DE3242514A1 - Verfahren fuer die ueberwachung einer befehlsanordnung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren fuer die ueberwachung einer befehlsanordnung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Verfahren für die überwachung einer Befehlsanordnung und
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die überwachung einer Befehlsanordnung für elektrische Signale, mit einem Signal-Eingabegerät
und einem mit diesem durch eine Leitungsanordnung verbundenen Empfangsgerät. Ferner bezieht sich die
Erfindung auf eine Schaltungsanordnung für eine Befehlsanordnung für elektrische Signale, insbesondere für Flurförderfahrzeuge,
mit einem Signal-Eingabegerät und einem mit diesem durch eine Leitungsanordnung verbundenen Empfangsgerät.
Ein solches Empfangsgerät kann eine Impulsanlage oder eine Computereinrichtung sein.
Eine Impulsanlage ist insbesondere bei einer Steuerung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flurförderfahrzeugs, vorgesehen,
bei welchem das Signal-Eingabegerät beispielsweise ein Fahrschalter ist.
Solche Fahrsteuerungen sind in verschiedener Ausführung bekannt. Beispielsweise die DE-OS 27 39 538, 21 07 304
fAP ORIGINAL
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und das DBGM 1.791.648 zeigen lichtelektrische Fahrsteuerschalter mit bewegbaren Blenden. Bei diesen Fahrsteuerschartern
sind keine Sicherheitsanordnungen vorgesehen, auch wenn sie mit erheblichen elektronischen Bauteilen
arbeiten. Auch bei der Ausführung nach dem DBGM mit einer robusten V/alzensteuerung zur Ansteuerung von Relais
oder Schützen ist die Möglichkeit von Fehlern im Falle von Kurzschluß oder Unterbrechung von Verbindungsleitungen offen. Optische Bauelemente können darüber hinaus einer
Änderung in Abhängigkeit von der Temperatur oder der Betriebsdauer liegen. Entsprechendes gilt für ein berührungslos
arbeitendes Stellglied für Hand- oder Pedalbetätigung nach der DE-OS 22 17 502, bei welchem induktiv
gearbeitet wird, indem eine Abschirmscheibe in einem hochfrequenten
Magnetfeld zwischen Primär- und Sekundärspule einer Anordnung bewegbar ist.
Aus der DE-OS 23 33 209 ist ein Fahrzeug mit einer Ver~
luststromkontrolle bekannt. Dabei ist die Verluststromkontrollschal tung mit einer Einrichtung zum Zuführen eines
Wechselstromsignals über das Chassis zu einem Sensor vorgesehen, an welchem ein Masse-Kurzschluß überwacht
wird.
Ein Oszillator ist gemäß DE-PS 688 825 in einer Überwachungseinrichtung
für den Isolationszustand von Oberleitungsfahrzeugen bekannt. Dabei wird zur Überwachung ein
Wechselstrom überlagert, so daß eine Unabhängigkeit von der Polung der Fahrleitung erreicht wird.
Die Erfindung geht von einer Schaltungsanordnung mit elektronischen
Bauelementen aus. Die Sicherheit und Zuverläs-
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sigkeit solcher Schaltungen nimmt mit zunehmender Anzahl
elektronischer Bauelemente ab. Gerade im Hinblick auf eine zuverlässige Befehlseingabe ist dabei beabsichtigt, als
Signal-Eingabegerät ein einfaches und kostengünstiges Eingabeelement, aber mit hoher Standzeit, zu verwenden. Beispielsweise
handelt es sich dabei um ein sogenanntes Plastik-Potentiometer. Dabei ergibt sich als Befehls- oder
Steuersignal ein sich änderndes Gleichspannungs-Signal. Dieses wird auch für die Erfindung einbezogen.
Zu berücksichtigen ist, daß zwischen dem Signal-Eingabegerät und dem Empfangsgerät, d. h. dem Umsetzer der Befehle
aus dem Signal-Eingabegerät, eine verhältnismäßig lange Leitungsanordnung angeordnet ist. Auch in diesem Bereich,
wie auch unmittelbar am Signal-Eingabegerät, können gerade bei Flurförderfahrzeugen Störungen aufgrund elektromagnetischer
Feldverzerrungen oder Impulsen aus anderen Fahrzeugsteuereinrichtungen auftreten, abgesehen von Kurzschlüssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art
zu schaffen, durch welche die Störsicherheit mit einfachen Mitteln erhöht und insgesamt die Sicherheit auch im
Falle einer Störung, wie einem Kurzschluß, gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird Verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß
das Signal-Eingabegerät mit einer anderen elektrischen Signalform als das den Befehl bildende Steuersignal, insbesondere
Frequenz versehen wird und vor dem Empfangsge- I rät eine Vergleichsanordnung vorgesehen ist, die mit der !
gleichen elektrischen Signalform, insbesondere Frequenz gespeist wird, und daß in Abhängigkeit vom Vergleich der '
Anteile der anderen elektrischen Signalform ein Steuer-
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signal durchgelassen oder ein Fehlersignal erzeugt wird, das das Empfangsgerät auf eine Ruhestellung schaltet.
