DE3242514A1

DE3242514A1 - Verfahren fuer die ueberwachung einer befehlsanordnung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3242514A1
Application number: DE19823242514
Authority: DE
Inventors: Gustav Dr.-Ing. 2000 Hamburg Rohr
Original assignee: Jungheinrich Unternehmensverwaltung KG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB8330327D0; FR2536560A1; SE8305672D0; SE8305672L; GB2131256A

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

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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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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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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

Patentansprüche

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 wird_s 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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