoch mit erhöhtem Aufwand verbunden sind.To achieve reliable contact with a mechanical Contact arrangement it is known from the document DE-AS 11 54 554, in the current path the contact arrangement a choke or a choke in the current path and one Specify the capacitor parallel to the contact arrangement, the inductive or capacitive components stored energy the self-cleaning of Contact arrangement at the switch causes. In particular inductive switching elements are, however, by the expert because of the inevitable when switching Voltage peaks over the choke at the input more sensitive integrated Semiconductor circuits (sensor amplifiers) avoided. As far as they are inevitable, they are Inputs of the semiconductor circuits with protective circuits against overload to protect, which are associated with increased effort.

Die DE 32 28 686 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Erfassen von Schalterstellungen. Dabei wird für jeden Schaltkontakt ein Frequenzgenerator, ein Impulsformer und ein Verstärker vorgesehen und der Schaltkontakt pulsweise bestromt. Nachteiligerweise wird dabei auch der Eingang des Sensor-Verstärkers bepulst, wodurch Störeinkopplungen entstehen und darüber hinaus der tatsächliche Zeitpunkt des Öffnens bzw. Schließens der Kontaktanordnung nur innerhalb einer Bestromungsphase detektierbar ist. Der Einsatzbereich derartiger Maßnahmen ist daher auf sehr langsam ablaufende technische Vorgänge beschränkt und überdies sehr aufwendig.DE 32 28 686 A1 discloses a method and a device for detecting Switch positions. A frequency generator is used for each switching contact Pulse shaper and an amplifier are provided and the switching contact in pulses energized. The input of the sensor amplifier is also disadvantageous pulsed, which creates interference and also the actual Time of opening or closing of the contact arrangement only within one Current phase is detectable. The scope of such measures is therefore limited to very slow technical processes and moreover very complex.

Aus der Schrift DE 43 18 188 A1 ist bekannt, zur Beseitigung von Oxidationsbelägen auf den Kontaktflächen einen zeitlich begrenzten Strom durch die Kontaktanordnung fließen zu lassen. Dazu sind Mittel zur zeitlichen Steuerung des zusätzlichen Stromflusses vorgesehen, die zu einem zusätzlichen Aufwand führen.From the document DE 43 18 188 A1 it is known to remove oxidation deposits the contact areas a temporary current through the contact arrangement to let flow. There are also means for timing the additional Current flow provided, which lead to additional effort.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem als Sensor wirkenden Kontaktsatz einer elektromechanischen Schaltkontakteinrichtung an einer ASI-Auswerteschaltung mit geringen Aufwand so zu verbessern, daß eine dauerhafte Betriebssicherheit gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object of an arrangement with a sensor Acting contact set of an electromechanical switch contact device on a To improve ASI evaluation circuit with little effort so that a permanent Operational safety is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 2 beschrieben.According to the invention, this object is achieved with the means of claim 1. An advantageous embodiment of the invention is in claim 2 described.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dem Kontaktsatz der elektromechanischen Schaltkontakteinrichtung einen von der ASI-Auswerteschaltung unabhängigen Strom aufzuprägen, der an die speziellen Eigenschaften der Schaltkontakteinrichtung anpaßbar ist. Vorteilhafterweise ist dadurch eine vorbekannte, verfügbare ASI- Auswerteschaltung mit vorgegebener Strombegrenzung auch in Zusammenschaltung mit Schaltkontakteinrichtungen, die zur Selbstreinigung einer Mindeststromstärke bedürfen, die oberhalb der Strombegrenzung der ASI-Auswerteschaltung liegt, verwendbar.The essence of the invention is the contact set of electromechanical Switch contact device a current independent of the ASI evaluation circuit impress on the special properties of the switch contact device is customizable. Advantageously, this provides a known, available ASI Evaluation circuit with specified current limit, also in interconnection with switch contact devices for self-cleaning a minimum current need that is above the current limit of the ASI evaluation circuit, usable.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu ist in Fig. 1 ein Prinzipschaltbild mit den erfindungswesentlichen Schaltmitteln dargestellt. Eine Auswerteschaltung 1 ist an einen ersten Betriebsspannungsanschluß 2 und einen zweiten Betriebsspannungsanschluß 3 angeschlossen und weist einen Eingang 11 und einen Ausgang 12 auf. An den ersten und den zweiten Betriebsspannungsanschluß 2 und 3 ist eine nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Weiterhin ist eine Schaltkontakteinrichtung 4 dargestellt, die einen schaltbaren Kontaktsatz aufweist, dessen Schaltzustand zu überwachen ist. Der Zustand des Kontaktsatzes der Schaltkontakteinrichtung 4 ist als logischer Pegel am Ausgang 12 der Auswerteschaltung 1 abgreifbar. Diese Schaltkontakteinrichtung ist als Endlagenschalter in Einrichtungen des Maschinenbaus ausgeführt. Der zu überwachende Kontaktsatz der Schaltkontakteinrichtung 4 ist zwischen den ersten Betriebsspannungsanschluß 2 und den Eingang 11 der Auswerteschaltung 1 geschaltet.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. 1 by a schematic circuit diagram is shown with essential to the invention switching means in Fig.. An evaluation circuit 1 is connected to a first operating voltage connection 2 and a second operating voltage connection 3 and has an input 11 and an output 12 . An operating voltage source (not shown ) is connected to the first and second operating voltage connections 2 and 3 . Furthermore, a switch contact device 4 is shown, which has a switchable contact set, the switching state of which is to be monitored. The state of the contact set of the switch contact device 4 can be tapped as a logic level at the output 12 of the evaluating circuit. 1 This switch contact device is designed as a limit switch in mechanical engineering devices. The contact set of the switch contact device 4 to be monitored is connected between the first operating voltage connection 2 and the input 11 of the evaluation circuit 1 .

