DE19808595B4

DE19808595B4 - Arrangement with an electrical load in series with two controllable semiconductor devices

Info

Publication number: DE19808595B4
Application number: DE1998108595
Authority: DE
Inventors: Rainer Horstkotte; Alwin Kröck
Original assignee: Schneider Automation GmbH
Current assignee: Schneider Automation GmbH
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1998-02-28
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2018-03-01
Also published as: DE19808595A1

Abstract

Anordnung, insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen, mit einem elektrischen Verbraucher und mit zwei jeweils nichtleitend und bidirektional leitend steuerbaren Halbleiteranordnungen, die jeweils parallele Schaltungen zur Begrenzung des Spannungsanstiegs aufweisen und von denen die eine mit einem der beiden Anschlüsse des Verbrauchers und einem Pol einer Wechselspannungsquelle und die andere mit dem anderen der beiden Anschlüsse des Vebrauchers und dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass je Halbleiteranordnung (30, 46) eine ausgangsseitig an eine Auswerteinheit angeschlossene Spannungspegelüberwachungsschaltung (52, 36) mit einem ersten Eingang an eine von der Spannung der Wechselspannungsquelle abgeleitete, auf die Größe der Spannung am verbraucherseitigen Ausgang der jeweiligen Halbleiteranordnung (30, 46) abgestimmte Referenzspannung gelegt und mit einem zweiten Eingang mit dem verbraucherseitigen Ausgang der Halbleiteranordnung (30, 46) sowie über einen Kondensator (54, 38) mit dem an die andere Halbleiteranordnung (46, 30) angeschlossenen Pol (64, 66) der Wechselspannungsquelle verbunden ist.Arrangement, especially for safety-relevant applications, with an electrical consumer and with two each non-conducting and bidirectionally conductive controllable Semiconductor devices, each having parallel circuits for limiting have the voltage increase and of which the one with a the two connections of the load and a pole of an AC source and the other with the other of the two connections of the user and the other pole of the AC voltage source is connected, characterized that each semiconductor device (30, 46) has an output side to a Evaluation unit connected voltage level monitoring circuit (52, 36) with a first input to one of the voltage of the AC voltage source derived, on the magnitude of the voltage on the consumer side output of the respective semiconductor device (30, 46) matched reference voltage and with a second Input with the consumer-side output of the semiconductor device (30, 46) and about a capacitor (54, 38) to the other semiconductor device (46, 30) connected to the pole (64, 66) of the AC voltage source connected is.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen, mit einem elektrischen Verbraucher und mit zwei jeweils nichtleitend und bidirektional leitend steuerbaren Halbleiteranordnungen, die jeweils parallele Schaltungen zur Dämpfung des Spannungsanstiegs aufweisen und von denen die eine mit einem der beiden Anschlüsse des Verbrauchers und einem Pol einer Wechselspannungsquelle und die andere mit dem anderen der beiden Anschlüsse des Verbrauchers und dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle verbunden ist.The The invention relates to an arrangement, in particular for safety-relevant Applications, with one electrical consumer and two each nonconducting and bidirectionally conductively controllable semiconductor devices, the respective parallel circuits for damping the voltage increase and one of which has one of the two terminals of the Consumer and a pole of an AC source and the others with the other of the two connectors of the consumer and the another pole of the AC voltage source is connected.

Schaltungsanordnungen der vorstehend beschriebenen Art werden z. B. zur Steuerung von technischen Geräten und Maschinen eingesetzt, die Anforderungen in Bezug auf Sicherheit erfüllen müssen. Sicherheit bedeutet hierbei eine solche vor Fehlern und Störungen im Betriebsablauf der Geräte und Maschinen, die Menschen und den Geräten und Maschinen gefährlich werden kann. Die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung wird insbesondere bei Pressen, Scheren und Stanzen benutzt, die mit Hilfe von speicherprogrammierbaren Stuerungen gesteuert werden. Die elektrischen Verbraucher an den Pressen, Scheren und Stanzen sind z. B. die Spulen von elektromagnetischen Auslösern. Die speicherprogrammmierbaren Steuerungen erzeugen die Ansteuersignale für die steuerbaren Halbleiteranord nungen oder Halbleiterelemente. Um die Zuverlässigkeit und Sicherheit im Betriebsablauf zu erhöhen, werden die Steuerungen vorzugsweise redundant verwendet, d. h. es werden z. B. zwei speicherprogrammierbare Steuerungen parallel eingesetzt, von denen jeweils eine einem der Halbleiteranordnungen zugeordnet ist. Als Halbleiteranordnungen können Zweirichtungsthyristoren (TRIACs) oder gegensinnig parallel geschaltete Thyristoren verwendet werden. Die steuerbaren Halbleiteranordnungen bilden Ausgänge des die beiden speicherprogrammierbare Steuerungen enthaltenden redundanten Systems.circuitry of the type described above are z. B. for controlling technical devices and machinery used, the requirements in terms of safety fulfill have to. safety In this case, such means against errors and disturbances in the operation of the equipment and machines that are dangerous to people and the equipment and machinery can. The circuit arrangement described in the beginning is in particular used in pressing, shearing and punching, with the help of programmable logic Controls are controlled. The electrical consumers on the presses, Shearing and punching are z. B. the coils of electromagnetic Triggers. The programmable logic controllers generate the drive signals for the controllable Halbleiteranord voltages or semiconductor elements. To the reliability and increase safety in operation, become the controls preferably used redundantly, d. H. it will be z. B. two programmable logic Controllers used in parallel, one of each of which Semiconductor devices is assigned. As semiconductor devices can bidirectional thyristors (TRIACs) or oppositely connected in parallel thyristors used become. The controllable semiconductor devices form outputs of the the two programmable logic controllers containing redundant System.

In der DE-A-42 23 216 ist eine Sicherheitsschaltung für Elektromotoren beschrieben, die von einer elektronischen Steuereinrichtung über eine Steuerendstufe gesteuert werden. Bei Absinken der Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Wert oder bei Ausfall der Versorgungsspannung werden von der Steuereinrichtung Schaltmittel betätigt, durch die der Elektromotor wenigstens einen bei Betätigung der Schaltmittelnotfunktion ausführende Teil der Steuereinrichtung vom Versorgungsspannungskreis getrennt werden. Der Elektromotor ist mittels wenigstens einer Freilaufdiode der Steuerendstufe mit Versorgungsspannungsanschlüssen des wenigstens einen Teils der Steuereinrichtung zur Notstromversorgung derselben und zur Durchführung der Notfunktionen verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Motor definiert abgeschaltet, z. B. gebremst wird, und dass trotz Spannungsabfall oder -ausfall noch erforderliche Notfunktionen durchgeführt werden können. Ein Absinken der Vorsorgungsspannung kann erfasst und über eine Auswertung keinen Einfluss auf die Steuerung des Verbrauchers (Notlauffunktion) genommen werden.In the DE-A-42 23 216 a safety circuit for electric motors is described, which are controlled by an electronic control device via a control amplifier. When the supply voltage drops below a predetermined value or when the supply voltage fails, switching means are actuated by the control device, by means of which the electric motor is disconnected from the supply voltage circuit by at least one part of the control device which actuates the switching means emergency function. The electric motor is connected by means of at least one freewheeling diode of the control output stage with supply voltage terminals of the at least one part of the control device for emergency power supply of the same and for performing the emergency functions. This ensures that the engine is switched off in a defined manner, eg. B. is braked, and that despite voltage drop or failure still required emergency functions can be performed. A decrease in the supply voltage can be detected and an evaluation of no influence on the control of the consumer (emergency function) are taken.

In der DE-A-195 34 308 ist einen Schaltungsanordnung zur Überwachung von zwei Eingangsspannungen beschrieben, wobei das eine spannungsausfallsignalisierende Fehlersignal potential getrennt von den Eingangsspannungen ist.In the DE-A-195 34 308 A circuit arrangement for monitoring two input voltages is described, wherein the one voltage failure signaling error signal potential is separate from the input voltages.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache Überwachungsanordnung für eine Anordnung mit einem elektrischen Verbraucher und mit zwei nichtleitend und bidirektional leitend steuerbaren Halbleiteranordnungen bereitzustellen, von denen die eine mit einem der beiden Anschlüsse des Verbrauchers und einem Pol einer Wechselspannungsquelle und die andere mit dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle und dem anderen der beiden Anschlüsse des Verbrauchers verbunden ist.Of the Invention is based on the problem, a simple monitoring arrangement for one Arrangement with one electrical consumer and two non-conductive and to provide bidirectionally conductively controllable semiconductor devices, one of which is connected to one of the two terminals of the consumer and one Pol of an AC source and the other with the other Pol the AC voltage source and the other of the two terminals of Consumer is connected.

Das Problem wird bei einer Anordnung mit einem elektrischen Verbraucher und mit zwei nichtleitend und bidirektional leitend steuerbaren Halbleiteranordnungen, die je parallele Schaltungen zur Begrenzung des Spannungsanstiegs aufweisen und von denen eine mit einem der beiden Anschlüsse des Verbrauchers und dem Pol einer Wechselspannungsquelle und die andere mit dem anderen Anschluss des Verbrauchers und dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass je Halbleiteranordnung eine ausgangsseitig an eine Auswerteinheit angeschlossene Spannungspegelüberwachungsschaltung mit einem ersten Eingang an eine von der Spannung der Wechselspannungsquelle abgeleitete, auf die Größe der Spannung am verbraucherseitigen Ausgang der jeweiligen Halbleiteranordnung bei nichtleitender Halbleiteranordnung abgestimmte Referenzspannung gelegt und mit einem zweiten Eingang mit dem verbraucherseitigen Ausgang der Halbleiteranordnung sowie über einen Kondensator mit dem an die andere Halbleiteranordnung angeschlossenen Pol der Wechselspannungsquelle verbunden ist. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung lassen sich Fehler der Reihenschaltung aus dem Verbraucher und den Halbleiteranordnungen erkennen. Ein Fehler in einer Halbleiteranordnung besteht beispielsweise darin, dass die Halbleiteranordnung in einer Stromrichtung leitet. Da die Halbleiteranordnung dann im gesperrten Zustand wie eine Diode arbeitet, wird der Kondensator an einen Eingang der Überwachungsanordnung aufgeladen, wodurch die Ansprechschwelle der zugeordneten Spannungspegelüberwachungsschaltung überschritten wird.The Problem is with an arrangement with an electrical consumer and with two non-conducting and bidirectionally conductive controllable Semiconductor arrangements, each parallel circuits for limiting have the voltage increase and one of which with one of the two connections of the load and the pole of an AC source and the others with the other terminal of the consumer and the other Pol the AC voltage source is connected, according to the invention thereby solved, that each semiconductor device has an output side to an evaluation unit connected voltage level monitoring circuit with a first input to one of the voltage of the AC voltage source derived, on the magnitude of the voltage on the consumer side output of the respective semiconductor device reference voltage tuned to nonconductive semiconductor device placed and with a second input to the consumer side Output of the semiconductor device and via a capacitor with the connected to the other semiconductor device pole of the AC voltage source connected is. With the circuit according to the invention can be mistakes the series connection of the consumer and the semiconductor devices detect. For example, an error in a semiconductor device exists in that the semiconductor device conducts in a current direction. Since the semiconductor device then in the locked state as a diode works, the capacitor is connected to an input of the monitoring device charged, which exceeded the threshold of the associated voltage level monitoring circuit becomes.

Die Reihenschaltung der Halbleiteranordnungen ermöglicht Prüfungen der Schaltungsteile, ohne dass der Verbraucher eingeschaltet ist. Wenn von beiden Spannungspegelüberwachungsschaltungen keine Meldungen vorhanden sind, kann bei einem Einschaltbefehl vor dessen Ausführung jeder der Halbleiteranordnungen zunächst für sich ein- und ausgeschaltet werden. Aus der damit hervorgerufenen Meldung der zugeordneten Spannungspegelüberwachungsschaltung und dem anschließenden Wegfall der Meldung wird die einwandfreie Arbeitsweise der jeweiligen Halbleiteranordnung erkannt. Nach der Prüfung der beiden Halbleiteranordnungen und Feststellung ihrer einwandfreien Arbeitsweise werden zur Ausführung des Befehls beide Halbleiteranordnungen zugleich leitend gesteuert.The Series connection of the semiconductor devices allows testing of the circuit parts, without that the consumer is turned on. When both voltage level monitoring circuits no messages can be present at a switch-on command its execution each of the semiconductor devices is initially turned on and off by itself become. From the resulting message of the associated voltage level monitoring circuit and the subsequent omission the message is the proper operation of the respective semiconductor device recognized. After the exam the two semiconductor devices and finding their proper Working method will be executed the command both semiconductor devices simultaneously conducting controlled.

Zweckmäßigerweise sind zu den Halbleiteranordnungen jeweils die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands zur Begrenzung des Spannungsanstiegs an den Halbleiteranordnungen geschaltet. Bei nichtleitenden Halbleiteranordnungen werden die Spannungen an den mit diesen jeweils verbundenen Eingängen Eingänge der Spannungspegelüberwachungsschaltungen von den Reihenschaltungen, im folgenden auch RC-Schaltungen genannt, und der Impedanz des Verbrauchers bestimmt.Conveniently, are in each case the series connection of a semiconductor arrangement Capacitor and a resistor to limit the voltage rise connected to the semiconductor devices. For non-conductive semiconductor devices For example, the voltages at the inputs connected to these are inputs to the voltage level monitoring circuits from the series circuits, also referred to below as RC circuits, and the impedance of the consumer.

Der elektrische Verbraucher ist insbesondere eine Spule mit einem beweglich angeordneten Elektromagnet. Derartige Anordnungen werden als Steuerelemente in Pressen, Scheren und Stanzen usw. eingesetzt. Die über die RC-Schaltungen bei nichtleitenden Halbleiteranordnungen und die Spule fließenden Wechselströme sind wesentlich kleiner als der Ansprechstrom der elektromagnetischen Vorrichtung.Of the electrical load is in particular a coil with a movable arranged electromagnet. Such arrangements are called controls in presses, scissors and punching etc. used. The over the RC circuits in non-conductive semiconductor devices and the Coil flowing AC currents are much smaller than the operating current of the electromagnetic Contraption.

Die Referenzspannungen für die Spannungspegelüberwachungsschaltungen werden vorzugsweise je an Kondensatoren eines Spannungsteilers abgegriffen, der aus der Reihenschaltung wenigstens eines Widerstands und zweier Kondensatoren besteht, von denen einer mit einem Anschluss an den einen Pol und der andere mit einem Anschluss an den anderen Pol der Wechselspannungsquelle gelegt ist. Durch entsprechende Dimensionierung der Bauelemente des Spannungsteilers werden die Referenzspannungen an die an den Spulenanschlüssen bei nichtleitenden Halbleiteranordnungen anstehenden Spannungen angeglichen.The Reference voltages for the voltage level monitoring circuits are preferably each tapped on capacitors of a voltage divider, from the series connection of at least one resistor and two Consists of capacitors, one of which with a connection to the one pole and the other with a connection to the other pole the AC voltage source is placed. By appropriate dimensioning the components of the voltage divider become the reference voltages to the at the coil terminals for non-conducting semiconductor devices pending voltages equalized.

Zwischen den verbraucherseitigen Anschlüssen der Halbleiteranordnungen und den Eingängen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen sind zweckmäßigerweise jeweils Widerstände vorgesehen.Between the consumer-side connections the semiconductor devices and the inputs of the voltage level monitoring circuits are expediently each resistances intended.

Die Halbleiteranordnungen mit den Reihenschaltungen aus Kondensatoren und Widerständen, d. h. den RC-Schaltungen und die Spannungspegelüberwachungsschaltungen mit den an die Eingänge jeweils angeschlossenen Kondensatoren und Widerständen sowie je eine Hälfte des Spannungsteilers für die Referenzspannung sind vorzugsweise je in verschiedenen Baugruppen angeordnet, wobei die Spannungspegelüberwachungschaltung in der einen Baugruppe mit ihrem einen Eingang an den verbraucherseitigen Ausgang der Halbleiteranordnung der anderen Baugruppe angeschlossen ist. Diese Anordnung in verschiedenen Baugruppen oder Modulen hat den Vorteil, dass Beschädigungen, Fehler oder Störungen an oder in einer Baugruppe sich nicht unmittelbar auf alle Halbleiteranordnungen und Spannungspegelüberwachungsschaltungen auswirken können. Damit wird erreicht, dass bei einem Fehler in einer Baugruppe nicht eine Gefahr für das an die Steuerung angeschlossene Gerät entsteht.The Semiconductor arrangements with the series circuits of capacitors and resistors, d. H. the RC circuits and the voltage level monitoring circuits to the inputs connected capacitors and resistors and one half of the Voltage divider for the reference voltages are preferably each in different assemblies arranged, wherein the voltage level monitoring circuit in the an assembly with its one input to the consumer side Output of the semiconductor device of the other module connected is. This arrangement has different assemblies or modules the advantage that damages, Errors or faults on or in an assembly is not directly on all semiconductor devices and voltage level monitoring circuits can affect. This ensures that when an error in an assembly not a danger for the device connected to the controller is created.

Die Spannungspegelüberwachungsschaltung besteht vorzugsweise aus einem Optokoppler parallel zu einem Widerstand, wobei der Parallelschaltung wenigstens ein Widerstand vorgeschaltet ist. Durch den Optokoppler werden die Stromkreise der Auswerteinheit von den Starkstromkreisen mit dem Verbraucher galvanisch getrennt. Die Widerstände sind in ihrer Größe so aufeinander abgestimmt, dass die am Optokoppler bei nichtleitenden Halbleiteranordnungen anstehende Spannung kleiner als dessen Schwellenspannung ist.The Voltage level monitoring circuit preferably consists of an optocoupler in parallel with a resistor, wherein the parallel connection at least one resistor is connected upstream. The optocoupler makes the circuits of the evaluation unit galvanically isolated from the power circuits with the consumer. The resistors are so big in their size matched that on the optocoupler in non-conductive semiconductor devices voltage present is less than its threshold voltage.

Zur Erhöhung der Ansprechspannungen sind den Parallelschaltungen aus Optokopplern und Widerständen insbesondere wenigstens zwei Zener-Dioden gegensinnig gepolt vorgeschaltet.to increase The response voltages are the parallel circuits of optocouplers and resistors in particular at least two Zener diodes connected upstream in opposite directions.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further Details, features and advantages of the invention do not arise only from the claims and the features to be taken from them - alone and / or in combination - but also from the following description of one shown in a drawing preferred embodiment.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Schaltbild einer Anordnung mit einem elektrischen Verbraucher in Reihe mit zwei Halbleiteranordnungen und Schaltungen zur Überwachung der Halbleiteranordnungen, 1 a circuit diagram of an arrangement with an electrical load in series with two semiconductor devices and circuits for monitoring the semiconductor devices,

2 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Überwachungsanordnung gemäß 1, 2 a circuit diagram of a first embodiment of a monitoring arrangement according to 1 .

3 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Überwachungsanordnung gemäß 1. 3 a circuit diagram of a second embodiment of a monitoring arrangement according to 1 ,

Eine Schaltungsanordnung für sicherheitsrelevante Anforderungen enthält zwei Baugruppen 10, 12 mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen. Die Baugruppen 10, 12 können in einem Baugruppenträger montiert sein und enthalten jeweils eine Reihe von Anschlüssen, von denen in 1 vier Anschlüsse an den beiden Baugruppen mit 14, 16, 18, 20 und 22, 24, 26, 28 bezeichnet sind. In der Baugruppe 10 ist eine Halbleiterschaltung in Form eines TRIACs 30 angeordnet, der je mit einer Elektrode an den Anschluss 14 und 16 gelegt ist. Parallel zum TRIAC 30 ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 32 und einem Widerstand 34 angeordnet. In der Baugruppe 10 befindet sich weiterhin eine Spannungspegelüberwachungsschaltung 36, deren Aufbau unten noch näher beschrieben wird. Die Spannungspegelüberwachungsschaltung 36 weist zwei Eingänge auf, von denen einer einerseits über einen Kondensator 38 mit dem Anschluss 14 und andererseits über einen Widerstand 40 mit dem Anschluss 18 verbunden ist. Der andere Eingang der Spannungspegelüberwachungsschaltung 36 ist über einen Kondensator 42 mit dem Anschluss 14 und über einen Widerstand 44 mit dem Anschluss 20 verbunden. In der Baugruppe 10 können noch weitere Anordnungen z. B. der vorstehend beschriebenen Art mit entsprechenden Baugruppenanschlüssen vorgesehen sein.A circuit arrangement for safety-relevant requirements contains two modules 10 . 12 with electrical or electronic components. The assemblies 10 . 12 can be mounted in a rack and each contain a number of connectors, of which in 1 four connections to the two modules with 14 . 16 . 18 . 20 and 22 . 24 . 26 . 28 are designated. In the assembly 10 is a semiconductor circuit in the form of a TRIAC 30 arranged, each with an electrode to the connector 14 and 16 is laid. Parallel to the TRIAC 30 is a series connection of a capacitor 32 and a resistance 34 arranged. In the assembly 10 is still a voltage level monitoring circuit 36 whose structure is described in more detail below. The voltage level monitoring circuit 36 has two inputs, one of which on the one hand via a capacitor 38 with the connection 14 and on the other hand, a resistance 40 with the connection 18 connected is. The other input of the voltage level monitoring circuit 36 is over a capacitor 42 with the connection 14 and about a resistance 44 with the connection 20 connected. In the assembly 10 can still other arrangements z. B. of the type described above may be provided with appropriate module connections.

Die Baugruppe 12 hat den gleichen Aufbau wie die Baugruppe 10, d. h. ein TRIAC 46 und eine zum TRIAC 46 parallel gelegte Reihenschaltung aus einem Widerstand 48 und einem Kondensator 50 sind mit den Anschlüssen 22 und 24 verbunden.The assembly 12 has the same structure as the module 10 ie a TRIAC 46 and one to the TRIAC 46 parallel series connection of a resistor 48 and a capacitor 50 are with the connections 22 and 24 connected.

