DE19707819A1 - Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion - Google Patents
Schaltungsanordnung mit SicherheitsfunktionInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion zur
Überwachung sicherheitsrelevanter Baugruppen mit zumindest zwei Relais und zumindest
einem Schaltkontakt wie Not-Aus-Schalter oder Türkontakt, bei dessen Betätigung ein oder
mehrere Verbraucher, die über die Schaltungsanordnung mit einer oder mehreren Betriebs
spannungen versorgt werden, spannungslos geschaltet werden.
Durch Not-Aus-Schalter, die z. B. in Steuerstromkreisen für die betriebsmäßige Ein- und
Ausschaltung der elektrischen Betriebsspannung von Maschinen und Fertigungseinrichtungen
angeordnet sind, sollen die Betriebsspannungen auch im Fehlerfall sicher abgeschaltet werden
können. Die Not-Aus-Schalter wirken jeweils mit einer sogenannten Vorsteuerebene zu
sammen, die ein Zwischenglied für die Energieversorgung von Hauptstromkreisen ist. Für
dieses Zwischenglied werden fehlersichere Schaltungen verlangt.
Aus dem Stand der Technik sind Not-Aus-Schallungsanordnungen bekannt, die aus drei
elektromechanischen Komponenten bestehen und die vorstehend erwähnte Forderungen
erfüllen. Die drei elektromechanischen Komponenten sind Relais mit zwangsgeführten
Kontaktsätzen. Durch ein selbst überwachendes Schaltungskonzept ist es möglich, diese
Bauart von Relais einfehlersicher zu verschalten. Je nach Kontaktkonfiguration der Relais
können mehrere Freigabe-Strompfade zur Verfügung gestellt werden.
Das selbst überwachende Schaltungskonzept wird meist derart realisiert, daß die Relais über
Öffner- bzw. Schließerkontakte gegenseitig verriegelt werden. Auch werden Schließerkontakte
zur Selbsthaltung des jeweiligen Relais eingesetzt. Diesem Schaltungskonzept liegt der
Nachteil zugrunde, daß einerseits gesonderte Überwachungsrelais eingesetzt werden und
andererseits nur eine geringe Anzahl von Kontakten zur Realisierung von Freigabe-Strompfa
den zur Verfügung stehen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Sicherheitsschaltung der zuvor genannten Art
dahingehend weiterzuentwickeln, daß diese in ihrem Aufbau kompakter und preiswerter ist
und eine Vielzahl von Freigabe-Strompfaden zur Verfügung stellt.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zumindest
zwei Kondensatoren aufweist, die mit ihren ersten Anschlüssen jeweils mit einem Widerstand
verbunden sind, wobei die Widerstände über ein Schaltelement mit einem ersten Pol der
Spannungsquelle verbindbar und über einen weiteren Widerstand mit einem zweiten Pol der
Spannungsquelle verbunden sind und wobei die Kondensatoren mit ihren zweiten Anschlüs
sen mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden sind, daß die Schaltungsanord
nung zumindest zwei Relais aufweist, die jeweils mit einem Steuerelement und dem
Schalterkontakt eine Reihenschaltung bilden, die jeweils mit ihren ersten Anschlüssen mit den
ersten Anschlüssen der Kondensatoren verbunden und über von den jeweiligen Steuer
elementen steuerbare elektronische Schaltelemente mit dem ersten Pol der Spannungsquelle
verbindbar sind und daß zweite Anschlüsse der Reihenschaltung miteinander verbunden und
einerseits über ein elektronisches Schaltelement mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle
verbindbar und anderseits über den weiteren Widerstand mit dem zweiten Pol der Spannungs
quelle verbunden sind.
Besonderer Vorteil der Schaltungsanordnung ist die Realisierung von vier Sicherheitsfreiga
ben mit nur zwei Relais. Dies wird insbesondere durch die erfindungsgemäße Ansteuerung
über die mit den Relais verschalteten Kondensatoren erreicht.
Ferner ist ein besonderer Vorteil darin zu sehen, daß eine elektronische Selbsthaltung
erfolgt. Dazu ist vorgesehen, daß die Steuerelemente als Optokopplerdioden und die elek
tronischen Schaltelemente als von den jeweiligen Optokopplerdioden ansteuerbare Optotran
sistoren ausgebildet sind. Dadurch können Schließerkontakte der jeweiligen Relais eingespart
werden, wodurch diese zur Realisierung von Freigabe-Strompfaden zur Verfügung stehen.
Es ist vorgesehen, daß die Schaltungsanordnung einen Kondensator aufweist, der mit einem
ersten Anschluß über eine Diode und das Einschaltelement zum Aufladen mit positiver
Spannung verbindbar ist und mit einem zweiten Anschluß an Massepotential liegt, wobei ein
Steuerelement wie Optokopplerdiode des elektronischen Schaltelementes wie Optotriacs
antiparallel zu der Diode liegt und über den Widerstand zum Entladen des Kondensators mit
Massepotential verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß sich die aufgeladenen Kondensato
ren zunächst über die Relais und die damit in Reihe geschalteten Steuerelemente sowie den
parallell zu dem Optotriac angeordneten weiteren Widerstand entladen können. Gleichzeitig
entlädt sich ebenfalls der aufgeladene Kondensator über das Steuerelement des Optotriacs und
den Widerstand, so daß zeitverzögert der Optotriac durchschaltet und die Relais mit Masse
potential verbindet. Anschließend erfolgt eine Selbsthaltung über die Optotransistoren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Schaltelement als Tastschalter
oder als elektronische Schaltung mit Flankensteuerung ausgebildet ist. Durch Betätigen des
Tastschalters werden die Kondensatoren über Widerstände aufgeladen. Wird der Tastschalter
losgelassen, so erfolgt ein Start mit abfallender Flanke. Die Kondensatoren entladen sich über
die Relais und die damit in Reihe geschalteten Steuerelemente, die ein Schaltelement zur
elektronischen Selbsterhaltung der Relais steuern.
Es ist vorgesehen, daß die elektronische Flankensteuerung über einen Schließerkontakt eines
DIP-Schalters zu schaltbar ist. Durch den DIP-Schalter ist eine individuelle Konfiguration der
Schaltungsanordnung gewährleistet. Bei geschlossenen DIP-Schaltern erfolgt ein Automatik
start über eine abfallende Flanke, wenn beide Relais abgefallen sind. Die elektronische
Flankenerzeugung erzeugt einen Impuls, der das Betätigen und Loslassen des Tastschalters
simuliert.
Um sicherzustellen, daß die elektronische Flankenerzeugung nur aktiviert ist, wenn beide
Relais abgefallen sind, ist in Reihe zu der elektrischen Flankenerzeugung ein optoelek
tronisches Schaltelement geschaltet, das von einem von beiden Relaisströmen durchflossenen
Steuerelement ansteuerbar ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen den ersten
Anschlüssen der Kondensatoren über DIP-Schalter zuschaltbare Widerstände angeordnet sind,
wobei ein erster Widerstand direkt, ein zweiter Widerstand in Reihenschaltung mit einem
Öffner des ersten Relais und ein dritter Widerstand über einen Öffner des zweiten Relais mit
den Anschlüssen verbindbar ist. Durch das Widerstandsnetzwerk kann die Zeitkonstante der
Kondensatoren eingestellt werden. Wird der erste Widerstand direkt zwischen die Anschlüsse
mit positivem Potential der Kondensatoren verschaltet, wird die Zeitkonstante der Kon
densatoren aufgehoben, da die Kondensatorladung über den dazu geschalteten Widerstand
nachgeladen wird. Wird der in Reihe mit den Öffner des ersten Relais liegende Widerstand
zu geschaltet, wird die Zeitkonstante des mit dem ersten Relais verschalteten Kondensators
aufgehoben. Entsprechendes gilt für die Zuschaltung des in Reihe mit dem Öffner des
zweiten Relais liegenden Widerstandes.