Erfindungsgemäß ist darüber hinaus eine Konstantstromquelle 5 vorgesehen, die in Reihe mit dem Kontaktsatz der Schaltkontakteinrichtung 4 zwischen den ersten Betriebsspannungsanschluß 2 und den zweiten Betriebsspannungsanschluß 3 geschaltet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Stromquelle zwischen den Eingang 11 der Auswerteschaltung 1 und den zweiten Betriebsspannungsanschluß 3 geschaltet.According to the invention, a constant current source 5 is also provided, which is connected in series with the contact set of the switching contact device 4 between the first operating voltage connection 2 and the second operating voltage connection 3 . In the embodiment shown, the current source is connected between the input 11 of the evaluation circuit 1 and the second operating voltage connection 3 .

Bei geschlossenem Kontaktsatz der Schaltkontakteinrichtung 4 wird der Kontaktsatz von einem Strom durchflossen, der sich additiv aus dem Eingangsstrom der Auswerteschaltung 1 am Eingang 11 und dem Strom durch die Konstantstromquelle 5 zusammensetzt. Der Eingangsstrom der Auswerteschaltung 1 am Eingang 11 ist systembedingt vorgegeben begrenzt. Der Quellenstrom der Konstantstromquelle 5 ist so einstellbar, daß der Summenstrom durch den Kontaktsatz der Schaltkontakteinrichtung 4 im geschlossenen Zustand den für den speziell eingesetzten Schaltkontakt erforderlichen und bekannten Strom zur Erzielung des Selbstreinigungseffektes mindestens erreicht. Durch Realisierung des für sich bekannten Selbstreinigungseffektes der Kontakte des Kontaktsatzes auch für Schaltkontakteinrichtungen 4, bei denen der zur Selbstreinigung erforderliche Mindeststrom größer als der vorgegebene, maximale Strom der Auswerteschaltung 1 ist, wird auch für diese Spezies von Schaltkontakteinrichtungen 4 eine dauerhafte Betriebssicherheit an ASI-Auswerteschaltungen darstellbar.When the contact set of the switching contact device 4 is closed, a current flows through the contact set, which is additively composed of the input current of the evaluation circuit 1 at the input 11 and the current through the constant current source 5 . The input current of the evaluation circuit 1 at the input 11 is limited by the system. The source current of the constant current source 5 is adjustable so that the total current through the contact set of the switch contact device 4 in the closed state at least reaches the known and required for the specially used switch contact to achieve the self-cleaning effect. By realizing the known self-cleaning effect of the contacts of the contact set also for switch contact devices 4 , in which the minimum current required for self-cleaning is greater than the predetermined maximum current of the evaluation circuit 1 , permanent reliability of ASI evaluation circuits is also achieved for these species of switch contact devices 4 representable.

Im geöffneten Zustand des Kontaktsatzes der Schaltkontakteinrichtung 4 ist das Potential am Eingang 11 der Auswerteschaltung 1 im wesentlichen gleich dem Potential am zweiten Betriebsspannungsanschluß 3, so daß die Konstantstromquelle 5 gegenüber der Auswerteschaltung 1 wirkungslos ist.In the opened state of the contact set of the switch contact device 4 , the potential at the input 11 of the evaluation circuit 1 is substantially equal to the potential at the second operating voltage connection 3 , so that the constant current source 5 is ineffective compared to the evaluation circuit 1 .

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß die aufwendige Gestaltung einer besonderen Auswerteschaltung 1 für das Aktuator-Sensor-Interface ASI von Schaltkontakteinrichtungen 4 vermieden wird.The advantage of the invention can be seen in particular in the fact that the complex design of a special evaluation circuit 1 for the actuator sensor interface ASI of switch contact devices 4 is avoided.

Claims

1. Arrangement for the permanently reliable connection of a contact set of an electromechanical switch contact device ( 4 ) to a power consumption-limited actuator sensor interface evaluation circuit ( 1 ) for binary information, the switch contact device ( 4 ) between a first operating voltage connection ( 2 ) and the input ( 11 ) of the evaluation circuit ( 1 ), characterized in that a constant current source ( 5 ) is connected in series with the contact set of the electromechanical switching contact device ( 4 ) and between the input ( 11 ) of the evaluation circuit ( 1 ) and a second operating voltage connection ( 3 ) .

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the constant current source ( 5 ) is formed by an ohmic resistor.