-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung
zumindest zweier unmittelbar parallel geschalteter Warnlampen, umfassend
eine Spannungsquelle zur Versorgung der zumindest zwei Warnlampen
mit einem Strom I und einer Messeinrichtung mit einem in Reihe zu
den mindestens zwei Warnlampen angeordneten Messelement zur Erfassung
des von den mindestens zwei Warnlampen aufgenommenen Stroms I, wobei
ein erster oder zweiter Anschluss der Warnlampen über das
den Stromfluss erfassende Messelement mit dem ersten oder zweiten
Pol der Spannungsquelle verbunden ist, die Messeinrichtung einen
Vergleicher aufweist, der mit einem ersten Eingang mit dem Messelement
und mit einem zweiten Eingang mit einem Spannungsteiler verbunden
ist und die Vergleichsspannung derart eingestellt ist, dass bei
Ausfall einer Warnlampe an einem Ausgang des Vergleichers eine Zustandsänderung
eintritt, die über
eine Verstärkerstufe
von einer übergeordneten
Steuerung ausgewertet wird.
-
Eine
Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist in der DE-A-27
48 323 beschrieben. Dabei handelt es sich um ein Kontrollgerät zur Überwachung
von Glühlampen
mit einem in Reihe mit einer zu überwachenden
Glühlampe
geschalteten Messwiderstand und einer Einrichtung zur Überwachung
der in dem Messwiderstand abfallenden Spannung. Das Kontrollgerät zeichnet
sich dadurch aus, dass parallel zu dem Messwiderstand eine Diode
geschaltet ist, die in Stromflussrichtung den Spannungsabfall am
Messwiderstand begrenzt.
-
Eine Überwachung
von Zuleitungen zu zwei parallel geschalteten Warnlampen ist in
der DE-A-27 48 323 nicht angesprochen.
-
Eine
weitere Schaltungsanordnung ist aus U. Lachmann, R. Reiner: "Lampenüberwachung
in Kraftfahrzeugen",
Elektronik 23/1988 bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass jeder zu überwachenden
Lampe ein Shuntwiderstand vorgeschaltet ist. Die durch den Lampenstrom
an den Shuntwiderstand abfallende Spannung wird durch einen parallel
zu dem Shuntwiderstand angeordneten Komparator ausgewertet. Hinweise
zur Überwachung
zweier unmittelbar parallel geschalteter Lampen und zur Anzeige
eines Betriebszustandes, bei der eine Lampe ausgefallen ist, sind
dieser Veröffentlichung
jedoch nicht zu entnehmen.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Schutzeinrichtungen bekannt, die Sicherheits-Lichtschranken oder
Sicherheits-Lichtgitter aufweisen, um Personen vor dem Betreten
eines Gefahrenbereichs zu schützen.
Damit jedoch der abgesicherte Gefahrenbereich zum Beispiel mit einem
fahrerlosen Transportsystem befahren werden kann, ist vorgesehen,
dass die Schutzeinrichtung in einen sogenannten "Muting-Betrieb" geschaltet wird. Dabei wird ein Ausgangssignal der
Schutzeinrichtung von einer Steuereinrichtung überbrückt. Mit anderen Worten dient
die Muting-Steuerung im Rahmen einer sicherheitsgerichteten Schaltungstechnik
dem zeitbegrenzten automatischen Aufheben einer Sicherheitsfunktion
während eines
Arbeitsprozesses.
-
Zur
Unterscheidung, ob sich eine Person oder ein Transportsystem dem
Gefahrenbereich nähert,
sind Sensoren wie Näherungsschalter,
Lichtschalter oder Positionsschalter vorgesehen.
-
Des
Weiteren ist nach einschlägigen
Normen zu beachten, dass der Muting- bzw. Überbrückungszustand der Schutzeinrichtung
zwingend angezeigt werden muss, um Personen vor dem irrtümlichen
Betreten des Gefahrenbereichs während
dieses Betriebszustandes zu warnen.
-
Die
Anzeige des Muting- bzw. Überbrückungszustandes
erfolgt durch eine Warnlampe, die in fehlersicherer Schaltungstechnik
angesteuert bzw. überwacht
wird. Als Nachteil dieser Anordnung ist zu erwähnen, dass beim Ausfall der
Warnlampe die Muting- bzw. Überbrückungsfunktion
der Schutzeinrichtung unterbleiben muss, d.h. dass die Beschickung und
Entladung einer automatisierten Fertigungslage solange unterbleibt,
bis die defekte Warnlampe ausgewechselt worden ist.
-
Als
Lösung
wurde bereits vorgeschlagen, zwei oder mehr Warnlampen entsprechend
reduzierter Leistung parallel zu schalten, wodurch der Ausfall einer
Lampe nicht die Abschaltung einer gesamten Anlage zur Folge hat.
Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass nicht davon ausgegangen
werden kann, dass der Ausfall einer Warnlampe vom Bedienpersonal
im Sinne vorbeugender Instandhaltung registriert und behandelt wird.
-
Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde,
eine Schaltung der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass
mit sicherer Schaltungstechnik und hoher Funktionssicherheit der
Ausfall einer Zuleitung zu den Warnlampen angezeigt wird.
-
Das
Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
beide Anschlüsse
der Warnlampen über Messelemente
mit den Polen der Spannungsquelle und mit einer Überwachungsschaltung verbunden sind
und die Überwachungsschaltung
einen Vergleicher aufweist, der die an dem Widerstand abfallende Spannung
mit einer Vergleichsspannung vergleicht.
-
Bei
dieser Ausführungsform
sind die Anschlüsse
der Warnlampen über
Widerstände
mit den Polen der Spannungsquelle und jeweils mit einer Überwachungsschaltung
verbunden. Die Überwachungsschaltungen
dienen der Überwachung
von Zuleitungen bzw. zur Überwachung
der Spannungsversorgung und geben ein Meldesignal ab, sobald auf
der jeweiligen Zuleitung von der Spannungsquelle in den Warnlampen
ein Strom- oder Spannungseinbruch zu verzeichnen ist.
-
Dabei
ist vorgesehen, dass die Überwachungsschaltung
einen Vergleicher aufweist, der die an dem Widerstand abfallende
Spannung mit einer Vergleichsspannung vergleicht.
-
Dadurch
wird erreicht, dass eine Überprüfung der
Warnlampen vor Ort nicht zwingend notwendig ist, wodurch Unwägbarkeiten
menschlicher Beobachtung und Sorgfalt weitgehend ausgeschlossen werden
können.
Der Ausfall einer Warnlampe kann optisch und/oder akkustisch an
einer Leitstelle angezeigt werden und zusätzlich beim Ausdruck eines Fehlerprotokolls
registriert werden, so dass rechtzeitig entsprechende Maßnahmen
eingeleitet werden können.
Die Schaltungsanordnung zeichnet sich besonders durch ihre einfache
und kostengünstige
Realisierung aus.
-
Insbesondere
ist zur Überwachung
zwei Warnlampen nur noch ein Messelement bzw. Shuntwiderstand vorgesehen,
so dass einerseits die Leuchtstärke
der Lampen nicht beeinträchtigt
und andererseits die Leistungsaufnahme der Schaltung reduziert wird.
Die Vergleichsspannung ist dabei derart eingestellt, dass beim Ausfall
einer Lampe ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers seinen Zustand ändert, was
von der übergeordneten
Steuerung registriert und ausgewertet wird.
-
Zur
Erzeugung der Vergleichsspannung ist der zweite Eingang des Vergleichers
mit einem Spannungsteiler verbunden, der zumindest einen einstellbaren
Widerstand wie Potentiometer aufweist. Durch diese Maßnahme kann
ein Grenzwert für
die Meldung eingestellt werden, d.h. der Anwender verfügt zusätzlich über eine
Möglichkeit
der individuellen Einstellung in Abhängigkeit von den Gegebenheiten am
Einsatzort.
-
Zur
Realisierung einer Differenzverstärkerschaltung ist der erste
Anschluss des Vergleichers über
ein R-C-Glied mit dem ersten oder zweiten Anschluss der Warnlampen
verbunden.
-
Zur
Erzeugung leistungsstarker und damit sicherer Meldesignale ist der
Vergleicher über
eine Verstärkerstufe
mit der übergeordneten
Steuerung verbunden.
-
Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführung ist
vorgesehen, dass der Vergleicher der Messeinrichtung ausgangsseitig über eine
Diode mit einem Ausgang des Vergleichers der Überwachungsschaltung verbunden
ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Meldeausgang aktiv
geschaltet wird, wenn eine der beiden Lampen nicht vom Strom durchflossen
wird.
-
Im
Sinne einer fehlersicheren Schaltungstechnik sind die Messeinrichtung
und die Überwachungsschaltungen
an eine separate Spannungsversorgung angeschlossen. Da die Warnlampen
eine sicherheitsgerichtete Funktion darstellen ist gefordert, dass
diese sicherheitsgerichtet, d.h. in fehlersicherer Schaltungstechnik überwacht
werden, so dass der erste Pol der Spannungsquelle ein Pluspol und
der zweite Pol der Spannungsquelle ein Minuspol ist. Vorzugsweise
sind die Warnlampen als Muting-Betriebs-Anzeigen ausgebildet.
-
Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen,
den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern
auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispiels.
-
Die
einzige Figur zeigt eine prinzipielle Schaltungsanordnung zur Anzeige
eines Betriebszustandes einer Schutzeinrichtung (nicht dargestellt), insbesondere
zur Anzeige von im Muting-Betrieb befindlichen Sicherheits-Lichtschranken
oder Sicherheitsgittern.
-
Zur
Anzeige des Betriebszustandes weist die Schaltungsanordnung zumindest
zwei parallel geschaltete Warnlampen 12, 14 auf,
mit einem ersten und zweiten Anschluss 16, 18.
Ausgehend von den Anschlüssen 16, 18 sind
die Warnlampen 12, 14 über eine erste und eine zweite
Zuleitung 20, 22 mit einem ersten und zweiten
Pol 24, 26 einer Spannungsquelle 27 verbunden.
In dem hier dargestellten Schaltungsbeispiel sind die Anschlüsse 16, 18 der
Meldelampen 12, 14 jeweils über einen Widerstand 28, 30 mit
dem ersten bzw. zweiten Pol 24, 26 der Spannungsquelle verbunden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die Schaltungsanordnung 10 eine Messeinrichtung 32 aufweist, über die
der von den Warnlampen 12, 14 aufgenommene Strom
I erfassbar ist. Die Messeinrichtung 32 weist einen Vergleicher 34 wie
Operationsverstärker
auf, der mit einem invertierenden negativen Eingang 36 über einen
Widerstand 38 mit dem Anschluss 16 bzw. dem als
Widerstand ausgebildeten Strommesselement 28 verbunden
ist, so dass ein von dem Stromfluss I in der Zuleitung 20 an dem
Widerstand 28 abfallender Spannungsabfall erfassbar ist.
Des weiteren ist der Eingang 36 des Vergleichers 34 über einen
Kondensator 40 mit einem ersten Massepotential 42 verbunden.
-
Ein
zweiter, positiver Eingang 44 des Vergleichers 34 ist über einen
Widerstand 46 mit einer Mittelanzapfung 48 eines
Spannungsteilers 50 verbunden, wobei die Mittelabzapfung 48 über einen
Widerstand 52 an einem ersten positiven Spannungspotential 54,
vorzugsweise 12 V, und über
einen Widerstand 56 und ein Potentiometer 58 an
Massepotential 42 liegt. Über das Potentiometer 58 kann
eine an dem positiven Eingang 44 des Vergleichers 34 anliegende
Vergleichsspannung eingestellt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit,
dass der Grenzwert für
eine Meldung einstellbar ist, d.h. der Anwender verfügt zusätzlich über eine
Möglichkeit
der individuellen Einstellung in Abhängigkeit von den Gegebenheiten
am Einsatzort. Ferner liegt der positive Eingang 44 über einen
Kondensator 60 an Massepotential 42 und ist über einen
Widerstand 62 mit einem Ausgang 64 verbunden.
-
Der
Ausgang 64 des Vergleichers liegt über einen Widerstand 66 an
einem zweiten positiven Potential 68, vorzugsweise 24 V.
Ferner ist der Ausgang 64 mit einer Kathode 70 einer
Diode 72 verbunden, die anodenseitig einerseits über einen
Widerstand 74 mit positivem Potential 68 und andererseits
mit einer Kathode einer Zehnerdiode 76 verbunden ist. Die Zehnerdiode 76 liegt
anodenseitig an einer Basis 78 eines Transistors 80,
der emitterseitig mit einem zweiten Massepotential 82 und
collektorseitig über einen
Widerstand 84 an dem zweiten positiven Potential 68 anliegt.
Ferner ist der Transistor 80 collektorseitig mit dem Steuereingang 86 eines
Feldeffekttransistors 88 verbunden, dessen Ausgang 90 mit
einer übergeordneten
Steuereinrichtung oder Meldeeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden
ist und dessen weiterer Anschluss mit positivem Potential 68 verbunden
ist. Die Basis 78 des Transistors 80 ist über einen
Widerstand 92 sowie einen Kondensator 94 mit Massepotential 82 verbunden.
-
Zur Überwachung
der Funktion der Zuleitungen 20, 22 sind zusätzlich Überwachungsschaltungen 96, 98 vorgesehen,
wobei die Überwachungsschaltung 96 mit
der Zuleitung 20 und die Überwachungsschaltung 98 mit
der Zuleitung 22 verbunden ist.
-
Die Überwachungsschaltung 96 weist
einen Vergleicher 100 auf, der mit seinem positiven Eingang 102 über einen
Widerstand 104 mit der Zuleitung 20 bzw. dem Anschluss 16 der
Warnlampen 12, 14 verbunden ist. Über einen
Kondensator 106 liegt der Eingang 102 an dem ersten
Massepotential, das dem Massepotential 42 entspricht. Ein
zweiter, invertierender negativer Eingang 108 des Vergleichers 100 ist über einen
Widerstand 110 mit einer Mittelanzapfung 112 eines
aus den Widerständen 114 und 116 bestehenden
Spannungsteilers verbunden, wobei die Mittelanzapfung 112 über den
Widerstand 114 an dem positiven Spannungspotential 54 und über den
Widerstand 116 an dem Massepotential 42 liegt. Des
weiteren liegt der Eingang 108 über einem Kondensator 118 an
Massepotential 42. Ein weiterer Kondensator 120 ist
parallel zu den Eingängen 102, 108 verschaltet.
-
Ausgangsseitig
ist der Vergleicher 100 über einen Ausgang 122 und
eine Diode 124 anodenseitig mit der Diode 72 verbunden.
Dadurch wird erreicht, dass der Meldeausgang 90 aktiv geschaltet
wird, wenn eine der beiden Lampen 12, 14 nicht
vom Strom durchflossen wird.
-
Ferner
ist der Ausgang 122 über
Widerstände 126 und 128 mit
einer Basis 130 eines Transistors 132 verbunden.
Der Transistor liegt emitterseitig an einem zweiten Massepotential,
das dem Massepotential 82 entspricht. Collektorseitig ist
der Transistor 132 mit einem Ausgang 134 verbunden,
an dem ein Meldesignal anliegt, wenn die Zuleitung 20 unterbrochen
ist bzw. kein Strom über
die Lampen 12, 14 fließt. Über einen Rückkoppelwiderstand 136 ist
der Widerstand 126 mit dem Eingang 102 des Vergleichers 100 verbunden.
Des weiteren ist zwischen den Widerständen 126 und 128 ein
Kondensator 138 angeordnet, der an Massepotential 82 liegt
und andererseits ein Widerstand 140, der an positivem Potential 68 liegt.
Die Basis 130 des Transistors 132 ist über einen
Widerstand 142 mit Massepotential 82 verbunden.
-
Die Überwachungsschaltung 98 weist
einen Vergleicher 144 auf, dessen positiver Eingang 146 über einen
Widerstand 148 mit einer Mittelanzapfung 150 eines
aus Widerständen 152 und 154 bestehenden
Spannungsteilers verbunden ist. Dabei ist der Widerstand 154 mit
einem dritten positiven Potential 156, vorzugsweise 12
V, und der Widerstand 152 mit der Zuleitung 22 bzw.
dem Anschluss 18 der Meldelampen 12, 14 verbunden.
-
Ein
invertierender, negativer Eingang 158 des Vergleichers 144 ist über einen
Widerstand 160 mit einem Potentiometer 162 verbunden,
das über
einen Widerstand 164 mit einem vierten positiven Potential 166 und über einen
Widerstand 168 mit dem dritten positiven Potential 156 verbunden
ist. Parallel zu den Eingängen 146, 158 ist
ein Kondensator 170 geschaltet. Ferner ist vorgesehen,
dass sowohl der Eingang 158 als auch der Eingang 146 jeweils über einen
Kondensator 172 bzw. 174 mit dem dritten positiven
Potential 156 verbunden sind.
-
Über einen
Rückkoppelwiderstand 176 ist der
positve Eingang 146 mit einem Ausgang 178 des Vergleichers 144 verbunden.
Ausgangsseitig ist der Ausgang 178 über Widerstände 180, 182 mit
einer Basis 184 eines Ausgangstransistors 186 verbunden,
der emitterseitig an dem zweiten Potential 68, vorzugsweise
24 V, und collektorseitig an einem Ausgang 188 liegt. An
dem Ausgang 188 liegt ein Meldesignal an, wenn die Zuleitung 22 unterbrochen
ist bzw. kein Strom über
die Lampen 12, 14 fließt. Die Basis 184 des
Transistors 186 liegt über
einen Widerstand 189 an Potential 68. Ferner ist
vorgesehen, dass zwischen den Widerständen 180 und 182 ein erster
Pol eines Kondensators 190 angeschlossen ist, der mit seinem
zweiten Pol an positivem Potential 68 angeschlossen ist.
-
Insbesondere
durch die Messeinrichtung bzw. Vergleicherschaltung 32 ist
es erfindungsgemäß möglich, den
Ausfall einer Warnlampe 12, 14 zu erkennen und
zu einem an dem Ausgang 90 anliegenden Meldesignal zu verarbeiten.
Dadurch erübrigt sich
eine Überwachung
der Funktion der Warnlampen 12, 14 vor Ort durch
eine Bedienperson, wodurch Unwägbarkeiten
menschlicher Beobachtung und Sorgfalt nahezu ausgeschlossen sind.
Die Messeinrichtung 32 erfasst über den als Differenzverstärker geschalteten
Vergleicher 34 den von dem Strom I an dem Widerstand 28 erzeugten
Spannungsabfall und vergleicht diesen mit der an dem Eingang 44 anliegenden
Vergleichsspannung. Dabei ist die Vergleichsspannung über das
Potentiometer 58 einstellbar, so dass die Schaltung insgesamt
an Gegebenheiten verschiedener Einsatzorte anpassbar ist. Zur sicheren Übertragung
wird das an dem Ausgang 64 anliegende Meldesignal sodann
durch den Transistor 88 verstärkt und an eine übergeordnete
betriebsmäßige Steuerung
(nicht dargestellt) weitergeleitet, um dort den Ausfall einer Lampe
zu melden.