Hierdurch ist es möglich, durch die so gebildete Signalform, insbesondere Frequenz an verschiedenen Stellen der
Signalverbindung einen Vergleich durchzuführen, der den
ordnungsgemäßen Zustand der Signalverbindung überwacht.
Bevorzugt wird dabei, daß die andere elektrische Signalform als Wechselspannung die Speisespannung für das Signal-Eingabegerät
bildet. Der Ausdruck "Wechselspannung" bezieht eine Sinusform ein. Es werden jedoch auch andere Signalformen
der Wechselspannung, insbesondere rechteckige Signalformen vorgesehen, die für die überwachung besondere Vorteile
haben.
Die Schaltungsanordnung ist durch einen Schwingungs-Oszillator
mit wenigstens einem Ausgang gekennzeichnet, der mit dem Signal-Eingabegerät zur Bestimmung einer Signalgabefrequenz
und mit einem Synchron-Detektor in der Leitungsanordnung verbunden ist und dessen Durchlaßvermögen nach Maßgabe
der Signalgabefrequenz einstellt. Dadurch kann eine an sich aufwendige Schaltungsanordnung auch mit einer großen
Anzahl elektronischer Bauelemente überwacht werden, wenn der Detektor in bezug zum Signal-Eingabegerät am anderen Ende
der zu überwachenden Strecke angeordnet ist. Hierdurch wird
eine Störsicherheit gegenüber Signalen erreicht, die nicht der Frequenz des Schwingungs-Oszillators entsprechen. Diese
Ausführung ist für zahlreiche Anwendungen, insbesondere für Flurförderfahrzeuge vorteilhaft.
Es wird dabei bevorzugt, daß der Synchron-Detektor nahe an?
Empfangsgerät, insbesondere einer Impulsanlage oder einer
Computer-Einrichtung, angeordnet ist. Die Impulsanlage bezieht sich besonders auf die Steuerung eines Flurförderfahrzeugs.
Die Anwendung einer Computer-Einrichtung er-
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öffnet weitere Anwendungsmöglichkeiten, hat aber auch in Schaltungsanordnungen auf einem Flurförderfahrzeug besondere
Vorteile.
Bevorzugt wird, daß der Synchron-Detektor hinter einem Hochpaßfilter angeordnet ist, dem eine Hilfsspannung in
solcher Höhe zugeführt ist, daß bei Ausfall oder einer Störung auf der Leitungsanordnung ein Fehlersignal mit
einem Spannungs-Potential gebildet wird, das für das Empfangsgerät einen sicheren Zustand einstellt. Das Hochpaßfilter
stellt in diesem Zusammenhang eine entsprechende überwachung dar, wobei das Hochpaßfilter in Abhängigkeit
von der Signalgabefrequenz dimensioniert ist.
Die Einführung einer Hilfsspannung sorgt dafür, daß das angeschlossene Empfangsgerät ohne Befehlseingang auf einem
Zustand gehalten wird, bei welchem keine Aussteuerung mehr erfolgt, wobei insbesondere auch vorgesehen ist, eine
Signaleinrichtung zu betätigen.
Mit besonderem Vorteil ist ein Tiefpaßfilter zwischen dem Synchron-Detektor und dem Empfangsgerät angeordnet. Dieses
Tiefpaßfilter dient zur Erzeugung eines Mittelwertes zur Aussteuerung einer Impulsanlage oder Ansteuerung eines
A/D-Wandlers, beispielsweise in einem Mikro-Computer.
Es wird besonders bevorzugt, daß im oben angegebenen Sinne eines Signal-Eingabegerätes mit großer Standzeit ein
Potentiometer vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um eine
der oben angegebenen Ausführungen von Dafehlsgebern, insbesondere auch ein Drahtpotentiometer, gegebenenfalls
auch um ein Plastik-Potentiometer handeln. Der Ausdruck "Potentiometer" wird in diesem Zusammenhang allgemein angeführt.