Vorzugsweise weist die Schaltungsanordnung einen Strompfad zur Ansteuerung von Magne
ten auf, der eine Sicherung und ein optoelektronisches Schaltelement wie Optotriac umfaßt.
Dabei ist ein Steuerelement für das optoelektronische Schaltelement einerseits über den das
Relais ansteuernden Optotransistor mit positiver Betriebsspannung und andererseits über
einen Widerstand und einen Tastschalter mit Massepotential verbindbar. Mit dieser Schal
tungsanordnung kann über einen Tastschalter ein Magnet z. B. für eine Türansteuerung
angesteuert werden. Da das Steuerelement mit dem das Relais ansteuernden Optotransistor
verbunden ist, kann die Magnetansteuerung nur dann aktiviert werden, wenn der Optotransi
stor durchgesteuert ist. Aufgrund der Verwendung eines Triacs bleibt die Motoransteuerung
auch nach Loslassen des Tasters im aktiven Zustand, da der Stromfluß durch den Triac
anhält.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den
Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination
-, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Die einzige Fig. zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion.
Die Schaltungsanordnung weist Anschlüsse 10, 12 auf, mit der sie mit einer Betriebsspan
nungsquelle verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Anschluß 10 mit positiver
Betriebsspannung und der Anschluß 12 mit Masse bzw. Erde verbunden. Mit dem Anschluß
10 ist eine Sicherung 14 verbunden, an der wiederum ein Starttaster 16 mit einem ersten
Kontakt angeschlossen ist. Ein zweiter Kontakt des Starttasters 16 ist über eine Reihen
schaltung aus einem Öffnerkontakt 18 eines ersten Relais 20 und eines Öffnerkontaktes 22
eines zweiten Relais 24 mit einer Verbindungsstelle 26 verbunden. Die Verbindungsstelle ist
über einen Widerstand 28 mit einem ersten Anschluß 30 eines ersten Kondensators 32
dessen zweiter Anschluß 34 mit Massepotential verbunden ist. Zwischen der Verbindungs
stelle 26 und dem Anschluß 30 des Kondensators 32 ist eine Reihenschaltung aus Relais 20,
Steuerelement 36 wie Optokopplerdiode und einem als Öffnerkontakt ausgebildeten Not-Aus-
Schalter 38 z. B. einer Türverriegelung angeordnet. Ferner ist der Anschluß 30 des Kon
densators 32 über die Leitstrecke eines Optotransistors 40, der über die Optokopplerdiode 36
ansteuerbar ist, mit einem Anschluß 42 der Sicherung 14, also positiver Betriebsspannung,
verbindbar.
Des weiteren ist die Verbindungsstelle 26 über einen Widerstand 44 mit einem ersten
Anschluß 46 eines zweiten Kondensators 48 verbunden, dessen anderer Anschluß 50 mit
Massepotential verbunden ist. Zwischen dem Anschluß 46 des zweiten Kondensators 48 und
der Verbindungsstelle 26 ist wiederum eine Reihenschaltung aus Relais 24, Not-Aus-Schalter
52 und Steuerelement wie Optokopplerdiode 54 angeordnet. Dabei liegt die Optokopplerdiode
mit einer Kathode an der Verbindungsstelle 26. Des weiteren ist der Anschluß 46 des
zweiten Kondensators 48 über den Leitbereich eines Optotransistors 56, der über die Opto
kopplerdiode 54 ansteuerbar ist, mit dem Anschluß 42 der Sicherung 14, also positiver Be
triebsspannung, verbindbar.
Die Verbindungsstelle 26 ist ebenfalls mit einer Anode eines Steuerelements wie Optokopp
lerdiode 58 verbunden, die kathodenseitig über einen Widerstand 60 mit Massepotential ver
bunden ist. Parallel zu dem Widerstand 60 ist ein elektronisches Schaltelement wie Optotriac
62 angeordnet, der über ein Steuerelement 64 ansteuerbar ist. Das Steuerelement 64 ist eine
Optokopplerdiode die kathodenseitig mit der Kathode des Steuerelementes 58 verbunden ist
und über den Widerstand 60 an Massepotential liegt. Anodenseitig ist die Diode 64 mit
einem ersten Anschluß 66 eines dritten Kondensators 68 verbunden, der mit seinem zweiten
Anschluß mit Massepotential verbunden ist. Antiparallel zu der Optokopplerdiode 64 ist
eine weitere Diode 70 angeordnet, die mit ihrer Kathode an dem Anschluß 66 des dritten
Kondensators 68 liegt.
Parallel zu dem Starttaster 16 ist eine elektronische Flankenerzeugung 72 angeordnet. Die
elektronische Flankenerzeugung ist über einen Optotransistor 74, der über das Steuerelement
58 ansteuerbar ist, mit positiver Betriebsspannung verbindbar. Des weiteren kann die elek
tronische Flankenerzeugung 72 wahlweise über einen Schaltkontakt 76 wie DIP-Schalter zu-
oder abgeschaltet werden.
Zwischen dem Anschluß 30 des ersten Kondensators 32 und dem Anschluß 46 des zweiten
Kondensators 48 ist ein Widerstandsnetzwerk 78 angeordnet. Das Widerstandsnetzwerk 78
weist drei Zweige 80, 82, 84 auf, wobei ein erster Zweig 80 eine Reihenschaltung aus
Widerstand 86 und DIP-Schalter 88 aufweist. In dem Zweig 82 ist ein Öffnerkontakt 90 des
Relais 20, ein Widerstand 92 und ein DIP-Schalter 94 in Reihe angeordnet. Der dritte Zweig
84 weist eine Reihenschaltung aus Öffnerkontakt 96 des Relais 24, einen Widerstand 98 und
einen DIP-Schalter 100 auf.
Zur Ansteuerung eines Magneten (nicht dargestellt) weist die Schaltungsanordnung An
schlüsse 102, 104 auf. Zwischen den Anschlüssen 102 und 104 ist eine Reihenschaltung aus
Sicherung 106 und Optotriac 108 angeordnet. Der Optotriac 108 wird über ein Steuerelement
110 wie Optokopplerdiode angesteuert, das anodenseitig über den Leitungsbereich des Opto
transistors 40 mit positivem Potential der Spannungsquelle verbindbar ist. Die Steuerungs
diode 110 ist kathodenseitig über einen Widerstand 112 und einen Tastschalter 114 mit
Massepotential verbindbar.
Des weiteren weist die Schaltungsanordnung Anschlüsse 116, 118; 120, 122; 124, 126; 128,
130 auf, zwischen denen jeweils Schließerkontakte 132, 134, 136, 138 des Relais 20 und
Erschließerkontakte 140, 142, 144, 146 des Relais 24 in Reihe liegen und insgesamt vier
Sicherheitsfreigaben zur Verfügung stellen.
Die oben beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:
In einer Grundfunktion, d. h. ohne gesetzte DIP-Schalter 76, 88, 94 und 100, hat die Schal tungsanordnung folgende Grundfunktion. Durch Betätigen des Starttasters 16 werden die Kondensatoren 32, 48 über ihre jeweilig vorgeschalteten Vorwiderstände 28, 44 aufgeladen. Gleichzeitig mit der Aufladung der Kondensatoren 32, 48 wird durch Betätigen des Startta sters 16 über die Optokopplerdiode 58 und die Diode 90 der Kondensator 68 aufgeladen. Wird der Starttaster 16 wieder in seine Ausgangsposition gebracht, entladen sich einerseits die Kondensatoren 32, 48 jeweils über die in Reihe geschalteten Not-Aus-Taster 38, 52, die Relaisspulen 20, 24 und die Optokopplerdioden 36, 54 sowie die Optokopplerdiode 58 und den Widerstand 60. Zugleich entlädt sich auch der Kondensator 68 über die Optokopp lerdiode 64 und den Widerstand 60, was ein Durchsteuern des Optotriacs 62 zur Folge hat. Somit liegt die Verbindungsstelle 26 über die Optokopplerdiode 58 und den durchgeschalte ten Optotriac 62 an Massepotential. Ferner werden dadurch die Relais 20, 24, bei denen es sich um gepolte Relais handelt, mit ihren negativen Anschlüssen an das Massepotential gelegt. Der Stromfluß durch die Optokopplerdioden 36, 54 bewirkt ein Durchsteuern der Optotransistoren 40, 56, wodurch die positiven Anschlüsse der Relais 20, 24 an positives Potential gelegt werden, was ein Anziehen der Relais 20, 24 bewirkt. Aufgrund des an dauernden Stromflusses durch die Optokopplerdioden 36, 54 gehen die Relais 20, 24 in elektronische Selbsthaltung. Die Schließerkontakte 132 bis 138 des Relais 20 sowie die Schließerkontakte 140 bis 146 des Relais 24 schließen, so daß die zwischen den Anschlüssen 116, 118; 120, 122; 124, 126 und 128, 130 angeordneten Sicherheitsfreigabepfade geschaltet werden.
In einer Grundfunktion, d. h. ohne gesetzte DIP-Schalter 76, 88, 94 und 100, hat die Schal tungsanordnung folgende Grundfunktion. Durch Betätigen des Starttasters 16 werden die Kondensatoren 32, 48 über ihre jeweilig vorgeschalteten Vorwiderstände 28, 44 aufgeladen. Gleichzeitig mit der Aufladung der Kondensatoren 32, 48 wird durch Betätigen des Startta sters 16 über die Optokopplerdiode 58 und die Diode 90 der Kondensator 68 aufgeladen. Wird der Starttaster 16 wieder in seine Ausgangsposition gebracht, entladen sich einerseits die Kondensatoren 32, 48 jeweils über die in Reihe geschalteten Not-Aus-Taster 38, 52, die Relaisspulen 20, 24 und die Optokopplerdioden 36, 54 sowie die Optokopplerdiode 58 und den Widerstand 60. Zugleich entlädt sich auch der Kondensator 68 über die Optokopp lerdiode 64 und den Widerstand 60, was ein Durchsteuern des Optotriacs 62 zur Folge hat. Somit liegt die Verbindungsstelle 26 über die Optokopplerdiode 58 und den durchgeschalte ten Optotriac 62 an Massepotential. Ferner werden dadurch die Relais 20, 24, bei denen es sich um gepolte Relais handelt, mit ihren negativen Anschlüssen an das Massepotential gelegt. Der Stromfluß durch die Optokopplerdioden 36, 54 bewirkt ein Durchsteuern der Optotransistoren 40, 56, wodurch die positiven Anschlüsse der Relais 20, 24 an positives Potential gelegt werden, was ein Anziehen der Relais 20, 24 bewirkt. Aufgrund des an dauernden Stromflusses durch die Optokopplerdioden 36, 54 gehen die Relais 20, 24 in elektronische Selbsthaltung. Die Schließerkontakte 132 bis 138 des Relais 20 sowie die Schließerkontakte 140 bis 146 des Relais 24 schließen, so daß die zwischen den Anschlüssen 116, 118; 120, 122; 124, 126 und 128, 130 angeordneten Sicherheitsfreigabepfade geschaltet werden.
Durch Betätigen der als Öffner ausgebildeten Not-Aus-Taster 38, 52 wird ein Abfallen des
in diesem Strompfad liegenden Relais 20 oder des Relais 24 bewirkt.
Die Schaltungsanordnung hat insbesondere den Vorteil, daß sie über die DIP-Schalter 76, 88,
94 und 100 auf eine vom Anwender gewünschte Funktion konfigurierbar ist. Wird z. B. der
DIP-Schalter 76 geschlossen, so erfolgt ein Automatikstart, wenn beide Relais 20, 24
abgefallen sind. Die elektronische Flankenerzeugung 72 erzeugt einen Impuls, der das
Betätigen und Loslassen des Starttasters 16 simuliert. Die elektronische Flankenansteuerung
72 wird nur aktiviert, wenn durch die Optokopplerdiode 58 kein Strom fließt, d. h. die Relais
abgefallen sind.
Durch Schließen des DIP-Schalters 88 wird der Widerstand 86 zwischen dem ersten An
schluß des Kondensators 32 und dem ersten Anschluß 46 des zweiten Kondensators 48
geschaltet. Dadurch wird die Zeitkonstante beider Kondensatoren 32, 48 aufgehoben, da die
Kondensatorladungen über den Widerstand 86 nachgeladen werden. Durch Schließen des
DIP-Schalters 94 wird der Widerstand 92 zwischen die Anschlüsse 30 und 46 geschaltet,
wodurch die Zeitkonstante für den Kondensator 32 aufgehoben wird. Durch Schließen des
DIP-Schalters 100, wodurch der Widerstand 98 in Reihenschaltung mit dem Öffner 96 des
Relais 24 zwischen die Anschlüsse 30 und 46 verschaltet wird, wird die Zeitkonstante für den
Kondensator 48 aufgehoben.
Als weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung ist zu erwähnen, daß über den Taster 114 ein
Magnet (nicht dargestellt) für eine Türansteuerung angesteuert werden kann. Ist der Optotran
sistor 40 durchgeschaltet, so liegt positives Potential an der Anode der Optokopplerdiode 110
an. Durch Betätigen des Tasters 114 wird in diesem Zustand die Optokopplerdiode 110
angesteuert, was ein Durchschalten des Ausgangstriacs 108 zwischen den Anschlüssen 102
und 104 zur Folge hat. An dem Anschluß 104 kann ein Magnet (nicht dargestellt) gegen
Masse verschaltet werden. Der Anschluß 102 ist mit positivem Spannungspotential zu
verbinden. Nach Loslassen des Tasters 114 bleibt der Optotriac aufgrund des fließenden
Laststroms im durchgeschaltetem Zustand.
Der Schaltungsanordnung liegt folgende Sicherheitsbetrachtung zugrunde:
Sobald die Relais 20 oder 24 aufgrund eines Fehlers nicht anziehen, können aufgrund der Zwangsführung der Relais 20, 24 die Sicherheitsfreigaben der Anschlüsse 116 bis 130 nicht aktiviert werden.
Sobald die Relais 20 oder 24 aufgrund eines Fehlers nicht anziehen, können aufgrund der Zwangsführung der Relais 20, 24 die Sicherheitsfreigaben der Anschlüsse 116 bis 130 nicht aktiviert werden.
Damit die Schaltungsanordnung nur dann gestartet werden kann, wenn beide Relais 20, 24
abgefallen sind, ist nach den Tastschalter 16 eine Reihenschaltung aus Öffnerkontakt 18 des
Relais 20 und des Öffnerkontaktes 22 des Relais 24 angeordnet. Aufgrund der Zwangs
führung der Kontakte werden die Öffner 18 bzw. 22 im geöffnetem Zustand verbleiben,
wodurch der Startkreis unterbrochen ist, und die Schaltungsanordnung keine Freigabe erteilen
kann.
Die Kondensatoren 32 und 48 sind derart dimensioniert, daß diese nicht genügend Energie
gespeichert haben um das jeweilige Relais 20 oder 24 selbständig zum Anziehen zu bringen.
Die Kondensatoren 32, 48 liefern lediglich den Strom, um die Optokopplerdioden 36, 54 zu
bestromen, was ein Durchschalten der zugehörigen Optotransistoren 40, 56 im fehlerfreien
Zustand bewirkt. Die durchgeschalteten Transistoren 40, 56 liefern dann den nötigen Strom,
um die Relais 20, 24 in Selbsthaltung zu betreiben. Bleibt einer der Transistoren 40, 56 im
gesperrtem Zustand, wird das zugehörige Relais 20 oder 24 nicht geschaltet, wodurch keine
Freigabe erzeugt wird.
Bleibt einer der Optotransistoren 40, 56 durch einen internen Defekt durchgeschaltet, obwohl
die Selbsthaltung durch einen der Not-Aus-Taster 38 oder 52 unterbrochen wurde, so wird
der Strom durch die Transistoren 40, 56 über die nachgeschalteten Widerstände 28, 44 die
Optokopplerdiode 58 sowie den Optotriac 62 zu Massepotential abgeleitet. Dies hat zur
Folge, daß der Optotriac 62 nicht verlöscht, da dessen Haltestrom nicht unterschritten wird.
Bei diesem Betriebsfall liegt an der Verbindungsstelle 26 annähernd das Massepotential.
Sowohl der Kondensator 32 als auch der Kondensator 48 können in diesem Betriebsfall nicht
geladen werden und bei Betätigung des Starttasters 16 würde über die Öffnerkontakte 18 und
22 ein Kurzschluß zwischen positiver Betriebsspannung und Massepotential entstehen, was
zur Auslösung der Sicherung 14 führt.
In diesem Betriebsfall kann auch die elektronische Flankensteuerung 72 trotz gesetzten
DIP-Schalters 76 nicht aktiv werden, da die Optokopplerdiode 58 ständig bestromt ist. Die
elektronische Flankenerzeugung 72 erzeugt nur dann eine Flanke, wenn der von der Opto
kopplerdiode an gesteuerte Transistor einen dynamischen Schaltvorgang aufweist.
Sollte der Optotriac 62 durch einen Defekt hochohmig bleiben, können die Relais 20, 24
nicht anziehen. Der Entladestrom der Kondensatoren 32, 48 reicht nicht aus, um die Relais
20, 24 zu aktivieren, da der Widerstand 60 so dimensioniert wurde, daß der Strom über
diesen wesentlich kleiner sein muß als der benötigte Anzugsstrom eines Relais. Sollte der
Optotriac 62 aufgrund eines Fehlers durchgeschaltet bleiben, liegt an dem Anschluß 26
annähernd Massenpotential an. Die Kondensatoren 32, 48 können somit nicht geladen werden
und bei Betätigung des Starttasters 16 würde die Sicherung 14 wegen eines Kurzschlusses
auslösen. Im Automatikbetrieb, also bei gesetztem DIP-Schalter 76, würde keine Flanken
erzeugung stattfinden, da die Optokopplerdiode 58 ständig bestromt ist. Wie schon zuvor
erwähnt, wird nur dann eine Flanke generiert, wenn der von der Optokopplerdiode 58
angesteuerte Transistor 74 einen dynamischen Schaltvorgang aufweist.
Mit der oben beschriebenen Schaltungsanordnung kann ein Multifunktionsbaustein zur
Überwachung sicherheitsgerichteter Baugruppen wie Not-Aus-Einrichtungen oder Schutztüren
aufgebaut werden. Die Konfiguration auf die jeweilige Anwendung kann über DIP-Schalter
76, 78, 80, 94, 100 oder ähnliche Elemente erfolgen, die dem Anwender erlauben, die interne
Verschaltung an gewünschte Gegebenheiten anzupassen.
Claims (9)
1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion zur Überwachung sicherheitsrelevanter
Baugruppen mit zumindest zwei Relais und zumindest einem Schaltkontakt wie Not-
Aus-Schalter oder Türkontakt, bei dessen Betätigung ein oder mehrere Verbraucher,
die über die Schaltungsanordnung mit einer oder mehreren Betriebsspannungen
versorgt werden, spannungslos geschaltet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung zumindest zwei Kondensatoren (32, 48) aufweist, die
mit ihren ersten Anschlüssen (30, 46) jeweils mit einem Widerstand (28, 44) ver
bunden sind, wobei die Widerstände (28, 44) über ein Schaltelement (16, 72) mit
einem ersten Pol der Spannungsquelle verbindbar und über einen weiteren Widerstand
(60) mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden sind und wobei die Kon
densatoren (32, 48) mit ihren zweiten Anschlüssen mit einem zweiten Pol der Span
nungsquelle verbunden sind, daß die Schaltungsanordnung zumindest zwei Relais
(20, 24) aufweist, die jeweils mit einem Steuerelement (36, 54) und dem Schalt
kontakt (38, 52) eine Reihenschaltung bilden, die jeweils mit ihren ersten Anschlüssen
mit den ersten Anschlüssen (30, 46) der Kondensatoren (32, 48) verbunden und über
von den jeweiligen Steuerelementen (36, 54) steuerbare elektronische Schaltelemente
(40, 56) mit dem ersten Pol der Spannungsquelle verbindbar sind und daß zweite
Anschlüsse der Reihenschaltung miteinander verbunden und einerseits über ein
elektronisches Schaltelement (62) mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbind
bar und andererseits über den weiteren Widerstand (60) mit dem zweiten Pol der
Spannungsquelle verbunden sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerelemente (36, 54) als Optokopplerdioden und daß die elektronischen
Schaltelemente (40, 56) als von den jeweiligen Optokopplerdioden ansteuerbare
Optotransistoren ausgebildet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung einen Kondensator (68) aufweist, der mit einem ersten
Anschluß über eine Diode (70) und das Schaltelement (16, 72) zum Aufladen mit
positiver Spannung verbindbar und mit einem zweiten Anschluß an Massepotential
(12) liegt, wobei ein Steuerelement (64) wie Optokopplerdiode des elektronischen
Schaltelementes (62) wie Optotriacs antiparallel zu der Diode (70) liegt und über den
Widerstand (60) zum Entladen des Kondensators mit Massepotential verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltelement (16, 72) als Tastschalter (16) oder als elektronische Schaltung
(72) mit Flankenerzeugung aus gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Flankenerzeugung (72) in Reihenschaltung mit einem elektro
nischen Schaltelement (74) wie Optotransistor über eine Kontaktstelle wie
DIP-Schalter oder Drahtbrücke parallel zu dem Tastschalter (16) verbindbar ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische Schaltelement (74) über ein Steuerelement (58) wie Optokopp
lerdiode ansteuerbar ist, die in Reihe mit dem elektronischen Schaltelement (62)
angeordnet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den ersten Anschlüssen (30, 46) der Kondensatoren (32, 48) über
DIP-Schalter (88, 94, 100) zuschaltbare Widerstände (86, 92, 98) angeordnet sind, wobei
ein erster Widerstand (86) direkt, ein zweiter Widerstand (92) über einen Öffner (90)
des Relais (20) und ein dritter Widerstand (98) über einen Öffner (96) des Relais (24)
mit den Anschlüssen (30, 46) verbindbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung einen Strompfad mit einer Sicherung (106) und einem
optoelektronischen Schaltelement (108) wie Optotriac zur Ansteuerung von Magneten
aufweist.
9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Optotriac (108) über eine Optokopplerdiode (110) ansteuerbar ist, die mit
einem Widerstand (112) und einem Taster (114) eine Reihenschaltung bildet, wobei
die Reihenschaltung einerseits mit Massepotential (12) verbunden und andererseits
über den Optotransistor (40, 56) mit positiver Betriebsspannung verbindbar ist.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006057529A1 (de) * | 2006-12-06 | 2008-06-19 | Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG | Kontrollvorrichtung, Energieversorgungssystem, Verfahren und Computerprogrammprodukt |
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DE19930994B4 (de) * | 1999-07-05 | 2006-03-02 | Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg | Schaltungsanordnung zur Überwachung von Relais in Sicherheitsschaltungen mit mindestens 3 Relais |
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-
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- 1997-02-27 DE DE1997107819 patent/DE19707819B4/de not_active Expired - Fee Related
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