Eine Spannungspegelüberwachungsschaltung 52 ist mit einem Eingang über einen Kondensator 54 mit dem Anschluss 22 und über einen Widerstand 56 mit dem Anschluss 26 verbunden und ist weiterhin an ihrem anderen Eingang einerseits über einen Kondensator 58 mit dem Anschluss 22 und über einen Widerstand 60 mit dem Anschluss 28 verbunden.A voltage level monitoring circuit 52 is with an input through a capacitor 54 with the connection 22 and about a resistance 56 with the connection 26 connected and is still at its other input on the one hand via a capacitor 58 with the connection 22 and about a resistance 60 with the connection 28 connected.

Die Anschlüsse 16 und 24 der Baugruppen 10, 12 sind je mit einem Ende einer Spule 62 eines elektromagnetischen Geräts verbunden. Die Spule 62 hat einen beweglichen Magnetkern. Das Gerät ist beispielsweise ein Betätigungsorgan in einer Presse oder Stanze. Die Anschlüsse 20, 28 sind direkt miteinander verbunden. Weiterhin sind jeweils die Anschlüsse 16 und 26 und die Anschlüsse 18 und 24 direkt miteinander verbunden.The connections 16 and 24 of the assemblies 10 . 12 are ever with one end of a coil 62 connected to an electromagnetic device. The sink 62 has a movable magnetic core. The device is, for example, an actuator in a press or punch. The connections 20 . 28 are directly connected. Furthermore, each of the connections 16 and 26 and the connections 18 and 24 directly connected.

Der Anschluss 14 ist an den einen Pol 66 einer Wechselspannungsquelle und der Anschluss 22 mit dem anderen Pol 64 der Wechselspannungsquelle verbunden, der z. B. geerdet ist.The connection 14 is at the one pole 66 an AC source and the connection 22 with the other pole 64 connected to the AC voltage source, the z. B. is grounded.

Die Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36 und 52 sind mit nicht näher bezeichneten Ausgängen an eine Auswerteinheit angeschlossen, in der sich weitere Bauelemente zur Steuerung der Presse befinden. Die Auswerteinheit ist nicht näher dargestellt. Die Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36, 52 haben gleiche Ansprechschwellen. Die Wechselspannung ist beispielsweise die Netzwechselspannung.The voltage level monitoring circuits 36 and 52 are connected with unspecified outputs to an evaluation unit in which there are other components for controlling the press. The evaluation unit is not shown in detail. The voltage level monitoring circuits 36 . 52 have equal thresholds. The AC voltage is, for example, the mains AC voltage.

Wenn die TRIACs 30, 46 nichtleitend sind, dann sind die Kondensatoren 50, 32, die Widerstände 34, 48 und die Spule 62 in Reihe an die Pole 64, 66 der Wechselspannungsquelle gelegt. Die Impendanz der Spule 62 ist bei den üblichen elektromagnetischen Betätigungsorganen an Pressen, Scheren und Stanzen wesentlich kleiner als die Impedanzen der aus den Widerständen 34, 48 und den Kondensatoren 32 und 50 bestehenden RC-Dämpfungsglieder. Die Spannungsabfälle an der vorstehend beschriebenen Reihenschaltung treten daher im wesentlichen an den RC-Dämpfungsgliedern auf. An den Anschlüssen 24 und 16 treten somit in etwa Spannungen von der halben Höhe der Wechselspannung auf. Die Reaktanzen der Kondensatoren 38 und 54 sind groß im Verhältnis zu den Widerständen 40 und 56, so dass die Spannungen an den Anschlüssen 16 und 24 in etwa an den einen Eingängen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36 und 52 anliegen.When the TRIACs 30 . 46 are non-conductive, then the capacitors 50 . 32 , the resistors 34 . 48 and the coil 62 in series to the poles 64 . 66 the AC voltage source. The impedance of the coil 62 is at the usual electromagnetic actuators on presses, scissors and punching much smaller than the impedances of the resistors 34 . 48 and the capacitors 32 and 50 existing RC attenuators. The voltage drops on the series connection described above therefore occur essentially on the RC attenuators. At the connections 24 and 16 thus occur in about voltages of half the height of the AC voltage. The reactances of the capacitors 38 and 54 are big in relation to the resistances 40 and 56 , so that the voltages at the terminals 16 and 24 approximately at the one inputs of the voltage level monitoring circuits 36 and 52 issue.

Die Kondensatoren 42, 58 und die Widerstände 44 und 60 sind in Reihe an die Pole 64, 66 der Wechselspannungsquelle angeschlossen, wodurch ein Spannungsteiler gebildet wird. Die Reaktanzen der Kondensatoren 42, 58 sind gleich und wesentlich größer als die Werte der Widerstände 44, 60. Deshalb liegen an den anderen Eingängen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36, 52 bei nichtleitenden TRIACs 30, 46 in etwa Spannungen in der halben Höhe der Netzwechselspannung an. Bei nichtleitenden TRIACs 30, 46 sind die Spannungen an beiden Eingängen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36, 52 in etwa gleich, wobei die Differenzen dieser Spannungen kleiner als die Ansprechschwellen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen sind. Die an den Kondensatoren 42 und 58 jeweils abgegriffenen Referenzspannungen ändern sich proportional zu den Änderungen der Netzwechselspannung, so dass die Netzspannungsschwankungen keinen Einfluß auf das Ansprechverhalten der Spannungspegelüberwachsschaltungen 36, 52 ausüben.The capacitors 42 . 58 and the resistors 44 and 60 are in series to the poles 64 . 66 connected to the AC voltage source, whereby a voltage divider is formed. The reactances of the capacitors 42 . 58 are equal and much larger than the values of the resistors 44 . 60 , Therefore, at the other inputs of the voltage level monitoring circuits are located 36 . 52 for non-conductive TRIACs 30 . 46 in about voltages at half the height of the AC line voltage. For non-conductive TRIACs 30 . 46 are the voltages at both inputs of the voltage level monitoring circuits 36 . 52 is approximately equal, with the differences of these voltages being less than the thresholds of the voltage level monitoring circuits. The on the capacitors 42 and 58 each tapped reference voltages change in proportion to the changes in the AC mains voltage, so that the mains voltage fluctuations have no influence on the response of the voltage level overvoltage circuits 36 . 52 exercise.

Wird z. B. der TRIAC 30 leitend gesteuert, dann geht die Spannung am Anschluss 16 und damit am einen Eingang der Spannungspegelüberwachungsschaltung 52 auf die Größe der Spannung des Pols 66 der Wechselspannungsquelle über. Damit wird die Ansprechschwelle der Spannungspegelüberwachungsschaltung 52 überschritten, wodurch eine entsprechende Meldung an die Auswerteinheit abgegeben wird. Wenn der TRIAC 30 wiederum nichtleitend gesteuert wird, kehrt die Spannung am Anschluss 16 auf den halben Wert der Netzwechselspannung zurück, wodurch die von der Spannungspegelüberwachungsschaltung 52 erzeugte Meldung beendet wird.If z. B. the TRIAC 30 controlled conductively, then the voltage goes on the connection 16 and thus at one input of the voltage level monitoring circuit 52 on the size of the voltage of the pole 66 the AC power source via. This will be the threshold of the voltage level monitoring circuit 52 exceeded, thereby a corresponding message is issued to the evaluation unit. If the TRIAC 30 is again controlled non-conducting, the voltage at the terminal returns 16 back to half the value of the mains AC voltage, reducing the voltage level monitoring circuit 52 message is ended.

Bei der Einschaltung des TRIACs 48 geht die Spannung am Anschluss 24 vom halben Wert der Netzspannung auf den Wert der Spannung am Pol 64 über, wodurch die Ansprechschwelle der Spannungspegelüberwachungsschaltung 36 überschritten wird. Es entsteht daher eine Meldung am Ausgang der Spannungspegelüberwachungsschaltung 36. Diese Meldung wird beendet, wenn der TRIAC 48 wieder nichtleitend gesteuert wird.When the TRIAC is switched on 48 the voltage goes on the connection 24 from half the value of the mains voltage to the value of the voltage at the pole 64 over which the threshold of the voltage level monitoring circuit 36 is exceeded. Therefore, a message is generated at the output of the voltage level monitoring circuit 36 , This message will be terminated when the TRIAC 48 is again controlled non-conducting.

Durch die Reihenschaltung der TRIACs 30 und 46 und der Spule 62 wird die Möglichkeit geschaffen, jeweils einen TRIAC zur Prüfung seiner Funktion ein- und auszuschalten, d. h. leitend und nichtleitend zu steuern, während der andere TRIAC nichtleitend bleibt. Auf diese Weise kann der Zustand des TRIACs durch Auswertung der beim Ein- und Ausschalten auftretenden Meldungen der Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36 und 52 festgestellt werden. Bei voll funktionsfähigem Zustand des ein- und ausgeschalteten TRIACs erzeugt die den TRIAC überwachende Spannungspegelüberwachungsschaltung beim Einschalten einer Meldung, die beim Ausschalten aufhört. Die Prüfung kann regelmäßig für die beiden TRIACs 30, 46 nacheinander oder auch nur von einer Einschaltung der Spule 62 zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit ausgeführt werden.Through the series connection of the TRIACs 30 and 46 and the coil 62 the possibility is created to turn one TRIAC on and off to test its function, ie to conduct conductively and nonconductively while the other TRIAC remains nonconductive. In this way, the state of the TRIACs can be evaluated by evaluating the voltage level monitoring circuits that occur during turn-on and turn-off 36 and 52 be determined. When the TRIAC is on and off, when the TRIAC is fully functional, the voltage level monitoring circuit monitoring the TRIAC generates a message that stops when it is turned off. The exam may be regular for the two TRIACs 30 . 46 one after the other or even only one of the coils 62 to check the operability.

Durch die Prüfung können Fehler in den TRIACs 30, 46 erkannt werden. Bei einem Kurzschluss eines TRIACs spricht die zugehörige Spannungspegelüberwachungsschaltung ständig und unabhängig von den Ansteuersignalen an. Eine andere Fehlerquelle bei einem TRIAC ist die Unterbrechung der Sperrfähigkeit in nur einer Stromrichtung. Ein derartiger TRIAC arbeitet in gesperrten Zustand wie eine Diode. Wird ein derartiger TRIAC, z. B. der TRIAC 30, zur Überprüfung seines Zustands gesperrt gesteuert, dann wird der von der zugeordneten Spannungspegelüberwachungsschaltung am Eingang angeordnete Kondensator, z. B. der Kondensator 54, auf den Scheitelwert der Wechselspannung aufgeladen, wodurch zwischen den Eingängen der entsprechenden Spannungspegelüberwachungsschaltung, z. B. der Schaltung 52, die Ansprechschwelle überschritten wird, was eine Meldung am Ausgang der Schaltung erzeugt. Die Meldung wird von der Auswerteinheit verarbeitet.By examining errors in the TRIACs 30 . 46 be recognized. In the event of a short circuit of a TRIAC, the associated voltage level monitoring circuit responds constantly and independently of the activation signals. Another source of error with a TRIAC is the interruption of the blocking capability in only one current direction. Such a TRIAC operates in a locked state like a diode. If such a TRIAC, z. B. the TRIAC 30 Controlled locked to check its condition, then the arranged by the associated voltage level monitoring circuit at the input capacitor, for. B. the capacitor 54 , charged to the peak value of the AC voltage, whereby between the inputs of the corresponding voltage level monitoring circuit, for. B. the circuit 52 , the threshold is exceeded, which generates a message at the output of the circuit. The message is processed by the processing unit.

Die TRIACs 30, 46 mit den zugehörigen RC-Dämpfungsschaltungen sind in getrennten Baugruppen aus Sicherheitsgründen angeordnet. Mechanische Beschädigungen, die sich auf die elektrische Funktion der jeweiligen Baugruppe auswirken, verursachen daher nicht zugleich eine Beschädigung der anderen Baugruppe. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36, 52 jeweils die TRIAC-Schaltungen nicht in ihrer eigenen, sondern der anderen Baugruppe überwachen, d. h. es ist eine erhöhte Sicherheit dafür vorhanden, dass ein Fehler in der beschädigten Baugruppe sofort erfasst und gemeldet wird.The TRIACs 30 . 46 with the associated RC attenuation circuits are arranged in separate assemblies for safety reasons. Mechanical damage that has an effect on the electrical function of the respective assembly therefore does not simultaneously cause damage to the other assembly. It is particularly advantageous that the voltage level monitoring circuits 36 . 52 in each case monitor the TRIAC circuits not in their own but in the other module, ie there is an increased certainty that an error in the damaged module is immediately detected and reported.

In 2 ist der Aufbau einer Spannungspegelüberwachungsschaltung im Detail dargestellt. Die Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36 und 52 können den in 2 gezeigten Aufbau haben. An den einen Eingang 68 der Schaltung sind zwei gegensinnig gepolte Zener-Dioden 70, 72 in Reihe geschaltet, die wiederum in Serie mit einem Widerstand 74 angeordnet sind. Ein Optokoppler 76 parallel mit einem Widerstand 78 ist in Reihe mit dem Widerstand 74 gelegt und an den zweiten Eingang 80 der Spannungspegelüberwachungsschaltung angeschlossen.In 2 the construction of a voltage level monitoring circuit is shown in detail. The voltage level monitoring circuits 36 and 52 can the in 2 have shown construction. At the one entrance 68 the circuit are two oppositely poled Zener diodes 70 . 72 connected in series, which in turn is in series with a resistor 74 are arranged. An optocoupler 76 in parallel with a resistor 78 is in series with the resistor 74 placed and to the second entrance 80 connected to the voltage level monitoring circuit.

Wenn die Spannungspegelüberwachungsschaltung gemäß 2 als Schaltung 36 in der Baugruppe 10 angeordnet ist, dann ist der Eingang 68 mit dem Kondensator 38 und dem Widerstand 40 und der Eingang 80 mit dem Kondensator 42 und dem Widerstand 42 verbunden, wie dies in 1 dargestellt ist.When the voltage level monitoring circuit according to 2 as a circuit 36 in the assembly 10 is arranged, then the entrance 68 with the capacitor 38 and the resistance 40 and the entrance 80 with the capacitor 42 and the resistance 42 connected, as in 1 is shown.

Die Zener-Dioden 70, 72 bestimmen die Ansprechsschwelle der Spannungspegelüberwachungsschaltung, d. h. die Ansprechschwelle entspricht der Zener-Spannung einer Diode, wobei die Dioden gleiche Zener-Spannungen haben. Durch den Optokoppler 76 werden die logischen Schaltkreise, z. B. Prozessoren, der Auswerteinheit galvanisch von den Starkstromkreisen mit Netzwechselspannung getrennt.The zener diodes 70 . 72 determine the threshold of the voltage level monitoring circuit, ie the threshold corresponds to the zener voltage of a diode, the diodes have equal zener voltages. Through the optocoupler 76 are the logic circuits, z. As processors, the evaluation unit galvanically isolated from the power circuits with mains AC voltage.

Die in 3 dargestellte Spannungspegelüberwachungsschaltung 82, die ebenfalls, wie in der 3 in Bezug auf die Verbindung mit den externen Bauelementen gezeigt, die Ausgestaltung der in 1 dargestellten Spannungspegelüberwachungsschaltung 36 sein kann, enthält einen Optokoppler 76, der demjenigen gemäß der Schaltung in 2 entspricht und mit der gleichen Bezugsziffer 76 bezeichnet ist. Parallel zum Optokoppler 76 ist ein Widerstand 84 gelegt. Der Parallelschaltung aus dem Optokoppler 76 und dem Widerstand 84 ist ein Widerstand 86 vorschaltet. Der Widerstand 86 ist über einen Eingang 88 der Spannungspegelüberwachungsschaltung an den Kondensator 40 und den Widerstand 38 angeschlossen. Der Widerstand 84 ist über den anderen Eingang 90 mit dem Widerstand 44 und dem Kondensator verbunden. Durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 84, 86 wird in Verbindung mit der Schwellenspannung des Optokopplers 76 die Ansprechschwelle festgelegt. In entsprechender Weise kann die Schaltung 82 als Spannungspegelüberwachungsschaltung 52 mit den Bauelementen 56, 60, 58 und 54 verbunden sein.In the 3 illustrated voltage level monitoring circuit 82 , which also, as in the 3 shown in relation to the connection with the external components, the design of in 1 illustrated voltage level monitoring circuit 36 may contain an opto-coupler 76 , the one according to the circuit in 2 corresponds and with the same reference number 76 is designated. Parallel to the optocoupler 76 is a resistance 84 placed. The parallel connection from the optocoupler 76 and the resistance 84 is a resistance 86 vorschaltet. The resistance 86 is over an entrance 88 the voltage level monitoring circuit to the capacitor 40 and the resistance 38 connected. The resistance 84 is over the other entrance 90 with the resistance 44 and connected to the capacitor. By the span voltage divider from the resistors 84 . 86 will be related to the threshold voltage of the optocoupler 76 set the threshold. In a similar way, the circuit 82 as voltage level monitoring circuit 52 with the components 56 . 60 . 58 and 54 be connected.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen ermöglichen im Zusammenwirken mit der Auswerteinheit, die insbesondere auch die Ansteuerschaltung für die TRIACs 30, 46 enthält, eine Überwachung nicht nur der TRIACs 30, 46 auf Fehler, sondern auch der Verbindungsleitungen, bei denen eine Unterbrechung von den Spannungspegelüberwachungsschaltungen wie ein trotz eines Einschaltsignals nichtleitender TRIAC erfasst wird. Auch Kurzschlüsse auf den Verbindungsleitungen werden von den Spannungspegelüberwachungsschaltungen 36, 52 erfasst, wenn trotz des Wechsels der Ansteuersignale an die im Zuge dieser Leitungen angeordneten TRIACs kein Wechsel der Ausgangssignale der Spannungspegelüberwachungsschaltungen stattfindet.The circuit arrangements according to the invention, in cooperation with the evaluation unit, in particular also enable the drive circuit for the TRIACs 30 . 46 includes, not only monitoring the TRIACs 30 . 46 to faults, but also the connection lines where an interruption is detected by the voltage level monitoring circuits such as a non-conducting TRIAC despite a turn-on signal. Also shorts on the connection lines are from the voltage level monitoring circuits 36 . 52 detected when in spite of the change of the drive signals to the arranged in the course of these lines TRIACs no change of the output signals of the voltage level monitoring circuits takes place.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann das Versagen von Bauteilen erkannt werden, bevor es zum Einschalten der Spule 62, d. h. dem Anlegen der Spule an die volle Wechselspannung kommt. Damit wird die Sicherheit der gesamten Anordnung wesentlich erhöht.The inventive arrangement, the failure of components can be detected before it to turn on the coil 62 , ie the application of the coil to the full AC voltage comes. This significantly increases the security of the entire arrangement.

Claims

Arrangement, in particular for safety-related applications, with an electrical load and with two non-conducting and bidirectionally conductive semiconductor devices, each having parallel circuits for limiting the voltage rise and of which one with one of the two terminals of the consumer and a pole of an AC voltage source and the is connected to the other of the two terminals of the user and the other pole of the AC voltage source, characterized in that each semiconductor device ( 30 . 46 ) an output side connected to an evaluation unit voltage level monitoring circuit ( 52 . 36 ) with a first input to a voltage derived from the voltage of the AC voltage source to the size of the voltage at the consumer-side output of the respective semiconductor device ( 30 . 46 ) matched reference voltage and having a second input to the consumer-side output of the semiconductor device ( 30 . 46 ) as well as a capacitor ( 54 . 38 ) with the other semiconductor device ( 46 . 30 ) connected pole ( 64 . 66 ) of the AC voltage source is connected.

Arrangement according to claim 1, characterized in that to the semiconductor devices ( 30 . 46 ) in each case the series connection of a capacitor ( 32 . 50 ) and a resistor ( 34 . 48 ) for limiting the voltage rise at the semiconductor devices ( 30 . 46 ) is switched.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical load is a coil ( 62 ) is with a movably arranged electromagnet.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the reference voltages for the voltage level monitoring circuits ( 36 . 52 ) each on a capacitor ( 42 . 58 ) of a voltage divider which can be tapped off from the series connection of at least one resistor ( 44 . 60 ) and two capacitors ( 42 . 58 ) consists.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that between the load-side terminals of the semiconductor devices ( 30 . 46 ) and the inputs of the voltage level monitoring circuits ( 52 . 36 ) each resistances ( 56 . 40 ) are provided.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the semiconductor device ( 30 . 46 ) with the series circuits of capacitors ( 32 . 50 ) and resistors ( 34 . 48 ) and the voltage level monitoring circuits ( 36 . 52 ) with the capacitors connected to the inputs ( 38 . 54 ) and resistors ( 40 . 56 ) and one half of the voltage divider for the reference voltage in each case in different assemblies ( 10 . 12 ), and that the voltage level monitoring circuit ( 36 . 52 ) in the one assembly ( 10 . 12 ) with its one input to the consumer-side output of the semiconductor device ( 46 . 30 ) of the other module ( 12 . 10 ) connected.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that as semiconductor arrangements TRIACs ( 30 . 46 ) are provided.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the voltage monitoring circuits ( 36 . 52 ) each have an optocoupler ( 76 ) parallel to a resistor ( 78 ) and that the parallel connection of opto-couplers ( 76 ) and resistance ( 78 ) at least one resistor ( 86 ) is connected upstream.

Arrangement according to claim 8, characterized in that the parallel circuit of Optocoup ler ( 76 ) and resistance ( 78 ) at least two oppositely poled Zener diodes ( 70 . 72 ) are connected upstream.

Arrangement according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the AC voltage source is the mains AC voltage emits.

Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the reference voltage is approximately half the size of the AC voltage at the poles ( 66 . 64 ) of the AC voltage source has.