Einbezogen wird auch ein digitales Schaltelement, das praktisch nur zwei Schaltzustände, d. h. einen Ein-
und Aus-Zustand besitzt.
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Ein besonderes Merkmal liegt dabei darin„ daß der Schwingungs-Oszillator
als Spannungsquelle für das Signal-Eingabegerät vorgesehen ist. Damit wird die Schaltungsanordnung besonders vereinfacht. Hierbei wird ein in seiner
Phasenverschiebung genau festgelegtes Signal erzeugt. Dadurch läßt sich eine genaue Abstimmung der Frequenz erreichen.
Zweckmäßig ist für den Schwingungs-Oszillator eine Signalgabefrequenz als Steuerfrequenz vorgesehen,
die etwa das zehn- bis zwanzigfache der Änderungsgeschwindigkeit der Befehlseingabeänderung des Signal-Eingabegerätes
beträgt. Hierdurch ist eine Signaldurchgabe unter Aufrechterhaltung der Überwachungsfrequenz gewährleistet. Die
Änderungsgeschwindigkeit der Befehlseingabeänderung des Signal-Eingabegerätes hängt von dessen Ausführung und
der vorgesehenen Steuerung der Vorrichtung ab, auf der die Schaltungsanordnung verwendet wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung liegt darin, daß der Schwingungs-Oszillator über einen als Empfangsgerät
vorgesehenen Computer auf eine vorbestimmte Steuerfrequenz einstellbar ist. Diese Einstellung kann durch manuelle Betätigung
ausgelöst werden. Einbezogen wird aber in mikroprozessor-gesteuerten Impulssteuerungen jeweils eine Sig-
/g nalgäbefrequenz durch Speisung vom Schwinungs-Oszillator
zur Lieferung eines Signales, das auf jeweilige Bedingungen, gegebenenfalls auch Einstellungen des Signal-Eingabegeräts,
abgestimmt ist. Dabei wird eine Signalgabefrequenz bzw. Steuerfrequenz bevorzugt, die unter jeweiligen Bedingungen
nicht ein ganzzahliges Vielfaches einer zu erwartenden Störfrequenz sein darf. An Fahrzeugsteuerungen wird dabei
die Möglichkeit eröffnet, beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs bzw. des
Fahrantriebs j auch verschiedene Signalgabefrequenzen einzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier schematisierter Ausführungsbeispiele erläutert, die in der Zeich-
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AO
nung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, in der die Bauelemente symbolisch gezeigt sind,
Fig. 2 eine abgewandelte Schaltungsanordnung
mit einem Mikro-Computer als Empfangsgerät .
Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung hat eine Steuerstrecke,
an derem Anfang ein Signal-Eingabegerät 1 und an derem Ende ein Empfangsgerät 2, insbesondere ein Steuerelement,
vorgesehen ist, welches einen Stell- oder Antriebsmotor 3 antreibt, je nachdem, welche Signale empfangen
oder umgesetzt werden. Zwischen dem Signal-Eingabegerät 1 und dem Empfangsgerät 2 befindet sich eine längere
Leitungsanordnung 4, die einpolig gezeigt ist, aber in üblicher Weise mehrpolig ausgeführt sein kann. Bezüglich
der Fig. wird festgehalten, daß die Leitungsanordnung
4 länger als die anderen Verbindungsstücke zwischen den Bauteilen der Schaltungsanordnung ist, d. h., das
Signal-Eingabegerät 1 ist von den anderen Teilen räumlich
weit entfernt.
Der im ganzen mit 5 bezeichneten Steuerstrecke ist abschnittsweise,
jedenfalls im Bereich der Leitungsanordnung 4, eine Schleife 6 zugeordnet, in welcher sich ein
Schwingungs-Oszillator 7 befindet, der ein zeitlich konstantes Wechselsignal mit einer bestimmten konstanten Fre-
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quenz erzeugt. Hierbei kann es sich um ein Rechteck-Signal
oder auch ein anderes beliebiges Wechselsignal handeln. Ein sinusförmiges Signal wird vorteilhaft im
folgenden beschrieben.
Der Schwingungs-Oszillator 7 hat zwei Ausgänge 8, 9.
Der Ausgang 8 ist über eine zweiadrige Leitung 10 mit dem Signal-Eingabegerät 1 und der Ausgang 9 über eine
entsprechende Leitung 11 mit einem Synchron-Detektor verbunden, der in der Steuerstrecke 5 nahe an dem Empfangsgerät
2 angeordnet ist. Der Synchron-Detektor 12 kann nachstellbar ausgeführt sein. Er ist jedoch von
der Frequenz des Schwingungs-Oszillators 7 angesteuert, um das Durchlaßvermögen einzustellen. Entsprechend ist
das Signal-Eingabegerät 1 angeschlossen. Dieses besteht
beispxelsweise aus einem Potentiometer 13 mit einem verstellbaren Eingabehebel l'J. Dabei sind an den Enden des
Potentiometers die Anschlüsse aus der zweiadrigen Leitung 10 angeschaltet. Praktisch ist dabei dem Schwingungs-Oszillator
7 eine Spannungsquelle 31 zugeordnet oder einbezogen, was auch für den Schwingungs-Oszillator
in Fig. 2 gilt.
Schon mit dieser Schaltung ergibt sich durch die parallele
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Al
Ansteuerung des Signal-Eingabegeräts 1 und dem Synchron-Detektor
12 ein Vergleich insofern, als ein Durchgang nur bei Übereinstimmung der jeweiligen Signale ermöglicht wird.
Hierdurch wird mit einfachen Mitteln eine Überwachung erreicht. Diese wird dadurch komplettiert, daß dem Synchron-Detektor
12 ein Hochpaßfilter 15 vorgeordnet ist. Dieses
Hochpaßfilter 15 ist entsprechend der Frequenz des Schwingungs-Oszillators
dimensioniert, und zwar auch hinsichtlich der Signalbreite des Signal-Eingabegeräts 1, so daß
an dem Hochpaßfilter eine bestimmte Siebwirkung entsteht. Das Hochpaßfilter 15 hat einen zusätzlichen Eingang 16, an
welchem eine Hilfsspannung aus einer Quelle 17 zugeführt
wird. Die Hilfsspannung hat eine solche Höhe, daß bei einer vom Hochpaßfilter festgestellten Frequenzverschiebung
auf die Verbindungsleitung 18 ein Steuersignal gegeben wird, welches das Empfangsgerät auf einen betriebssicheren
Zustand hält oder auf einen solchen einstellt bzw. zugleich eine Signaleinrichtung auslöst.
Zwischen dem Synchron-Detektor 12 und dem Empfangsgerät 2 ist ein Tiefpaßfilter 19 angeordnet, dem ebenfalls aus
der Quelle 17 eine Hilfsspannung zugeführt wird. Das Tiefpaßfilter 19 bildet einen Mittelwert,, der in das Empfangsgerät
2 eingespeist wird. Die Verbindungsleitung zwischen dem Synchron-Detektor 12 und dem Tiefpaßfilter 19 ist mit
20 und die zwischen letzterem und dem Empfangsgerät mit
21 bezeichnet.
Aus dem Tiefpaßfilter 19 ergibt sich der Sollwert für das
als Impulsanlage ausgeführte Empfangsgerät 2.
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Für die Ableitung der Störsicherheitsverbesserung gilt
(11) U11 = ύ sin (cjt + f) (D
(10) U10 = k1 * ü sin (cot + f) (2)
(18) U18 = Ic1 * oL · ύ sin (cot + /) (3)
(20) U20 = Ic1 * G2 · cL sin2 (cot + />)
am Ausgang des Synchron-Detektors 12 für den störungsfreien
Fall. Nach einer Mittelwertbildung im Tiefpaßfilter 19 ergibt sich dann
(21) U21 = Ic1 ü2 * \ °oC (5)
hierin bedeuten:
■f ·= elektrische Phasenverschiebung des Genera
tors bzw. Oszillators t
k1 = Übertragungsfaktor,
mechanischer Winkel des Signal-EingabegeoC
= rätes für den Fall einer kreisförmigen Verstellung als Amplitudenfaktor.
Es ist ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung gegenüber Störspannungen unempfindlich ist, soweit sie nicht
durch ein ganzes Vielfaches mit der Steuerfrequenz verknüpft sind, welche auf der Leitung 11 auftritt.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind gleiche oder sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Hierbei ist aber ein verstellbarer SchwingungS" Oszillator 22 angeordnet, und zwar anstelle des Schwingungs-Oszillators
7 in Fig. 1. Der Schwingungs-Oszillator 22 hat einen Eingang 23 und einen Ausgang-2k. Vom
Ausgang 2k geht die Leitung 10 in das Signal-Eingabegerät
1 und ein Abzweig 25"in den Synchron-Detektor 12.
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Insofern sind diese beiden Schaltelemente mit der gleichen Signalfrequenz zur Überwachung versehen. Das Tiefpaßfilter
19 ist in Fig. 2 mit einem A/D-Wandler 26 eines im ganzen mit 27 bezeichneten Mikrο-Computers verbunden
Dieser Mikro-Computer, der nur symbolisch dargestellt ist,
ist mit einem Signalspeicher 29 mit verschiedenen Datenworten versehen. Der Datenspeicher ist über eine Steuerverbindung
28 mit dem Eingang 23 verbunden. Die Auswahl aus den verschiedenen Fächern des Datenspeichers 29 erfolgt
über eine Funktionsverbindung 30 vom A/D-Wandler her, und zwar in Abhängigkeit von den Signalen, die mit
dem Signal-Eingabegerät 1 eingespeist werden.
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Claims (12)
1. Verfahren für die überwachung einer Befehlsanordnung für
elektrische Signale, mit einem Signal-Eingabegerät und einem mit diesem durch eine Leitungsanordnung verbundenen
Empfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal-Eingabegerät
mit einer anderen elektrischen Signalfornti
als das den Befehl bildende Steuersignal, insbesondere Frequenz versehen wird und vor dem Empfangsgerät eine
Vergleichsanordnung vorgesehen ist, die mit der gleichen
elektrischen Signalform, insbesondere Frequenz gespeist wird, und daß in Abhängigkeit vom Vergleich der Anteile
der anderen elektrischen Signalform ein Steuersignal durchgelassen oder ein Fehlersignal erzeugt wirds das das
Empfangsgerät auf eine Ruhestellung schaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere elektrische Signalform als Wechselspannung
die Speisespannung für das Signal-Eingabegerät bildet.
3. Schaltungsanordnung für eine Befehlsanordnung für elektrische
Signale, insbesondere für Flurförderfahrzeuge,
mit einem Signal-Eingabegerät und einem mit diesem durch eine Leitungsanordnung verbundenen Empfangsgerät zur
Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Schwingungs-Oszillators (7)
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mit wenigstens einem Ausgang (8, 9, 21I), der mit dem
Signal-Eingabegerät (1) zur Bestimmung einer Signalgabefrequenz und mit einem Synchron-Detektor (12) in
der Leitungsanordnung (4, 5) verbunden ist und dessen Durchiaßvermögeη nach Maßgabe der Signalgabefrequenz
einstellt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs-Oszillator (7) als
Spannungsquelle für das Signal-Eingabegerät (1) vorgesehen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchron-Detektor (12) nahe
am Empfangsgerät (2), insbesondere einer Impulsanlage oder einer Computer-Einrichtung (27), angeordnet
ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 - 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Synchron-Detektor (12) hinter einem Hochpaßfilter (15) angeordnet ist, dem
eine Hilfsspannung (16, 17) in solcher Höhe zugeführt
ist, daß bei Ausfall oder einer Störung auf der Leitungsanordnung ein Fehlersignal mit einem Spannunga-Potential
gebildet wird, das für das Empfangsgerät (2) einen sicheren Zustand einstellt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-6,
gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter (19) zwischen dem Synchron-Detektor (12) und dem Empfangsgerät (2).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Tiefpaßfilter (19) mit der
Hilfsspannung (17) gespeist ist.
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9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Signal-Eingäbegerät
(1) ein Potentiometer (13) vorgesehen ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal-Eingabegerät (1), insbesondere das Potentiometer (13) ein in seiner Phasenverschiebung
genau festgelegtes Ausgangssignal erzeugt.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 - 10,,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs-Oszillator
(7) über einen als Empfangsgerät vorgesehenen Computer (27) auf eine vorbestimmte Steuerfrequenz
einstellbar ist.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer (27) einen Signalspeicher
(29) mit mehreren Datenworten aufweist, der insbesondere über eine Punktionsverbindung (30) in Abhängigkeit
von Signalen aus dem Signal-Eingabegerät (1) ansteuerbar ist. -
13· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 - 12',
dadurch gekennzeichnet, daß für den Schwingungs-Oszillator (7) eine Signalgabefrequenz als Steuerfrequenz
vorgesehen ist, die etwa das zehn- bis zwanzigfache der Änderungsgeschwindigkeit der Befehlseingabeänderung
des Signal-Eingabegerätes (1) beträgt.
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Publication Number | Publication Date |
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DE3242514A1 true DE3242514A1 (de) | 1984-05-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |