DE69206713T2

DE69206713T2 - Drei-Eingänge-Abstimmungsschaltung

Info

Publication number: DE69206713T2
Application number: DE69206713T
Authority: DE
Inventors: Eric Autechaud; Remi Bascans; Christophe Fleury; Guyen Christian N
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2012-07-28
Also published as: FR2680021B1; DE69206713D1; FR2680021A1; EP0527667A1; EP0527667B1; US5414718A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Auswahlvorrichtung mit drei Eingängen, wie sie aus dem Patent US-A-3555290 bekannt ist.
Bekanntlich werden Auswahlvorrichtungen in Form von Hardware und/oder Software realisiert, an die eine Vielzahl (im allgemeinen mindestens drei) unabhängiger Eingangssignale aus redundant verwendeten Teilsystemen gelangt, die für ein und dieselbe Größe repräsentativ sind, und die an ihrem Ausgang ein aus einer spezifischen Auswahl resultierendes Ausgangssignal abgeben. Bei beispielsweise drei Eingangssignalen:
- erfolgt die Auswahl nach der Mehrheit und das Ausgangssignal ist der Wert von zwei identischen Eingangssignalen; oder
- bezieht sich die Auswahl auf den Medianwert, und das Ausgangssignal besteht aus dem in der Mitte der beiden anderen gelegenen Eingangssignal; oder
- erfolgt die Auswahl adaptiv, indem das von den beiden anderen Signalen am weitesten entfernte Eingangssignal verworfen wird und das Ausgangssignal das Mittel der beiden verbleibenden Eingangssignale ist; usw.
Die Rolle einer Auswahlvorrichtung mit drei Eingängen besteht darin, daß sie an ihrem Ausgang aus den drei Eingangssignalen ein richtiges Signal abgibt, d.h. den Ausfall eines ihrer drei Eingangssignale toleriert, so daß sich vom Grundsatz her zwei Probleme ergeben:
- bei einem Ausfall von zwei Eingangssignalen mit benachbarten Zuständen werden bei der Auswahl die beiden falschen Eingangssignale bevorzugt, da sie die Mehrheit bilden. Diese unerwünschte Funktion wird vom System nicht erfaßt. Auswahlvorrichtungen, mit denen das Vorhandensein eines zweiten ausgefallenen Eingangs erfaßt werden kann, benötigen eine zusätzliche Vorrichtung, die das Ganze komplizierter macht;
- bei einer Dreifacharchitektur (System mit drei Teilsystemen, die die gleiche Funktion erfüllen, damit an eine Auswahlvorrichtung mit drei Eingängen drei unabhängige Signale, die jedoch für ein und dieselbe Größe repräsentativ sind, gegeben werden können) stellt der einzige Ausgang einen kritischen Punkt dar, da bei einem Ausfall am Ausgang der Auswahlvorrichtung die Leistung nicht mehr erbracht werden oder aber, was schlimmer ist, falsch sein kann. Mit anderen Worten, eine Auswahlvorrichtung ist gegenüber ihren eigenen Ausfällen nicht tolerant, so daß die Gefahr entsteht, daß bei einem einfachen Ausfall im Bereich der Auswahlvorrichtung eine richtige Leistung verlorengeht.
Entsprechend der Art der eingesetzten Auswahlvorrichtung können sich weitere Schwierigkeiten ergeben:
- die Notwendigkeit einer strikten Synchronisation der drei Eingangssignale untereinander, um die Auswahl durchführen zu können;
- das Problem der Verarbeitung richtiger, jedoch nicht identischer Eingangssignale aufgrund der Toleranzen jedes Teilsystems für die Erzeugung der Eingangssignale;
- das Problem der Erfassungsrate der falschen Funktion (Anteil der erfaßten zu den nicht erfaßten Ausfällen) aus drei Signalen, das komplexer und weniger deterministisch als bei einer Doppelarchitektur (System mit zwei Teilsystemen mit gleicher Funktion, so daß an eine geeignete Vorrichtung zwei unabhängige Signale gegeben werden können, die jedoch für ein und dieselbe Größe repräsentativ sind) ist, bei dem sich die Erfassung einer falschen Funktion des Systems durch einen einfachen Vergleich von zwei Signalen ergibt;
- das Problem bestimmter Auswahlvorrichtungen, bei denen die Fehler kaschiert werden, ohne daß der ausgefallene Eingang lokalisiert wird, so daß es unmöglich ist, das System über die Identität des ausgefallenen Teilsystems zu informieren.
Mit Softwareauswahlvorrichtungen kann, allerdings um den Preis einer nicht vernachlässigbaren Rechenzeit, die für schnelle Systeme inakzeptabel sein kann, eine verbesserte Auswahl erfolgen. Diese verbesserte Auswahl macht außerdem eine umfangreiche Software erforderlich, für die eine hohe Prüfleistung erforderlich ist.
Gegenstand dieser Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Durch den Einsatz einfacher Mittel können damit gleichzeitig Betriebszuverlässigkeit und Sicherheit erhöht werden. Sie bezieht sich außerdem auf alle Arten von Signalen, die elektrischer, optischer, pneumatischer oder anderer Art, analog oder digital, seriell oder parallel sein können. Sie kann einen kontinuierlichen richtigen Betrieb eines Systems an einem einzigen Ausgang sichern, wenn eins seiner drei Teilsysteme ausgefallen ist, und den Ausgang der Auswahlvorrichtung trennen, wenn diese keinen richtigen Betrieb mehr gewährleisten kann.
Dazu ist die Auswahlvorrichtung mit einem Ausgang sowie einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem dritten Eingang, an die ein erstes Signal, ein zweites Signal bzw. ein drittes Signal gelangen, erfindungsgemäß dadurch bemerkenswert, daß sie umfaßt:
- eine einzige Zweiwegweiche mit einem aktiven Eingang, einem Ruheeingang und einem Steuereingang, an den ein Steuersignal gelangen kann, das die Weiche entsprechend seinem Zustand in einen aktiven Zustand oder in einen Ruhezustand schaltet, und einem gemeinsamen Ausgang, wobei der Ruheeingang und der aktive Eingang der Weiche mit dem ersten bzw. zweiten Eingang der Auswahlvorrichtung verbunden sind, während der gemeinsame Ausgang der Weiche mit dem Ausgang der Auswahlvorrichtung verbunden ist, wobei dieser gemeinsame Ausgang das angelegte Signal an den aktiven Eingang, wenn sich die Weiche im aktiven Zustand befindet, und das angelegte Signal an den Ruheeingang gibt, wenn sich die Weiche im Ruhezustand befindet; und
- einen ersten Monitor mit nur zwei Eingängen, die mit dem zweiten bzw. dritten Eingang der Auswahlvorrichtung verbunden sind, der die Abweichung zwischen dem zweiten Signal und dem dritten Signal messen kann und dessen Ausgang zur Steuerung des Zustands dieser Weiche mit dem Steuereingang der Weiche verbunden ist.
Diese Auswahlvorrichtung ist damit in der Lage, den Ausfall des zweiten und/oder dritten Eingangssignals zu erfassen und am Ausgang ein weiteres Eingangssignal zu übertragen.
Der erste Monitor kann jede geeignete Struktur haben.
Eine elektrische Ausführungsart, die als Beispiel für analoge oder digitale, serielle oder parallele Signale angegeben wird, ist dadurch bemerkenswert, daß der erste Monitor umfaßt:
- Differenziermittel zur Messung der Differenz zwischen den Signalen an den Eingängen des Monitors;
- Komparatoren zum Vergleich der Differenz mit einer vorbestimmten Schwelle und zur Erzeugung eines Fehlersignals, wenn der absolute Wert der Differenz größer als der absolute Wert der Schwelle ist.
So gibt der erste Monitor ein Ausgangssignal ab, mit dem die angeschlossene Zweiwegweiche nicht nur dann in einen bestimmten Zustand gesteuert werden kann, wenn die beiden an ihren Eingängen anliegenden Signale identisch sind, sondern auch dann, wenn diese letzten Signale eine leichte Differenz (infolge einer Amplitudenund/oder Phasenverschiebung) aufweisen, wobei die Schwelle akzeptable Amplitudendifferenzen toleriert, während eine zu große Differenz zwischen den Eingangssignalen zu einem Fehlersignal führt, durch das der Zustand der Weiche verändert und damit die Übertragung des falschen Signals verhindert wird.
Um die Wirkung von transienten Fehlern zu maskieren, sind vorteilhafterweise am Ausgang des ersten Monitors Verzögerungsmittel in Reihe geschaltet.
Die Zweiwegweiche kann von der Art eines elektrischen Schalters oder einer elektrischen Schaltvorrichtung sein und aus einem oder mehreren parallelen identischen Schaltelementen bestehen.
Wenn es sich bei den Eingangssignalen um optische Signale handelt, kann die Zweiwegweiche ein elektrisch gesteuerter optischer Multiplexer oder ein elektrisch gesteuerter optischer Schalter sein, der aus mehreren parallelen identischen optischen Schaltelementen besteht.
Wenn die Eingangssignale pneumatisch oder hydraulisch sind, ist die Zweiwegweiche vorteilhafterweise von der Art eines hydraulischen oder pneumatischen Schalters oder ein hydraulischer oder pneumatischer Schalter, der aus mehreren parallelen identischen Schaltelementen besteht. Dieser erste Monitor kann ein Organ haben, das der entgegengesetzten Wirkung der Signale an den Signaleingängen des ersten Monitors unterliegt und den Fluidstrom zwischen einer Druckquelle und dem Ausgang des Monitors steuert. Insbesondere kann die hydraulische oder pneumatische Auswahlvorrichtung mindestens ein zweites ODER-Gatter oder ein drittes UND-Gatter haben, die aus mindestens einem Kolben bestehen. So kann mit den hydraulischen oder pneumatischen Signalen jede logische UND- bzw. ODER-Funktion verwirklicht werden.
Der erste Monitor kann ein gestützter Monitor bestehend aus mindestens zwei gekoppelten Monitoren sein, deren Eingänge jeweils parallel geschaltet sind und deren Ausgänge jeweils mit den Eingängen eines dritten Gatters mit zwei Eingängen des UND-Typs verbunden sind, dessen Ausgang ein Signal abgeben kann, von dem ein Zustand an sich der Erfassung der Identität der beiden Signale an den Eingängen der Monitore entspricht, wenn die beiden gekoppelten Monitore jeweils am Ausgang ein solches Identitätserfassungssignal abgeben, wobei der Ausgang dieses dritten Gatters in den anderen Fällen ein Signal mit anderem Zustand abgibt.
Die Ausfallwahrscheinlichkeit mit anschließender Blockierung des Ausgangs des gestützten Monitors im aktiven Zustand ist so verringert und die Sicherheit erhöht.
Jede Auswahlvorrichtung, wie oben beschrieben, kann außerdem umfassen:
- einen Schalter mit einem aktiven Eingang, einem Steuereingang, an den ein Steuersignal gelangen kann, das den Schalter entsprechend seinem Zustand in einen aktiven Zustand oder in einen Ruhezustand setzt, und einem gemeinsamen Ausgang, wobei der aktive Eingang und der gemeinsame Ausgang des Schalters mit dem gemeinsamen Ausgang der Weiche bzw. dem Ausgang der Auswahlvorrichtung verbunden sind;
- einen zweiten Monitor mit gleicher Funktion wie der erste Monitor, dessen beiden Eingänge mit dem ersten bzw. dritten Eingang der Auswahlvorrichtung verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten und dritten Signal messen kann;
- einen dritten Monitor mit gleicher Funktion wie der erste Monitor, dessen Eingänge mit dem ersten bzw. zweiten Eingang der Auswahlvorrichtung verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal messen kann; und
- ein zweites Gatter mit drei Eingängen des ODER-Typs, dessen Ausgang ein Signal abgeben kann, von dem ein Zustand allein der Erfassung der Identität der beiden Signale an den Eingängen eines Monitors entspricht, wenn mindestens einer der Monitore am Ausgang ein derartiges Identitätserfassungssignal abgibt, wobei der Ausgang dieses zweiten Gatters im anderen Fall ein Signal mit einem anderen Zustand abgibt, die Eingänge des zweiten ODER-Gatters mit den Ausgängen des ersten, zweiten bzw. dritten Monitors verbunden sind und sein Ausgang mit dem Steuereingang des Schalters verbunden ist und den Zustand dieses Schalters steuern kann.
Damit wird durch die erfindungsgemäße Auswahlvorrichtung der Ausfall eines der Eingangssignale toleriert, da der Ausgang der Auswahlvorrichtung durch die Monitore und das zweite ODER-Gatter bei Ausfall von zwei Eingangssignalen abgeschaltet wird. Die Sicherheit wird so verbessert.
Das Funktionsprinzip der Erfindung ist einfach und eignet sich für alle Arten von Signale, wie optische, elektrische oder andere. Die Verwirklichung der Auswahlvorrichtung, insbesondere des oder der Monitore und der Weiche hängt jedoch ab:
- von der Art der Eingangssignale;
- von den Einschränkungen infolge der Wechselwirkungen mit der Umgebung (asynchroner Betrieb, Vorrichtung zur Erfassung der Ausfälle, gewünschte garantierte Reaktionszeit usw.).
Entsprechend der Anwendung ergibt sich also eine Vielzahl von Ausführungen, von denen in dieser Beschreibung nur einige beschrieben werden.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Auswahlvorrichtung durch Analyse des Zustands der Monitore der Auswahlvorrichtung die Identität des ausgefallenen Teilsystems ermitteln und so dessen Ausfall diagnostizieren und in der Folge wirksam werden.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung erleichtern das Verständnis dafür, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. In diesen Figuren werden ähnliche Elemente mit identischen Bezugsnummern bezeichnet.
Figur 1 ist das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Auswahlvorrichtung mit drei Eingängen.
Figur 2 ist die Wahrheitstabelle der Auswahlvorrichtung mit drei Eingängen von Figur 1.
Figur 3 ist das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines in der Auswahlvorrichtung verwendeten Monitors mit einer Schwelle.
Figur 4 zeigt das Blockschaltbild einer Variante des Monitors von Figur 3 mit einem Verzögerer.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsart des Monitors mit Verzögerer in elektronischer Form.
Die Figuren 6a bis 6f sind Signal-Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktion des Monitors von Figur 5.
Figur 7 ist das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Weiche mit mehreren parallelen Wegen.
Figur 8 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Auswahlvorrichtung mit erhöhter Betriebssicherheit.
Figur 9 ist die Wahrheitstabelle der Auswahlvorrichtung von Figur 8.
Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße Auswahlvorrichtung mit einem gestützten Monitor.
Figur 11 veranschaulicht die Ausführung der Auswahlvorrichtung in elektrooptischer Technik.
Figur 12 veranschaulicht die Ausführung der Auswahlvorrichtung in hydraulischer oder pneumatischer Technik.
Die Figuren 13 und 14 zeigen schematisch die pneumatische oder hydraulische Ausführung eines erfindungsgemäßen Monitors bzw. einer erfindungsgemäßen Zweiwegweiche.
Die Figuren 15 und 16 zeigen schematisch ein hydraulisches bzw. pneumatisches Ausführungsbeispiel eines UND-Gatters und eines ODER-Gatters.
Figur 17 zeigt die integrierte Verwirklichung von UND- und ODER- Gattern nach den Figuren 15 und 16.
Die erfindungsgemäße Auswahlvorrichtung V1, die in Figur 1 gezeigt ist, hat einen ersten Eingang E1, einen zweiten Eingang E2 und einen dritten Eingang E3 sowie einen Ausgang S1. Sie umfaßt:
- eine Zweiwegweiche AIG1 mit einem aktiven Eingang A, einem Ruheeingang R und einem Steuereingang EC, die an einen gemeinsamen Ausgang SC das Signal am aktiven Eingang A oder am Ruheeingang R überträgt, je nachdem, ob sich die Weiche AIG1 in Abhängigkeit vom Signal am Steuereingang EC im aktiven Zustand ACT oder im Ruhe zustand REP befindet. Der Ruheeingang R und der aktive Eingang A der Weiche AIG1 sind mit dem ersten Eingang E1 bzw. dem zweiten Eingang E2 der Auswahlvorrichtung V1 verbunden, während der gemeinsame Ausgang SC mit dem Ausgang S1 verbunden ist; und
- einen ersten Monitor M1 mit zwei Eingängen X, Y, die mit dem zweiten Eingang E2 bzw. dem dritten Eingang E3 verbunden sind, dessen Ausgang U mit dem Steuereingang EC von Weiche AIG1 verbunden ist und den Zustand von Weiche AIG1 steuern kann.
Das Signal Us am Ausgang U des ersten Monitors M1 kann einen von zwei möglichen Zuständen annehmen, je nachdem, ob dieser erste Monitor M1 eine Ungleichheit zwischen den Eingangssignalen Xs und Ys, die an seine beiden Eingänge X bzw. Y angelegt wurden, ermittelt hat oder nicht. Diese beiden möglichen Zustände können entsprechend der Ausführung dieses ersten Monitors M1 in Form aller Größen auftreten, zum Beispiel als elektrisches Signal mit konstantem Hoch- oder Niederpegel, oder als digitaler Steuerwert oder aber als anliegender oder fehlender Druck oder als irgendeine andere Größe. Der Klarheit halber wird einer dieser Zustände am Ausgang U des ersten Monitors M1 als Low-Zustand B und der andere Zustand als High-Zustand H bezeichnet. Wie oben dargelegt, sagt eine solche Benennung nichts aus über die Art und Weise, wie diese Zustände physikalisch umgesetzt werden, und vor allem nichts über die relative Größe zwischen den beiden Signalen, die diese Zustände ausdrücken. Der Ausgang U befindet sich im Low-Zustand B, wenn die beiden Signale Xs und Ys an den Eingängen X und Y unterschiedlich sind, und befindet sich im High-Zustand H, wenn an die beiden Eingänge X und Y des ersten Monitors M1 identische Signale Xs und Ys gelangen. In der vorliegenden Beschreibung werden Signale Xs und Ys, deren Abweichung einen akzeptierten Toleranzbereich überschreitet, als unterschiedlich angesehen und werden Signale Xs und Ys, deren Abweichung innerhalb des Toleranzbereichs liegt, als identisch angesehen. Es ist festzustellen, daß der Toleranzbereich Null sein kann, so daß in diesem Fall auf Einhaltung einer strikten Gleichheit zu achten ist.
Der erste Monitor M1 steuert die Weiche AIG1 in den aktiven Zustand ACT, wenn er ihr an den Steuereingang EC einen High-Zustand H, und in den Ruhezustand REP, wenn er ihr an diesen einen Low- Zustand B gibt.
Wenn die Auswahlvorrichtung V1 nicht gespeist wird, befindet sich die Weiche AIG1 unabhängig vom Zustand des Signals an ihrem Steuereingang EC im Ruhezustand REP.
Die Funktion der Auswahlvorrichtung V1 von Figur 1 wird nachstehend unter Bezug auf die Wahrheitstabelle von Figur 2 beschrieben: Der Ausgang U des ersten Monitors M1 befindet sich im Low-Zustand B, wenn die beiden Signale Xs und Ys an seinen Eingängen X und Y unterschiedlich, und im High-Zustand H, wenn diese beiden Signale identisch sind. In dieser Wahrheitstabelle wurden mit Es1, Es2 und Es3 jedes der drei Eingangssignale an den Eingängen E1, E2 bzw. E3 bezeichnet. Ebenso wird mit Ss1 das Ausgangssignal am Ausgang S1 von Auswahlvorrichtung V1 bezeichnet. Folgende Varianten sind möglich:
1) Die Auswahlvorrichtung V1 wird von keiner Leistungsquelle gespeist. Dann befindet sich die Weiche AIG1 im Ruhezustand REP, und die Situation entspricht der von Figur 1;
2) Die drei Signale Es1, Es2 und Es3 sind richtig, das ist in der Wahrheitstabelle von Figur 2 mit dem Buchstaben C angegeben. Dann erfaßt der erste Monitor M1 die Identität der Signale Es2 und Es3, und sein Ausgang U befindet sich im High-Zustand H und steuert die Weiche AIG1 in den aktiven Zustand ACT. Daraus ergibt sich, daß am gemeinsamen Ausgang SC der Weiche AIG1 ein Ausgangssignal Ss1 erscheint, das mit dem Signal Es2 identisch ist;
3) Das Signal Es1 ist falsch, das wird in der Tabelle von Figur 2 mit dem Buchstaben I angegeben, während die Signale Es2 und Es3 richtig sind. Der erste Monitor M1, der die Identität der Signale Es2 und Es3 feststellt, befindet sich am Ausgang U im High-Zustand und steuert die Weiche AIG1 in ihren aktiven Zustand ACT. Das Signal Ss1 ist also gleich dem Signal Es2;
4) Wenn jetzt die Signale Es1 und Es3 richtig sind, das Signal Es2 hingegen falsch ist, stellt der erste Monitor M1 eine Differenz zwischen den Signalen Es2 und Es3 fest, sein Ausgang U befindet sich dann im Low-Zustand B, und die Weiche AIG1 ist im Ruhezustand REP. Das Signal Ss1 ist dann gleich dem Signal Es1;
5) Wenn die Signale Es1 und Es2 richtig sind, das Signal Es3 hingegen falsch ist, befindet sich der Ausgang U des ersten Monitors M1 ebenso im Low-Zustand B und die Weiche AIG1 im Ruhezustand REP, so daß das Signal Ss1 gleich dem Signal Es1 ist;
6) Wenn zwei der Signale Es1, Es2, Es3 falsch und unterschiedlich sind und eins davon richtig ist, befindet sich der Ausgang U des ersten Monitors M1 im Low-Zustand B und die Weiche AIG1 im Ruhezustand REP, so daß das Signal Ssl gleich dem Signal Es1 ist;
7) Wenn schließlich die drei Signale Es1, Es2, Es3 falsch und unterschiedlich sind, ist das Signal Sel gleich dem falschen Signal Es1.
Der erste Monitor M1 kann außerdem am Ausgang einen Schwellenkomparator haben. Figur 3 zeigt das Prinzipschema eines solchen Monitors M, mit dem analoge oder digitale Signale verarbeitet werden können. Ein Differenziermittel D erhält an seinen beiden Eingängen X und Y zwei zu vergleichende Signale Xs bzw. Ys und gibt am Ausgang ein Signal &epsi; ab, das der Differenz dieser beiden Signale proportional ist. Dieses Signal wird einem ersten Eingang eines Schwellenkomparators C aufgegeben, an dessen zweiten Eingang ein vorbestimmter Schwellenwert (TC) gelangt und der am Ausgang U ein Signal ERR abgibt, das darauf hinweist, daß die Amplitude von Signal &epsi; größer als die Schwelle ist.
Der Vergleich der Signale Xs und Ys an den Eingängen X und Y des ersten Monitors M erfolgt entsprechend dem gewünschten Anwendungsfall durch analoge und/oder digitale Schaltkreise oder durch Software.
Der Ausgang des Schwellenkomparators C kann außerdem mit dem Eingang eines Verzögerers DT, wie in Figur 4 dargestellt, verbunden werden, dessen Ausgang U ein verzögertes Fehlersignal ERRT abgibt, nachdem der Ausgang des Komparators C mindestens während einer vorbestimmten Dauer Ts den für eine Ungleichheit zwischen den Eingangssignalen Xs und Ys charakteristischen Low-Pegel geführt hat.
Wie oben erwähnt, kann die Auswahlvorrichtung V für Eingangssignale Es1, Es2 und Es3 verschiedener Art eingesetzt werden. In Figur 5 wurde eine Ausführungsart des ersten Monitors M1 für analoge elektrische Signale mit einem Schwellenkomparator C und nachgeschaltetem Verzögerer DT dargestellt.
Der Monitor M von Figur 5 umfaßt:
- einen Differenzverstärker D, der die Rolle des Differenziermittels D spielt, dessen Eingänge mit Eingang X bzw. Y von Monitor M verbunden sind;
- einen ersten Komparator C&spplus;, an dessen Plus-Eingang eine Spannung gelangt, die für eine Plus-Schwelle TC&spplus; repräsentativ ist, und dessen Minus-Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers D verbunden ist;
-einen zweiten Komparator C&supmin;, dessen Plus-Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers D verbunden ist und an dessen Minus-Eingang eine Spannung gelangt, die für eine Minus-Schwelle TC&supmin; repräsentativ ist;
- ein erstes Gatter P1 des UND-Typs, dessen beide Eingänge mit den Ausgängen des ersten bzw. zweiten Komparators C&spplus; und C&supmin; verbunden sind;
- einen Integrator IN, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Gatters P1 verbunden ist; und
- eine Ausgangsstufe ES mit einem Schalttransistor T1, dessen Basis mit dem Ausgang des Integrators IN, dessen Kollektor mit einer Speisespannung Vcc und dessen Emitter über einen Widerstand R1 mit Masse verbunden ist (die Schaltung des dargestellten Transistors dient nur zur Illustration seiner Funktion und entspricht nicht unbedingt der tatsächlich eingesetzten Anordnung).
Der Ausgang U des Monitors M ist mit dem Emitter von Transistor T1 so verbunden, daß bei Abschaltung der Spannung oder bei Zerstörung von Transistor T1 bei geöffnetem Stromkreis der Ausgang U von Monitor M eine Spannung ähnlich der Masse führt, wobei die Spannung dem Low-Zustand B entsprechen kann, und sich so eine angeschlossene Weiche AIG im Ruhezustand REP befindet.
Der erste Komparator C&spplus; gibt an seinem Ausgang ein Signal mit konstanter Amplitude ab (High-Zustand), wenn das vom Differenzverstärker D erhaltene Signal kleiner als die Plus-Schwelle TC&spplus; ist, und symmetrisch dazu gibt der zweite Komparator C&supmin; an seinem Ausgang ein Signal mit konstanter Amplitude ab (High-Zustand), wenn das vom Differenzverstärker D erhaltene Signal größer als die Minus-Schwelle TC&supmin; ist, so daß diese beiden Komparatoren C&spplus; und C&supmin; gleichzeitig am Ausgang einen High-Zustand abgeben, wenn sich das Signal aus dem Differenzverstärker D zwischen der Plus-Schwelle TC&spplus; und der Minus-Schwelle TC befindet, so daß das erste Gatter P1 nur in diesem Fall am Ausgang einen High-Zustand abgibt.
Um die Funktion des Monitors M von Figur 5 zu veranschaulichen, werden im weiteren die Diagramme der Figuren 6a bis 6f genutzt, an deren Abszissenachse die Zeit t abgetragen ist.
Das Zeitdiagramm von Figur 6a ist ein Beispiel für die Signale Xs und Ys, deren Amplitude a an der Ordinatenachse abgetragen ist. Es ist zu sehen, daß die Signale Xs und Ys ähnlich, jedoch um die Phase 1 und um die Amplitude m verschoben sind. Das Zeitdiagramm von Figur 6b stellt das Signal Ys-Xs am Ausgang von Differenzverstärker D dar, dabei ist die Amplitude b des Signals Ys-Xs an der Ordinatenachse abgetragen. Es ist zu sehen, daß die Amplitude b von Signal Ys-Xs zum größten Teil mit Ausnahme des Abschnitts s, der die Plus-Schwelle TC&spplus; übersteigt, zwischen den Schwellen TC&spplus; und TC&supmin; der Komparatoren C&spplus; und C&supmin; liegt. Daraus ergibt sich, daß der Komparator C&spplus; an seinem Ausgang mit Ausnahme von Abschnitt s, an dem der High-Pegel von Signal c1 (in p) unterbrochen ist, ein Signal mit konstanter High-Amplitude c1 abgibt und der Komparator C&supmin; an seinem Ausgang ebenfalls ein Signal mit konstanter High-Amplitude c2 abgibt (Figur 6c). Demzufolge ist das Signal d am Ausgang des ersten Gatters P1 konstant und führt mit Ausnahme der Unterbrechung g gegenüber Unterbrechung p High-Pegel (Figur 6d). Am Ausgang von Integrator IN ist das Signal e also konstant und führt mit Ausnahme der Unterbrechung g, an der es eine Schräge r entsprechend der langsamen Entladung des Integrators IN aufweist, High-Pegel. Wenn das Signal e und seine Schräge r, wie in Figur 6e veranschaulicht, über der Blockierungsschwelle Tb von Transistor T1 liegen, ist dieser durchlässig und die Speisespannung Vcc liegt zum großen Teil am Ausgang U von Monitor M an (siehe Figur 6f, in der die Amplitude f von Signal Us an der Ordinatenachse abgetragen ist).
Das Zeitdiagramm von Figur 6f entspricht dem High-Zustand H von Ausgang U des Monitors M, dessen Spannung als in der Nähe von Vcc liegend angenommen wird.
Somit ist zu verstehen, daß, wenn die Amplitude b des Signals Ys-Xs den Korridor TC&spplus;, TC&supmin; (siehe Figur 6b) während einer ausreichend langen Zeit verläßt, die Schräge r von Signal e unter die Blockierungsschwelle Tb von Transistor T1 abfällt (Figur 6e), so daß dessen Durchlaßfähigkeit blockiert und das Signal f Null wird. Der Ausgang U von Monitor M ist dann in seinem Low-Zustand B.
Die Toleranzen der Erfassungsparameter (TC&spplus;, TC&supmin; Ts) müssen "weit" genug sein, um ungewollte Abschaltungen zu vermeiden, aber auch "eng" genug, damit sich ein fehlerhaftes Signal am Ausgang während der Dauer Ts nicht störend auf das System mit der Auswahlvorrichtung V auswirkt.
Die Weiche AIG1 kann von der Art eines Schalters für analoge oder digitale Signale sein. Sie kann auch mehrere parallele Schalter haben, die identisch gesteuert werden und mit denen analoge oder digitale Signale übertragen werden können. So stellt Figur 7 eine elektrisch gesteuerte parallele Weiche AIG dar, mit der codierte 8-Bit-Signale geschaltet werden können. Diese Weiche AIG kann aus parallelen logischen Multiplexschaltkreisen oder aus Relais mit Ruhe- und Arbeitsstellung oder aus optischen Schaltern bestehen.
Die Rolle des ersten Monitors M1 besteht darin zu erfassen, ob das Signal Es2 oder das Signal Es3 falsch ist und in diesem Fall die Weiche AIG1 in ihren Ruhezustand REP zu schalten. Bei normaler Funktion (kein Ausfall) wird das Signal Es2 also bis zum Ausgang S1 geführt. Bei Ausfall von Signal Es2 oder Signal Es3 befindet sich die Weiche AIG1 wieder im Ruhezustand REP und das Signal Es1 gelangt bis zum Ausgang S1.
Außerdem ist zu bemerken, daß, wenn der erste Monitor M1 und/oder die Weiche AIG1 ausgefallen sind, der Stromfluß gewährleistet ist und das Ausgangssignal Ss1 von Signal Es1 oder Es2 gebildet wird.
Die Auswahlvorrichtung V1 erfüllt so ihre Funktion und stellt damit einen zuverlässigen Signalwähler dar. Er ist also besonders dann geeignet, wenn das Signal Es1 von einem Hilfsweg kommt, der zum Beispiel ein Signal mit weniger genauen Leistungen erzeugt, das jedoch zuverlässiger als die Signale Es2 und Es3 ist.
Folglich wird die Auswahlvorrichtung V1 bei normaler Funktion dazu verwendet, das Signal Es2 unter Kontrolle nach Ausgang S1 zu lenken und bei einer Differenz zwischen den Signalen Es2 und Es3 das Signal Es1 an Ausgang S1 zu übertragen.
Die Auswahlvorrichtung V1 ist jedoch nicht gegen einen Ausfall des zuverlässigen Signals Es1 geschützt, wenn dieser Ausfall doppelt auftritt und mit dem Ausfall des einen und/oder anderen der beiden Signale Es2 und Es3 einhergeht (siehe Reihe 5, 6 und 8 der Wahrheitstabelle von Figur 2).
Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann die Auswahlvorrichtung V1 wie in Figur 8 dargestellt verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Auswahlvorrichtung V2 nach Figur 8 umfaßt die oben beschriebene Auswahlvorrichtung V1, deren Eingänge E1, E2, E3 die drei Eingänge der Auswahlvorrichtung V2 bilden, die außerdem mit einem Ausgang 52 versehen ist. Zusätzlich zur Auswahlvorrichtung V1 hat die Auswahlvorrichtung V2:
- einen Schalter INT1 mit einem aktiven Eingang A und einem Steuereingang EC, durch den der Eingang A, je nachdem, ob sich der Schalter INT1 entsprechend dem an den Steuereingang EC angelegten Signal im aktiven Zustand bzw. im Ruhezustand befindet, mit einem gemeinsamen Ausgang SC verbunden werden kann, wobei der aktive Eingang A und der gemeinsame Ausgang SC von Schalter INT1 mit dem Ausgang S1 von Auswahlvorrichtung V1 bzw. mit Ausgang 52 von Auswahlvorrichtung V2 verbunden sind, d. h. daß der Schalter INT1 einen aktiven Zustand haben kann, in dem sein gemeinsamer Ausgang SC mit seinem aktiven Eingang A verbunden ist, und einen Ruhezustand, in dem sein Ausgang SC nicht verbunden ist. Er kann den gleichen Aufbau wie eine Weiche AIG1 ohne Ruheeingang R haben;
- einen zweiten Monitor M2 mit gleicher Funktion wie der erste Monitor M1, dessen beide Eingänge X und Y mit dem ersten bzw. dritten Eingang E1 und E3 von Auswahlvorrichtung V2 verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten und dritten Signal Es1 und Es3 messen kann;
- einen dritten Monitor M3 mit gleicher Funktion wie der erste Monitor M1, dessen beide Eingänge X und Y mit dem ersten bzw. zweiten Eingang E1 und E2 verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Signal Es1 und Es2 messen kann; und
- ein zweites Gatter P2 mit drei Eingängen des ODER-Typs, bei dem jeder Eingang im High-Zustand H zu einem High-Zustand H am Ausgang führt, unabhängig vom Zustand der beiden anderen Eingänge, da sein erster, zweiter und dritter Eingang jeweils mit dem Ausgang U der Monitore M1, M2 und M3 verbunden sind und sein Ausgang p2 den Zustand von Schalter INT1 über dessen Steuereingang EC steuert.
Die Funktion der Auswahlvorrichtung V2 von Figur 8 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle von Figur 9 beschrieben, die die Wahrheitstabelle von Figur 2 beinhaltet. In dieser Wahrheitstabelle wird das Ausgangssignal mit Ss2 bezeichnet. Im weiteren werden die verschiedenen möglichen Fälle angeführt:
1) Die Auswahlvorrichtung V2 wird von keiner Leistungsquelle gespeist. Der Schalter INT1 befindet sich dann im Ruhezustand REP, so daß der Ausgang S2 von den Eingängen E1, E2, E3 getrennt ist. Diese Situation ist in Figur 8 dargestellt;
2) Die drei Signale Es1, Es2 und Es3 sind richtig. Es war zu sehen, daß das Ausgangssignal Ss1 von Auswahlvorrichtung V1 dann gleich dem Signal Es2 ist. Die Monitore M1, M2 und M3 stellen die Identität der Signale Es1, Es2 und Es3 fest, ihre Ausgänge U sind im High- Zustand H und der Ausgang p2 des zweiten Gatters P2 setzt Schalter INT1 in den aktiven Zustand ACT. Das Ausgangssignal Ss2 wird also durch das Signal Es2 gebildet;
3) Das Signal Es1 ist falsch, während die Signale Es2 und Es3 richtig sind. Es war zu sehen, daß das Signal Ss1 dann gleich dem Signal Es2 ist, die Ausgänge U der Monitore M2 und M3 befinden sich im Low-Zustand B, der Ausgang U des ersten Monitors M1 ist jedoch im High-Zustand H. Daraus ergibt sich, daß der erste Monitor M1 den Schalter INT1 über das zweite Gatter P2 in den aktiven Zustand ACT setzt. Das Ausgangssignal Ss2 wird also durch das Signal Es2 gebildet;
4) Wenn jetzt die Signale Es1 und Es3 richtig sind, das Signal Es2 jedoch falsch ist, ist das Signal Ssl, wie zu sehen war, gleich dem Signal Es1. Der Ausgang U des zweiten Monitors M2 ist dann im High- Zustand H und setzt den Schalter INT1 über das zweite Gatter P2 in den aktiven Zustand ACT. Das Ausgangssignal Ss2 wird dann durch das Signal Es1 gebildet;
5) Ebenso wird, wenn die Signale Es1 und Es2 richtig sind, das Signal Es3 jedoch falsch ist, das Signal Ss1, wie zu sehen war, durch das Signal Es1 gebildet. Der Ausgang U des dritten Monitors M3 ist dann im High-Zustand H und setzt den Schalter INT1 über das zweite Gatter P2 in den aktiven Zustand ACT. Das Signal Ss2 wird also durch das Signal Es1 gebildet;
6) Wenn zwei der Signale Es1, Es2, Es3 falsch sind und ein einziges davon richtig ist, wird das Signal Ss1, wie zu sehen war, durch das Signal Es1 gebildet. Die Ausgänge U der drei Monitore M1, M2, M3 befinden sich jedoch im Low-Zustand B, so daß der Schalter INT1 in den Ruhezustand REP gesteuert wird. Der Ausgang 52 ist dann von den Eingängen E1, E2 und E3 getrennt; In der Wahrheitstabelle von Figur 9 wird die Trennung von Ausgang S2 symbolisch mit dem Buchstaben Z dargestellt;
7) Wenn schließlich die drei Signale Es1, Es2, Es3 falsch und unterschiedlich sind, wird das Signal Ss1, wie zu sehen war, durch das Signal Es1 gebildet; aber auch hier sind die Ausgänge U der drei Monitore M1, M2 und M3 im Low-Zustand B, so daß der Ausgang S2 von den Eingängen E1, E2, E3 getrennt ist.
Es ist zu bemerken, daß, wenn eins der drei Signale Es1, Es2 und Es3 falsch ist (Reihe 2, 3 und 4 von Figur 9), der Zustand des Ausgangs der Monitore M1, M2 und M3 für die Identität des falschen Signals repräsentativ ist. So ist:
1) wenn sich die Ausgänge U der Monitore M2 und M3 im Low-Zustand B befinden, während sich der Ausgang U des ersten Monitors M1 im High-Zustand H befindet, Signal Es1 falsch (das nicht an den ersten Monitor M1 gelangt);
2) wenn sich die Ausgänge U der Monitore M1 und M3 alle beide im Low-Zustand B befinden, während sich der Ausgang U des zweiten Monitors M2 im High-Zustand H befindet, Signal Es2 falsch;
3) wenn sich schließlich die Ausgänge U der Monitore M1 und M2 im Low-Zustand 13 befinden, während sich der Ausgang U des dritten Monitors M3 im High-Zustand H befindet, das Signal Es3 falsch.
Durch Überwachung des Zustands der Monitore M1, M2 und M3 ist es so möglich, die Identität des falschen Eingangssignals Es1, Es2, E&sub3;3 zu ermitteln und also das erzeugende Teilsystem zu identifizieren, da der einzige Monitor mit einem Ausgang im High-Zustand H somit anzeigt, daß das von ihm nicht erhaltene Eingangssignal falsch ist.
Die Rolle der Monitore M1, M2, M3 und des zweiten Gatters P2 besteht darin, den Ausgang 52 zu trennen, wenn mindestens zwei der drei Eingangssignale Es1, Es2, Es3 falsch sind. So ermitteln, wenn mindestens zwei Eingangssignale falsch und unterschiedlich sind, die drei Monitore M1, M2 und M3 jeweils eine Ungleichheit, und keiner von ihnen steuert den Schalter INT1 über das zweite Gatter P2 in den aktiven Zustand ACT, der sich somit im Ruhezustand REP befindet. Wenn nur ein einziges Eingangssignal falsch ist, ermitteln nur zwei Monitore eine Ungleichheit und der Monitor, der keine Ungleichheit ermittelt, stellt in diesem Fall den Schalter INT1 in den aktiven Zustand ACT.
Die Auswahlvorrichtung V2 ist also für eins der drei Eingangssignale ausfalltolerant und schaltet ihren Ausgang ab, sobald zwei Eingangssignale ausgefallen sind und einen unterschiedlichen Zustand aufweisen.
Außerdem ist festzustellen, daß bei einem einfachen Ausfall des ersten Monitors M1, durch den dessen Ausgang U im High-Zustand H blockiert würde, die Auswahlvorrichtung V2 die Weiche AIG1 und den Schalter INT1 im aktiven Zustand ACT blockiert, so daß der Ausgang S2 von Auswahlvorrichtung V2 das Signal Es2 abgibt, was dann kritisch sein kann, wenn dieses Signal Es2 falsch ist. Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann es vorteilhaft sein, wenn, wie in Figur 10 dargestellt, ein vierter Monitor M1' vorgesehen wird, dessen Eingänge zu denen des ersten Monitors M1 parallel geschaltet sind.
Die Auswahlvorrichtung V3 dieser Figur 10 umf aßt die Auswahlvorrichtung V2 von Figur 8 und außerdem:
- den vierten Monitor M1' mit gleicher Funktion wie die Monitore M1, M2 und M3, dessen beide Eingänge X, Y mit den Eingängen E2 bzw. E3 verbunden und folglich mit denen des ersten Monitors M1 parallel geschaltet sind; und
- ein drittes Gatter P3 mit zwei Eingängen des UND-Typs, d.h. daß der Ausgang dieser dritten UND-Gatters P3 nur im High-Zustand H ist, wenn sich die beiden Eingänge gleichzeitig im High-Zustand H befinden, von denen ein Eingang mit dem Ausgang U des vierten Monitors M1' verbunden ist.
Zudem ist der Ausgang U des ersten Monitors M1 nicht wie bei der Auswahlvorrichtung V2 von Figur 8 mit dem ersten Eingang des zweiten Gatters P2 und mit der Weiche AIG1, sondern mit dem anderen Eingang des dritten Gatters P3 verbunden. Außerdem ist der Ausgang p3 dieses dritten Gatters P3 einerseits mit dem ersten Eingang des zweiten Gatters P2 und andererseits mit dem Steuereingang EC von Schalter INT1 verbunden.
So steuert das Signal am Ausgang p3 des dritten Gatters P3 die Weiche AIG1 und den Schalter INT1 nur in den aktiven Zustand, wenn die beiden Monitore M1 und M1' gleichzeitig fehlerfrei sind und die Identität der Signale Es2 und Es3 erfassen. Es besteht also keinerlei Gefahr, daß der ausgefallene erste Monitor M1, dessen Ausgang im High-Zustand H gehalten würde, an den Ausgang 53 ein ebenfalls falsches Signal Es2 übertragen könnte.
Die aus den gekoppelten Monitoren M1 und M1' und dem dritten Gatter P3 bestehende Einheit bildet einen gestützten Monitor Ms mit der gleichen Funktion wie der oben beschriebene Monitor, bei dem die Gefahr, daß der Ausgang p3 bei einem Geräteausfall in dem Zustand blockiert wird, in dem die Weiche AIG1 aktiviert ist, jedoch viel geringer ist. Die Verdoppelung von Monitor M1 kann mit mehr als einem weiteren Monitor M'1 erfolgen, indem dem dritten Gatter P3 weitere Eingänge hinzugefügt werden.
Ein derartiger gestützter Monitor Ms kann in dieser Form in jeder Schaltung eingesetzt werden, in der ein oder mehrere Hochsicherheitsmonitore erforderlich sind.
Die Ausführungsarten der Auswahlvorrichtung, die in den Figuren 1, 8 und 10 gezeigt werden, wurden anhand der Figuren 4 und 6a bis 6f als elektrische Version beschrieben. Dabei gehören das zweite und dritte Gatter P2 und P3 einer bekannten Art an. Sie können mit Hilfe integrierter Schaltkreise oder aus Diodenschaltungen verwirklicht werden.
In Figur 11 wurde eine Ausführungsart einer solchen Auswahlvorrichtung V1 in elektrooptischer Form V4 dargestellt. In diesem Fall ist die Zweiwegweiche AIG1 ein elektrisch gesteuerter optischer Multiplexer, während der erste Monitor M1 elektrischer Art, wie oben beschrieben, ist.
Die optischen Eingänge E1 und E2 sind mit dem Ruheeingang R bzw. dem aktiven Eingang A der optischen Weiche AIG1 durch Lichtwellenleiter 10 und 11 verbunden, während die optischen Eingänge E2 und E3 mit den Eingängen X bzw. Y des ersten Monitors M1 durch den Lichtwellenleiter 11 und einen Lichtwellenleiter 12 verbunden sind.
Am Lichtwellenleiter 11 ist ein "Y"-förmiger Optokoppler 13 vorgesehen, dessen Abzweigung eine Photozelle 14 steuert, die den Eingang X des ersten Monitors M1 bildet, während dessen Eingang Y aus einer Photozelle 15 besteht, an die der Lichtwellenleiter 12 angeschlossen ist.
Der Ausgang S4 dieser Auswahlvorrichtung V4 besteht aus einem Lichtwellenleiter 16, der mit dem Ausgang SC der Weiche AIG1 verbunden ist. Der Ausgang U des ersten Monitors M1 ist mit dem Steuereingang EC der Weiche AIG1 verbunden und steuert den Zustand dieser Weiche AIG1.
Eine derartige elektrooptische Auswahlvorrichtung V4 kann mit mehreren parallelen Lichtwellenleitern durch Verdopplung der Lichtwellenleiter, der elektrooptischen Koppler und Interfaces und mit Hilfe optischer Weichen zur Umschaltung mehrerer Lichtwellenleiter, zum Beispiel mit Hilfe von elektrooptischen Ruhe/Arbeitsrelais mit mehreren Ausgangs-Lichtwellenleitern, wie schematisch in Figur 7 dargestellt, oder durch Verbindung mehrerer derartiger Relais zu einem einzigen Ausgangs-Lichtwellenleiter, verwirklicht werden.
Eine derartige Auswahlvorrichtung V4 kann natürlich die verschiedenen, oben dargelegten Schwellen- und Verzögerungszuordnungen umfassen.
Es ist leicht feststellbar, daß die Funktion dieser elektrooptischen Auswahlvorrichtung V4 mit der oben beschriebenen Auswahlvorrichtung V1 identisch ist.
In Figur 12 wurde eine Ausführungsart einer derartigen Auswahlvorrichtung V1 in hydraulischer (oder auch pneumatischer) Form V5 dargestellt, die eine Druckmittelquelle 30 hat, die sich an einem Gehäuse 31 mit einem Versorgungseingang 32 befindet.
Es ist leicht zu verstehen, daß der erste Monitor M1 bei einer hydraulischen Ausführung schematisch aus einem Schieber 33 bestehen kann, durch den der Versorgungseingang 32 und der Ausgang U 34 dieses ersten Monitors M1 nur in Verbindung gebracht werden, wenn sich dieser in mittlerer Stellung befindet. Dieser Schieber 33 wird in dieser mittleren Stellung durch zwei Gegenfedern 35 und 36 gehalten, die durch die beiden überwachten Signale Xs und Ys gesteuert werden, die an die mit 37 bzw. 38 bezeichneten Eingänge X und Y solange angelegt werden, wie die kontrollierten Signale Es2 und Es3 richtig sind, und auf der einen oder anderen Seite zurückgedrückt, so daß die Verbindung zwischen dem Versorgungseingang 32 und dem Ausgang U 34 des ersten Monitors M1 unterbrochen wird, sobald zwischen den beiden Signalen Es2 und Es3, die von diesem ersten Monitor M1 überwacht werden, eine Differenz auftritt.
Figur 13 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Monitors M1 in Form eines Wegeventils M mit einem Gehäuse 41 und einer Speise-Eintrittsöffnung 42, das einen beweglichen Kolben 43 hat, der sich in diesem Gehäuse 41 bewegen kann und die Druckbeaufschlagung einer Austrittsöffnung 44 steuert, wobei der Kolben, wie beim obigen hydraulischen Monitor M1, der entgegengesetzten Wirkung von zwei Federn 45 und 46 unterliegt, und durch die beiden überwachten Signale Xs und Ys an den mit 47 bzw. 48 bezeichneten Eingängen X und Y gesteuert wird. Entsprechend den Druckwerten der Signale Xs und Ys verbindet der Kolben 43 die Speise-Eintrittsöffnung 42 von Gehäuse 41, an die der Druck aus der Quelle 30 gelangt, mit der Austrittsöffnung 44 von Gehäuse 41, die den Ausgang U von Monitor M darstellt, oder schaltet diesen Ausgang U 44 über Öffnungen 49 oder 50 an die Außenluft.
Wie bei einer elektronischen Ausführung kann eine Schwelle für die Wirkung von Monitor M mit Hilfe von Federn 45 und 46 geschaffen werden, die im Gleichgewichtszustand von Monitor M nicht stark zusammengedrückt sind. Zum Zusammendrücken einer der Federn 45 oder 46 muß dann Arbeit geleistet werden, wobei die Druckkraft durch die andere Feder nicht durch deren Eigenentspannung kompensiert wird.
Zudem kann die Wirkung von Monitor M zum Beispiel dadurch verzögert werden, daß Öffnungen mit kleinem Durchmesser eingesetzt werden, die nur einen geringen Durchsatz des Druckmediums ermöglichen.
Außerdem besteht die Zweiwegweiche AIG1 aus einem in Figur 14 dargestellten Wegeventil DIS mit einem Gehäuse 51 mit einer Steuer- Eintrittsöffnung EC, bezeichnet mit 52, und einem beweglichen Kolben 53, der sich in diesem Gehäuse 51 unter dem Einfluß des durch den Steuereingang EC 52 übertragenen Drucks, dem eine Feder 55 entgegenwirkt, bewegen kann. Entsprechend dem Wert des Drucks des an den Steuereingang EC angelegten Signals verbindet der Kolben 53 die eine oder die andere der beiden Signaleintrittsöffnungen 57 und 58 von Gehäuse 51 mit der Austrittsöffnung 54, wobei die Signaleintrittsöffnungen 57 und 58 dem Ruheeingang R bzw. dem aktiven Eingang A entsprechen.
Die oben beschriebene hydraulische oder pneumatische Weiche AIG kann in die Lage versetzt werden, durch Verdopplung der für jedes Signal erforderlichen Elemente mehrere Signale parallel zu schalten.
Auch hier ist leicht feststellbar, daß die Funktion der Auswahlvorrichtung V5 von Figur 12 der der oben beschriebenen Auswahlvorrichtung V1 gleicht.
Der oben beschriebene Schalter INT1 kann in jeder dargelegten Technologie in der gleichen Weise wie die entsprechende Weiche AIG1 ohne Ruheeingang R verwirklicht werden.
In den Figuren 15 und 16 wurden Beispiele für die hydraulische oder pneumatische Verwirklichung des dritten UND-Gatters P3 und des zweiten ODER-Gatters P2 dargestellt.
Das in Figur 15 dargestellte UND-Gatter P3 hat ein Gehäuse 60, das innen in zwei Kammern 61 und 62 unterteilt ist, in denen jeweils ein Kolben 63 bzw. 64 mit einer Nut angeordnet ist. Diese Kammern 61 und 62 haben jeweils eine Steueröffnung 65 bzw. 66, die jeweils mit dem Ausgang U eines der Monitore M1 und M1' verbunden sind, so daß die Kolben 63 und 64 der Wirkung der Signale Us aus den entsprechenden Ausgängen U unterliegen, der zwei Federn 67 bzw. 68 entgegenwirken. Überdies hat das Gehäuse 60 in der Kammer 61 eine Öffnung 69, die mit der Quelle 30 verbunden ist, eine Zwischenöffnung 70, die die Kammern 61 und 62 miteinander verbindet, und eine Austrittsöffnung 71 in der Kammer 62. Die Öffnung 71 stellt den Ausgang des dritten UND-Gatters P3 dar und führt nur ein Drucksignal&sub1; wenn die beiden Kolben 63 und 64 unter dem Druck durch die Signale Us aus den Ausgängen U, die durch die Steueröffnungen 65 und 66 hindurchgelangen, die Öffnungen 69 und 71 über die Kolben 63 und 64 und die Zwischenöffnung 70 miteinander verbinden.
Das zweite ODER-Gatter P2, das in Figur 16 dargestellt ist, hat zwecks Vereinfachung der Zeichnung nur zwei Eingänge statt der in Figur 4 gezeigten drei. Es ist jedoch klar, daß es nach dem gleichen Prinzip möglich ist, ein zweites Gatter P2 mit drei Eingängen zu verwirklichen. Dieses zweite ODER-Gatter P2 hat ein Gehäuse 80, das innen in drei Kammern 81, 82 und 83 unterteilt ist, in denen sich jeweils ein Kolben 84, 85, 86 mit einer Nut befindet. Die Kammern 81 und 82 haben eine Steueröffnung 87 bzw. 88, die mit dem Ausgang U von zwei Monitoren verbunden ist, so daß die Kolben 84 und 85 mit den entsprechenden Signalen U beaufschlagt werden. Diese Kolben 84 und 85 stehen mit einem Ende von Kolben 86 in Kontakt, während eine Feder 89 mit dem anderen Ende von Kolben 86 in Kontakt steht und den Kolben 84 und 85 entgegenwirkt.
Außerdem hat das Gehäuse 80 Öffnungen 91 und 92, die über den Kolben 86 miteinander in Verbindung gebracht werden können, wobei die Öffnung 91 mit der Quelle 30 verbunden ist. Die Öffnung 92 stellt den Ausgang des zweiten ODER-Gatters P2 dar und führt nur ein Drucksignal, wenn einer der beiden Kolben 84 oder 85 unter dem Druck der Signale Us aus den Steueröffnungen 87 und 88 den Kolben 86 in eine Lage drückt, in der die Öffnungen 91 und 92 miteinander verbunden sind.
In Figur 17 ist eine logische Vorrichtung dargestellt, die sowohl die Funktion des zweiten ODER-Gatters P2 als auch die des dritten UND-Gatters der Figuren 15 bzw. 16 gewährleistet.

Claims

1 - Auswahlvorrichtung (V) mit einem Ausgang (S) sowie einem ersten Eingang (E1), einem zweiten Eingang (E2) und einem dritten Eingang (E3), an die ein erstes Signal (Es1), ein zweites Signal (Es2) bzw. ein drittes Signal (Es3) gelangen, wobei die Auswahlvorrichtung (V) umfaßt:

- eine Zweiwegweiche (AIG1) mit einem aktiven Eingang (A), einem Ruheeingang (R), einem Steuereingang (EC), an den ein Steuersignal angelegt werden kann, das die Weiche (AIG1) entsprechend seinem Zustand in einen aktiven Zustand (ACT) oder einen Ruhezustand (REP) setzt, und einem gemeinsamen Ausgang (SC), wobei der Ruheeingang (R) und der aktive Eingang (A) der Weiche (AIG1) mit dem ersten bzw. zweiten Eingang (E1, E2) der Auswahlvorrichtung (V) verbunden sind, während der gemeinsame Ausgang (SC) der Weiche (AIG1) mit dem Ausgang (S) der Auswahlvorrichtung (V) verbunden ist; und

- einen ersten Monitor (M1), dessen Eingänge mit den Eingängen der Auswahlvorrichtung (V) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Weiche (AIG1) nur einmal vorhanden und ihr gemeinsamer Ausgang (SC) direkt mit dem Ausgang (S) der Auswahlvorrichtung verbunden ist, um an diesen letzten Ausgang (S) entweder das Signal am aktiven Eingang (A), wenn sich die Weiche (AIG1) im aktiven

- Zustand (ACT) befindet, oder das Signal am Ruheeingang (R) anzulegen, wenn sich die Weiche (AIG1) im Ruhezustand (REP) befindet; und

- der erste Monitpr (M1) nur zwei Eingänge (X, Y) hat, die mit dem zweiten bzw. dritten Eingang (E2, E3) der Auswahlvorrichtung (V) verbunden sind, und die Abweichung zwischen dem zweiten Signal (Es2) und dem dritten Signal (Es3) messen kann, wobei der Ausgang (U) des ersten Monitors (M1) mit dem Steuereingang (EC) der Weiche (AIG1) verbunden ist, um den Zustand der Weiche (AIG1) in Abhängigkeit von der Abweichung steuern zu können.

2 - Auswahlvorrichtung (V) nach Anspruch 1, bei der der erste Monitor (M1) derart ist, daß er analoge oder digitale, serielle oder parallele Signale verarbeiten kann,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Monitor (M1) umfaßt

- Differenziermittel (D) zur Messung der Differenz zwischen den Signalen an den Eingängen (X, Y) des ersten Monitors (M1);

- Komparatoren (C) zum Vergleich der Differenz mit einer vorbestimmten Schwelle (TC&spplus;, TC&supmin;) und zur Erzeugung eines Fehlersignals, wenn der absolute Wert der Differenz größer als der absolute Wert der Schwelle (TC&spplus;, TC&supmin;) ist.

3 - Auswahlvorrichtung (V) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungsmittel (DT) am Ausgang (U) des ersten Monitors (M1) in Reihe geschaltet sind.

4 - Auswahlvorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegweiche (AIG1) von der Art eines elektrischen Schalters oder einer elektrischen Schaltvorrichtung ist, die aus einem oder mehreren parallelen identischen Schaltelementen besteht.

5 - Auswahlvorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegweiche (AIG1) von der Art eines elektrisch gesteuerten optischen Multiplexers oder eines elektrisch gesteuerten optischen Schalters ist, der aus mehreren parallelen identischen optischen Schaltelementen besteht.

6 - Auswahlvorrichtung (V) nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegweiche (AIG1) von der Art eines hydraulischen oder pneumatischen Schalters oder eines hydraulischen oder pneumatischen Schalters, der aus mehreren parallelen identischen Schaltelementen besteht, ist.

7 - Auswahlvorrichtung (V) nach Anspruch 6, bei der der erste Monitor (M1) Druckmittelsignale verarbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Monitor (M1) ein Organ (43) hat, das der Gegenwirkung der Signale an den Signaleingängen (X, Y) des ersten Monitors (M1) ausgesetzt ist und den Druckmitteldurchfluß zwischen einer Druckquelle (30) und dem Ausgang (U) des ersten Monitors (M1) steuert.

8 - Auswahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein zweites ODER-Gatter (P2) oder ein drittes UND-Gatter (P3) hat, das mit mindestens einem Kolben ausgeführt ist.

9 - Auswahlvorrichtung (V3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Monitor (M1) ein gestützter Monitor (Ms) mit mindestens zwei gekoppelten Monitoren (M1, M1') ist, deren Eingänge (X, Y) jeweils parallelgeschaltet sind und deren Ausgänge (U) jeweils mit den Eingängen eines dritten Gatters (P3) mit zwei Eingängen des UND-Typs verbunden sind, dessen Ausgang (p3) ein Signal abgeben kann, dessen einer Zustand an sich der Erfassung der Identität der beiden Signale an den Eingängen (X, Y) der Monitore entspricht, wenn die beiden gekoppelten Monitore (M1, M1') jeweils am Ausgang (U) ein derartiges Identitätserfassungssignal abgeben, wobei der Ausgang (p3) dieses dritten Gatters (P3) in den anderen Fällen ein Signal mit einem anderen Zustand abgibt.

10 - Auswahlvorrichtung (V2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:

- einen Schalter (INT1) mit einem aktiven Eingang (A), einem Steuereingang (EC) für ein Steuersignal, das den Schalter (INT1) entsprechend seinem Zustand in einen aktiven Zustand (ACT) oder in einen Ruhezustand (REP) setzt, und einem gemeinsamen Ausgang (SC) wobei der aktive Eingang (A) und der gemeinsame Ausgang (SC) des Schalters (INT1) mit dem gemeinsamen Ausgang (SC) der Weiche (AIG1) bzw. dem Ausgang (S2) der Auswahlvorrichtung (V2) verbunden sind;

- einen zweiten Mgnitor (M2) mit gleicher Funktion wie der erste Monitor (M1), dessen beide Eingänge (X, Y) mit dem ersten bzw. dritten Eingang (E1, E3) der Auswahlvorrichtung (V2) verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten Signal (Es1) und dem dritten Signal (Es3) messen kann;

- einen dritten Monitor (M3) mit gleicher Funktion wie der erste Monitor (M1), dessen Eingänge (X, Y) mit dem ersten bzw. zweiten Eingang (E1, E2) der Auswahlvorrichtung (V2) verbunden sind und der die Abweichung zwischen dem ersten Signal (Es1) und dem zweiten Signal (Es2) messen kann; und

- ein zweites Gatter (P2) mit drei Eingängen des ODER-Typs, dessen Ausgang (p2) ein Signal abgeben kann, von dem ein Zustand an sich der Erfassung der Identität der Signale an den Eingängen (X, Y) eines Monitors entspricht, wenn mindestens der eine der Monitore (M1, M2, M3) am Ausgang (U) ein derartiges Identitätserfassungssignal abgibt, wobei der Ausgang (p2) dieses zweiten Gatters (P2) im anderen Fall ein Signal mit anderem Zustand abgibt, die Eingänge des zweiten ODER-Gatters (P2) mit den Ausgängen (U) des ersten (M1), zweiten (M2) bzw. dritten (M3) Monitors verbunden sind und sein Ausgang (p2) mit dem Steuereingang (EC) des Schalters (INT1) verbunden ist und den Zustand dieses Schalters (INT1) steuern kann.