DE4435829A1 - Sicherheits-Schaltplatte - Google Patents
Sicherheits-SchaltplatteInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
- F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
- F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/02—Mechanical actuation
- G08B13/10—Mechanical actuation by pressure on floors, floor coverings, stair treads, counters, or tills
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
- H01H3/14—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for operation by a part of the human body other than the hand, e.g. by foot
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- H—ELECTRICITY
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheits-Schaltplatte zum Aus
lösen einer Alarm- und/oder Steuerfunktion bei Berührung mit
gleichzeitiger Überwachung der Betriebsbereitschaft mit ei
ner elastischen, elektrisch leitenden Schicht und mit zwei
an sich gegenüberliegenden Seiten oder Enden der elastischen
Schicht angeordneten, an eine Spannungsversorgung und eine
Signalauswerteeinrichtung angeschlossenen Elektroden.
Sicherheits-Schaltplatten werden zum Beispiel neben Pressen,
Walzen, Robotern und anderen gefährlichen Maschinen in Werk
hallen in den Boden eingelassen. Sobald ein Arbeiter die
Platte bei einer Annäherung an die Maschine mit einem Fuß be
tritt oder mit einem Fahrzeug auffährt, spricht die Schalt
platte an und gibt ein elektrisches Signal. Mit diesem kann
die Maschine abgeschaltet und/oder ein optischer oder akusti
scher Alarm ausgelöst werden. Bekannt ist eine Sicherheits-Schaltplatte
(DE 89 09 161 U1), bei der ein Schlauch zwi
schen dem Boden und einer Deckelplatte verlegt ist. Auf dem
Boden und unter der Oberseite des Schlauches verlaufen lei
tende Schichten. Im Ruhezustand des Schlauches sind sie von
einander isoliert. Beide sind an die Signalauswerteeinrich
tung angeschlossen. Diese wird nicht weiter beschrieben. Es
heißt lediglich, daß die beiden leitenden Schichten bei Be
rührung einen elektrischen Kontakt bewirken. Dieser Kontakt
bedeutet einen Kurzschluß oder mindestens eine Herabsetzung
der Summe der Widerstände der unteren und der oberen leiten
den Schicht. Diese Widerstandsänderung wird von der Signal
auswerteeinrichtung detektiert. Bei einer anderen bekannten
Sicherheits-Schaltplatte (DE 37 15 871 A1) sind zwischen de
ren Boden- und Deckelplatte leitende und nichtleitende
Schichten abwechselnd übereinander angeordnet. Diese Schich
ten bilden einen Signalgeber. Jede leitende Schicht ist an
ihrem einen Ende mit der jeweils übernächsten leitenden
Schicht elektrisch verbunden. Mit ihren anderen Enden sind
die leitenden Schichten an eine Spannungsquelle und an eine
Signalauswerteeinrichtung angeschlossen. Die nichtleitenden
Schichten sind elastisch zusammendrückbar. Bei einem Druck
auf die Deckelplatte und damit auf die Schichten werden die
leitenden Schichten durch die nun zusammengedrückten nicht
leitenden Schichten hindurch miteinander verbunden. Die Sig
nalauswerteeinrichtung erkennt diese Zustandsänderung. Sie
liefert ein diese Zustandsänderung anzeigendes Signal. Be
kannt ist weiter eine sogenannte Kontaktmatte für Tritte (DE
19 71 111 U1), mit der zum Beispiel in Fahrzeugen dem Fahr
personal angezeigt wird, ob noch ein Fahrgast auf einem
Trittbrett steht. Bei dieser Kontaktmatte ist ein Druckwel
lenschlauch in beliebiger Form zwischen einer unteren und ei
ner oberen Platte verlegt. Bei Betreten der oberen Platte
entsteht in dem Schlauch eine Druckwelle. Diese wird einem
an ein Ende des Schlauches angeschlossenen Druckwellenkon
takt zugeführt und von diesem detektiert. Bestandteil jeder
Sicherheits-Schaltplatte ist damit eine Signalauswerteein
richtung oder ein Druckwellenkontakt. Die Signalauswerteein
richtung enthält eine Spannungsquelle, an die die beiden lei
tenden Schichten des Schlauches angeschlossen sind, und eine
ebenfalls an die beiden leitenden Schichten angeschlossenen
Detektor, der die durch ein Befahren oder Betreten entstehen
de Widerstandsänderung detektiert.
Die bekannten Sicherheits-Schaltplatten werden im großen Um
fang verwendet und haben sich mehr oder weniger bewährt.
Sämtliche bekannten Sicherheits-Schaltplatten bestehen aus
mehreren Teilen. Die zuerst genannte Sicherheits-Schaltplat
te enthält einen Schlauch, der unter seiner Oberseite und
auf seinem Boden elektrisch leitend beschichtet ist. Diese
Beschichtung ist teuer. Dies erhöht die Kosten der gesamten
Sicherheits-Schaltplatte. Bei der vorstehend an zweiter Stel
le genannten bekannten Sicherheits-Schaltplatte liegen lei
tende und nichtleitende Schichten abwechselnd übereinander.
Die Herstellung dieser beiden Arten von Schichten und ihre
Anordnung zwischen der Boden- und der Deckelplatte ist auf
wendig und teuer. Dies erhöht die Kosten der gesamten Sicher
heits-Schaltplatte.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheits-Schaltplatte auszubil
den, die die Alarm-, Steuer- und Überwachungsfunktionen ge
nauso gut wie oder besser als die bekannten Sicherheits
schaltplatten ausführt, aber einen wesentlich niedrigeren
Herstellungspreis aufweist. Die Lösung für diese Aufgabe er
gibt sich bei einer Sicherheits-Schaltplatte der eingangs ge
nannten Gattung nach der Erfindung dadurch, daß die elasti
sche Schicht eine vom auf sie ausgeübten Druck abhängige,
bei zunehmendem Druck ansteigende elektrische Leitfähigkeit
aufweist. Solche Schichten sind für einen anderen Zweck, näm
lich als Unterlage für elektronische Geräte bekannt. Sie be
stehen aus übereinanderliegenden, abwechselnd nieder- und
hochohmigen Lagen. Die hochohmigen Lagen bilden hauchdünne
Filme mit einer Stärke im Bereich von Mikrometern. Unter der
Einwirkung von Druck werden die die hochohmige Lage bilden
den Einzelelemente auseinandergedrückt, so daß sich die auf
beiden Seiten befindlichen niederohmigen Lagen einander annä
hern. Die niederohmigen Elemente überbrücken die hochohmigen
Elemente. Damit steigt der Leitwert und bei Anliegen einer
Spannung der Stromfluß. Bei der Verwendung der Schicht als
Unterlage für ein elektronisches Gerät bedeutet dies, daß
die Schicht die statische Elektrizität nach Masse ableitet.
Die bei Anlegen eines Druckes zunehmende elektrische Leitfä
higkeit hat dabei keine Bedeutung.
Unerwartet und überraschend hat sich nun gezeigt, daß eine
solche Schicht in einer Sicherheits-Schaltplatte als Signal
geber für die Signalauswerteeinrichtung verwendet werden
kann. Ihre Empfindlichkeit oder die Änderung ihres Leitwer
tes bei einem gegebenen Druck ist so hoch, daß sie schon bei
leichter Berührung ein Signal gibt. Vorteilhaft sind ihre
niedrigen Herstellungskosten und ihre geringe Höhe. Für nor
male Anwendungen hat die elastische Schicht eine Stärke von
etwa 5 mm. Erfindungsgemäße Sicherheits-Schaltplatten können
damit nicht nur vor Pressen und anderen Maschinen im Boden
verlegt, sondern auch in Haushalten und Büros unter Teppiche
gelegt und dort zum Diebstahlschutz verwendet werden.
Erfindungsgemäß werden elastische Schichten verwendet, deren
Leitwerte über der Höhe oder über der Länge veränderlich
sind. Dies bedeutet, daß die Elektroden auf der Ober- und
Unterseite und/oder an den Schmalseiten der elastischen
Schicht anliegen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Elektroden auf
beiden Seiten, das heißt der Ober- und der Unterseite der
elastischen Schicht angeordnet. Dabei können die Elektroden
feste Platten sein oder aus einer metallischen Beschichtung
bestehen. Im letzteren Fall empfiehlt sich die Auflage von
festen Platten auf die metallischen Beschichtungen. Die Elek
troden können auch an den Stirnseiten der elastischen
Schicht angeordnet sein. Ebenso können die Elektroden als
Leiterbahnen schleifenförmig auf beiden Seiten der elasti
schen Schicht aufgebracht sein.
Die an die beiden Elektroden angeschlossene Signalauswerte
einrichtung ermittelt die an den Elektroden anliegende Span
nung und gibt bei einer einen Toleranzwert übersteigenden
Abweichung ein Signal. Ebenso kann die Signalauswerteeinrich
tung den Innenwiderstand der elastischen Schicht messen und
bei einer einen Toleranzwert übersteigenden Abweichung ein
Signal geben.
Die Signalauswerteeinrichtung kann eine Relaisschaltung ent
halten. Ebenso kann sie als Operationsverstärker ausgebildet
sein. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Signalaus
werteeinrichtung moderne Bauelemente wie Mikroprozessoren,
Chips und dergleichen enthält.
Die vorstehend beschriebene elastische Schicht besteht aus
abwechselnd übereinanderliegenden Lagen hoher und niedriger
Leitfähigkeit. Insgesamt führt dies zu der genannten, mit
steigendem Druck zunehmenden Leitfähigkeit. Die Erfindung
sieht aber noch eine weitere auch für sich allein neue Aus
bildung der elastischen Schicht vor. Diese zeichnet sich da
durch aus, daß über Kreuz verlaufende, wie Schuß und Kette
verlegte Fäden in die elastische Matte eingelegt sind und
die in der einen Richtung verlaufenden Fäden aus einem elek
trisch leitenden und die in der anderen Richtung verlaufen
den Fäden aus einem elektrisch isolierenden und elastisch
zusammendrückbaren Material bestehen. Zweckmäßig bestehen
die elektrisch leitenden Fäden aus Graphit. Im entspannten
Ruhezustand weisen die Fäden Kreisquerschnitt auf und berüh
ren sich punktförmig. Mit zunehmendem Druck werden die Fäden
flachgedrückt und gehen in eine linien- und flächenförmige
Berührung über. Damit steigt der Leitwert der elastischen
Matte.
Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen
wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung
ist:
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit der Darstellung der erfin
dungsgemäßen Sicherheits-Schaltplatte und ihres An
schlusses an eine Spannungsquelle und verschiedene
Ausführungsformen der Signalauswertevorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der aus sich kreuzenden
Fäden bestehenden elastischen Schicht und
Fig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Teildarstellung von
sich kreuzenden Fäden.
Fig. 1 zeigt die Spannungsquelle 12. Dies kann eine Gleich
spannungs- oder eine Wechselspannungsquelle sein. Die Sicher
heits-Schaltplatte ist schematisch bei 14 dargestellt. Über
Leitungen 16 ist sie an die Spannungsquelle 12 angeschlos
sen. Die Sicherheits-Schaltplatte 14 besteht aus der elasti
schen Schicht 18 und im gezeigten Beispiel aus den auf ihrer
Unter- und ihrer Oberseite aufliegenden Elektroden 20. Die
Signalauswerteeinrichtung ist an die in Fig. 1 rechts liegen
den Enden der Elektroden 20 angeschlossen. Als Beispiel für
eine Signalauswerteeinrichtung zeigt Fig. 1 einen Operations
verstärker 22 und ein Widerstandsmeßgerät 24. Diese sind
über Leitungen 26 an die Elektroden angeschlossen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die aus den sich kreuzenden Fäden
bestehende elastische Schicht 18. In Fig. 3 sind die leiten
den Fäden mit 28 und die nichtleitenden Fäden mit 30 bezeich
net.
Es sei angenommen, daß die Sicherheits-Schaltplatte 14 im
Boden vor einer Maschine oder im Büro oder in einer Wohnung
unter dem Teppich verlegt ist. Gemäß der Darstellung in Fig.
1 ist sie an eine Spannungsquelle 12 und an eine Signalaus
werteeinrichtung, entweder den Operationsverstärker 22 oder
das Widerstandsmeßgerät 24, angeschlossen. Ebenso kann sie
sowohl mit dem Operationsverstärker 22 als auch zusätzlich
mit dem Widerstandsmeßgerät 24 verbunden sein. In der Praxis
bilden der Operationsverstärker 22, das Widerstandsmeßgerät
24 und andere Ausführungsformen einer Signalauswerteeinrich
tung ein einziges, in einem einzigen Gehäuse untergebrachtes
Gerät.
Im Ruhezustand zeigt der Operationsverstärker 22 eine be
stimmte Spannung an. Das Widerstandsmeßgerät 24 zeigt einen
bestimmten Innenwiderstand der Sicherheits-Schaltplatte 14
an. Es sei nun angenommen, daß auf diese eine Kraft in Rich
tung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles ausgeübt wird.
Sie wird zusammengedrückt. Damit steigt ihr Leitwert. Damit
sinkt die an ihrem Innenwiderstand abfallende Spannung. Der
Operationsverstärker 22 stellt dies fest und gibt ein Sig
nal. Das Widerstandsmeßgerät 24 detektiert einen abnehmenden
Innenwiderstand und gibt ebenfalls ein Signal. Auch bei ei
ner Unterbrechung einer der Leitungen 16 oder 26 oder bei
einem Kurzschluß zwischen diesen Leitungen geben der Opera
tionsverstärker 22 und das Widerstandsmeßgerät 24 ein Sig
nal. Gleiches gilt für die in den Fig. 2 und 3 gezeigte
Ausführungsform der elastischen Schicht 18.
Claims (15)
1. Sicherheits-Schaltplatte zum Auslösen einer Alarm- und/oder
Steuerfunktion bei Berührung und mit gleichzeitiger
Überwachung der Betriebsbereitschaft mit einer elasti
schen, elektrisch leitenden Schicht und mit zwei an sich
gegenüberliegenden Seiten oder Enden der elastischen
Schicht angeordneten, an eine Spannungsversorgung und
eine Signalauswerteeinrichtung angeschlossenen Elektro
den, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht
(18) eine vom auf sie ausgeübten Druck abhängige, bei
zunehmendem Druck ansteigende elektrische Leitfähigkeit
aufweist.
2. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Leitwert der elastischen Schicht (18)
über deren Höhe veränderlich ist.
3. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Leitwert der elastischen Schicht (18)
über deren Länge veränderlich ist.
4. Sicherheits-Schaltplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (20) auf bei
den Seiten der elastischen Schicht (18) angeordnet sind.
5. Sicherheits-Schaltplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20) feste
Platten sind.
6. Sicherheits-Schaltplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20) aus
einer metallischen Beschichtung bestehen.
7. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch eine auf jeder metallischen Beschichtung aufliegen
de feste Platte.
8. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Elektroden (20) auf den Stirnseiten
der elastischen Schicht (18) angeordnet sind.
9. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Elektroden (20) als Leiterbahnen
schleifenförmig auf beiden Seiten der elastischen
Schicht (18) aufgebracht sind.
10. Sicherheits-Schaltplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrich
tung (22, 24) die an den beiden Elektroden (20) anliegen
de Spannung ermittelt und bei einer einen Toleranzwert
übersteigenden Abweichung ein Signal abgibt.
11. Sicherheits-Schaltplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrich
tung (24) den Innenwiderstand der elastischen Schicht
(18) mißt und bei einer einen Toleranzwert übersteigen
den Abweichung ein Signal gibt.
12. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrichtung eine Re
laisschaltung enthält.
13. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrichtung (22) ei
nen Operationsverstärker enthält.
14. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß über Kreuz verlaufende, wie Schuß und Ket
te verlegte Fäden in die elastische Matte eingelegt sind
und die in der einen Richtung verlaufenden Fäden (28)
aus einem elektrisch leitenden und die in der anderen
Richtung verlaufenden Fäden (30) aus einem elektrisch
isolierenden und elastisch zusammendrückbaren Material
bestehen.
15. Sicherheits-Schaltplatte nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fäden (28)
aus Graphit bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944435829 DE4435829A1 (de) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Sicherheits-Schaltplatte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944435829 DE4435829A1 (de) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Sicherheits-Schaltplatte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4435829A1 true DE4435829A1 (de) | 1996-04-11 |
Family
ID=6530166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944435829 Withdrawn DE4435829A1 (de) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Sicherheits-Schaltplatte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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- 1994-10-07 DE DE19944435829 patent/DE4435829A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |