DE69328876T2

DE69328876T2 - Ladungssteuerschaltung

Info

Publication number: DE69328876T2
Application number: DE69328876T
Authority: DE
Inventors: Koichi Futsuhara; Masayoshi Sakai; Toshihito Shirai
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2013-11-20
Also published as: JP3730253B2; EP0681310A4; DE69328876D1; US5574320A; WO1995014304A1; EP0681310A1; EP0681310B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ausfallsicheren Lasttreiberschaltkreis, der bei einem Kurzschluß in einem Schaltelement eines Schaltkreises zum Ein- und Ausschalten der Last eine zwangsweise Unterbrechung eines Laststroms zu einer Last ermöglicht.

Technischer Hintergrund

Die US 5,134,375 beschreibt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, nämlich eine Relaisvorrichtung, die eine externe Kontrolle des mechanischen Betriebs der Relaiskontakte während der Betätigung ermöglicht. Das Relaiselement weist ein Paar von Kontakten auf, die geschlossen und elektrisch leitend gemacht werden, durch ein Steuersignal mit einem ersten Pegel und die durch ein Steuersignal mit einem zweiten Pegel geöffnet werden, zur Bildung eines Kontaktspalts. Ferner sind lichtemittierende Mittel vorgesehen, die Licht in Richtung des Kontaktspalts emittieren, und die lichtempfangenden Mitteln zugeordnet sind. Die lichtempfangenden Mittel empfangen das Licht nicht, wenn das Paar von Kontakten geschlossen ist und empfangen Licht, das durch den Kontaktspalt tritt, wenn das Paar von Kontakten geöffnet ist. Ferner sind Überprüfungsmittel vorgesehen, die überprüfen, ob die Relaisvorrichtung normal arbeitet oder nicht, entsprechend der Beziehung zwischen einem Ausgangssignal der lichtempfangenden Mittel und dem Pegel des Steuersignals.
Ein weiterer herkömmlicher Lasttreiberschaltkreis, der bislang vorgeschlagen wurde (dabei wird im Namen eines der Anmelder der vorliegenden Erfindung auf US-Patent Nr. 4,661,880 Bezug genommen) weist einen elektromagnetischen Relaiskontakt auf und einen Schalter-Schaltkreis, der beispielsweise ein Halbleiterschaltelement verwendet, das seriell mit einem Lastversorgungsschaltkreis verbunden ist. Bei diesem Lasttreiberschaltkreis wird die Energieversorgung der Last durch Zuführen eines Lasttreibersignals zum Schalter-Schaltkreis gesteuert, zum Ein- und Ausschalten des Halbleiterschaltelementes, und wenn eine Leitungsstörung im Halbleiterschaltelement auftritt, wird diese detektiert und die elektromagnetischen Relaiskontakte werden ausgeschaltet, um zwangsweise den Laststrom zu unterbrechen.
Der theoretische Aufbau eines solchen herkömmlichen Lasttreiberschaltkreises wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert.
In Fig. 9 sind Relaiskontakte 5A eines elektromagnetischen Relais 5 und ein Schaltkreis 4, der ein Halbleiterschaltelement, wie z. B. ein SSR (Halbleiterrelais) aufweist, seriell mit einem Lastversorgungsschaltkreis 3 verbunden, wobei eine Last 2 seriell mit einer Energiequelle 1 verbunden ist. Das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Laststroms IL im Lastversorgungsschaltkreis 3 wird durch einen Null-Stromdetektierungssensor 7 über einen Transformator 6 detektiert. Ein Ausgangssignal IP des Null-Stromdetektierungssensors 7 und ein Lasttreibersignal IN werden einem ODER-Gatter 8 zugeführt und die Kontakte 5A des elektromagnetischen Relais 5 werden auf oder zu gesteuert, in Abhängigkeit eines logischen Summenausgangssignals des ODER- Gatters 8. Das Lasttreibersignal IN wird durch ein Binärsignal (logischer Wert "1", "0") gebildet, das bei einer Störung nicht irrtümlicherweise einen logischen Wert "1" annimmt.
Der Null-Stromdetektierungssensor 7 ist einer, der ein Ausgangssignal IP mit logischem Wert "1" liefert, entsprechend einem hohen Energiezustand, wenn im Lastversorgungsschaltkreis kein Laststrom IL fließt und der ein Ausgangs signal IP mit logischem Wert "0" liefert, entsprechend einem niedrigen Energiezustand, wenn ein Laststrom fließt. Der Sensor 7 ist beispielsweise mit einem sättigbaren magnetischen Kern aufgebaut. Genauer gesagt, mit einem sättigbaren magnetischen Kern, der mit einer Ausgangssignalleitung des Stromtransformators 6 bzw. einer Primärwindung zum Zuführen eines Wechselstromsignals und einer Sekundärwindung zum Empfangen des Signals umwickelt ist. Bei diesem Aufbau wird der sättigbare magnetische Kern gesättigt, wenn der Laststrom im Lastversorgungsschaltkreis 3 der Last fließt, so daß ein Strom in der Ausgangsleitung des Stromtransformators fließt. Ein Wechselstromsignal, das der Primärwindung zugeführt wird, wird somit nicht zur Senkundärwindungsseite übertragen und das Ausgangssignal IP wird nicht erzeugt (entsprechend einem logischem Wert "0"). Andererseits, wenn der Laststrom IL nicht im Lastversorgungsschaltkreis 3 der Last 2 fließt, so daß kein Strom in der Ausgangsleitung des Transformators 6 fließt, wird der sättigbare magnetische Kern nicht gesättigt. Ein Wechselstromsignal der Primärwindung wird somit zur Sekundärwindungsseite übertragen und das Ausgangssignal IP wird erzeugt (entsprechend dem logischen Wert "1").
Das heißt, der herkömmliche Lasttreiberschaltkreis ist so aufgebaut, daß, wenn kein Laststrom zur Last 2 fließt oder wenn der Schaltkreis 4 unter Normalbedingungen unter Zufuhr des Lasttreibersignals IN eingeschaltet ist (d. h. wenn IP = 1, oder IN = 1), das elektromagnetische Relais 5 erregt wird, so daß die Relaiskontakte 5A schließen.
Im erregten Zustand des elektromagnetischen Relais 5 der Fig. 9 wird das Schließen ("Ein") und das Öffnen ("Aus") der Relaiskontakte 5A durch ein Binärsignal "1" bzw. "0" repräsentiert, wobei die Relaiskontakte 5A in Bezug auf das Lasttreibersignal IN und den Laststrom IL die folgenden Betriebszustände annehmen.
r = IN V Inversion IL, wobei das Symbol V die logische Summe darstellt und IN, IL und r die folgenden Situationen repräsentieren:
IN = 1 Eingangsstrom vorhanden
0 Eingangsstrom nicht vorhanden
IL = 1 Laststrom vorhanden
0 Laststrom nicht vorhanden
r = 1 Erregungszustand des elektromagnetischen Relais (Kontakte geschlossen)
0 nicht erregter Zustand des elektromagnetischen Relais (Kontakte geöffnet)
Bei dem hiermit beschriebenen Binärsignal zeigt der logische Wert "1" das Vorhandensein einer Spannung oder das Vorhandensein eines Stroms an, wohingegen der logische Wert "0" dafür steht, daß keine Spannung oder kein Strom vorhanden ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau des Lasttreiberschaltkreises treten die folgenden beiden Probleme auf.
(1) Wenn das Lasttreibersignal IN nicht zugeführt wird (d. h. IN = 0) oder ein "Ein"-(Leitungs-)fehler im Schaltelement oder dem Schaltkreis 4 auftritt, dann tritt ein Phänomen auf, das allgemein als "hunting" bekannt ist.
Dieses "hunting" ist ein Phänomen, bei dem die Relaiskontakte 5A abwechselnd zwischen "Ein" und "Aus" in folgender Weise hin- und herschalten.
Wenn IN = 0 und ein "Ein"-Fehler im Schaltelement auftritt,
wird das Ausgangssignal des Null-Stromdetektierungssensors 7 IP = 0
Da IN, wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 8 ebenfalls "0".
Das elektromagnetische Relais 5 nimmt daher einen nicht erregten Zustand an und die Relaistakte 5A sind offen.
Da der Laststrom IL aufhört zu fließen, wird dann, obwohl das Schaltelement einen "Ein"-Fehler hat, das Ausgangssignal des Null-Stromdetektierungssensors 7 IP = 1.
Ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 8 wird somit erzeugt, so daß die Relaiskontakte 5A schließen.
Der Laststrom IL fließt somit, so daß das Ausgangssignal des Null-Stromdetektierungssensors 7 IP = 0 wird.
Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 8 wird somit 0, so daß die Relaiskontakte 5A öffnen.
Die Relaiskontakte 5A schalten in dieser Weise zwischen "Ein" und "Aus".
(2) Wenn im Halbleiterschaltelement ein "Ein"-Fehler auftritt, schalten die Relaiskontakte 5A des elektromagnetischen Relais 5 zwischen "Ein" und "Aus" entsprechend dem Lasttreibersignal IN.
Genauer gesagt sind beim Aufbau der Fig. 9, wenn das Lasttreibersignal IN nicht zugeführt wird, da das Ausgangssignal IP des Null-Stromdetektierungssensors 7 IP beim Auftreten eines "Ein"-Fehlers im Halbleiterschaltelement IP = 0 wird, die Relaiskontakte 5A offen.
Wenn jedoch das Lasttreibersignal IN zugeführt wird, da das Ausgangssignal des ODER-Gatters 8 einen logischen Wert "1" annimmt, wird das elektromagnetische Relais 5 erregt, was ein Schließen der Relaiskontakte 5A bewirkt. Die Relaiskontakte 5A des elektromagnetischen Relais 5 schalten somit den Laststrom IL entsprechend dem Lasttreibersignal IN anstatt des Halbleiterschaltelementes.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die obige Situation mit dem primären Ziel, den unerwünschten Zustand des "hunting" der Relaiskontakte zu vermeiden, wenn ein Leitungs-("Ein"-)Fehler im Schaltelement des Schaltkreises auftritt. Ein weiteres Ziel ist es, den unerwünschten Zustand zu vermeiden, daß die Relaiskontakte zwischen "Ein" und "Aus" entsprechend dem Lasttreibersignal schalten, wenn ein Leitungs- ("Ein")-Fehler im Schaltelement des Schaltkreises auftritt.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Lasttreiberschaltkreis geschaffen, der eine Serienschaltung eines Schaltkreises mit einem Schaltelement aufweist, das ein- und ausgeschaltet wird, in Abhängigkeit des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins der Erzeugung eines Lasttreibersignals zum Steuern der Energiezufuhr zu einer Last, einem Überwachungssensor zum Überwachen des Schaltzustandes, so daß, wenn Energie über die Kontakte des Schaltelementes zugeführt wird, wenn das Schaltelement in einem "Aus"-Zustand ist, der Pegel des empfangenen Signals basierend auf der Energiezufuhr einen hohen Pegel annimmt und ein Ausgangssignal erzeugt wird, wohingegen das Schaltelement in einem "Ein"-Zustand ist, wobei der Pegel des empfangenen Signals basierend auf der Energiezufuhr einen niedrigen Pegel annimmt und kein Ausgangssignal erzeugt wird, einen ersten logischen Summenoperationsschaltkreis zum Berechnen der logischen Summe aus einem Ausgangssignal des Überwachungssensors und des Lasttreibersignals, wobei Relaiskontakte zum zwangsweisen Unterbrechen der Energiezufuhr zur Last vorgesehen sind, die seriell mit einem Lasttreiberschaltkreis der Last verbunden sind und einen ersten logischen Produktoperationsschaltkreis zum Berechnen eines logischen Produktes aus einem logischen Summenausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreis und dem Lasttreibersignal, wobei der Aufbau so ist, daß ein logisches Produktausgangssignal des ersten logischen Produktoperationsschaltkreises ein Eingangssignal wird zum "Ein"- und "Aus"-schalten des Schaltelementes des Schaltkreises, und ein elektromagnetisches Relais zum Treiben der Relaiskontakte ist durch das logische Summenausgangssignal des ersten logischen Summenschaltkreises treibergesteuert.
Wenn bei einem derartigen Aufbau ein "Ein"-Fehler im Schaltelement des Schalterschaltkreises auftritt, erzeugt der Überwachungssensor kein Ausgangssignal. Wenn somit der "Ein"-Fehler auftritt, wenn ein Lasttreibersignal erzeugt wird, verschwindet das Ausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises zum Zeitpunkt, wenn das Lasttreibersignal unterbrochen wird, wohingegen, wenn der "Ein"- Fehler auftritt, wenn kein Lasttreibersignal erzeugt wird, verschwindet das Ausgangssignal zum Zeitpunkt, wenn der "Ein"-Fehler auftritt. Das elektromagnetische Relais wird somit nicht erregt, so daß die Relaiskontakte offen gehalten werden, wobei die Energiezufuhr zur Last zwangsweise unterbrochen wird. Da ferner das elektromagnetische Relais nicht erregt wird, solange das Schaltelement einen "Ein"-Fehler aufweist, tritt ein "hunting" der Relaiskontakte nicht auf.
Der Aufbau kann ferner so sein, daß das Ausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreis dem ersten logischen Produktoperationsschaltkreis über einen Einschalt verzögerungsschaltkreis zugeführt wird.
Folglich können die Relaiskontakte zuverlässig eingeschaltet werden, bevor das Schaltelement des Schalterschaltkreises auf "Ein" geht.
Der Aufbau kann ferner so sein, daß ein logischer Verarbeitungsschaltkreis anstelle des ersten logischen Summenschaltkreises vorgesehen ist, wobei der logische Verarbeitungsschaltkreis folgendes aufweist; einen dritten logischen Produktoperationsschaltkreis zum Berechnen eines logischen Produkts aus dem Ausgangssignal des Überwachungssensors und dem Lasttreibersignal, einen zweiten logischen Summenoperationsschaltkreis zum Berechnen einer logischen Summe aus dem Ausgangssignal des Überwachungssensors und dem Lasttreibersignal, und einen Selbsthalteschaltkreis, dem das logische Produktausgangssignal des logischen Produktoperationsschaltkreises als Triggereingangssignal zugeführt wird und das logische Summenausgangssignal des zweiten logischen Summenoperationsschaltkreises als Reset-Eingangssignal, welches das Trigger-Eingangssignal selbst hält.
Folglich wird in dem Fall, wenn ein "Ein"-Fehler im Schaltelement des Schalterschaltkreises auftritt, so daß das Ausgangssignal des Überwachungssensors verschwindet und das Ausgangssignal des Selbsthalteschaltkreises zum Zeitpunkt des Fehlers oder danach beendet wird, dann selbst wenn ein Lasttreibersignal nach dieser Beendigung erzeugt wird, kein Ausgangssignal des Selbsthalteschaltkreises erzeugt. Folglich wird das elektromagnetische Relais im nicht erregten Zustand bleiben, so daß sowohl eine wirksame Eliminierung des "hunting" der Relaiskontakte als auch das "Ein"- und "Aus"-Schalten der Relaiskontakte entsprechend dem Lasttreibersignal ebenfalls eliminiert werden kann.
Der Lasttreiberschaltkreis weist ferner eine Reihenschaltung eines Schalterschaltkreises auf, der ein Schaltelement hat, das in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung eines Lasttreibersignals zum Steuern der Energiezufuhr zur Last eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, und Relaiskontakte zum zwangsweisen Unterbrechen der Energiezufuhr zur Last, die seriell mit einem Energieversorgungsschaltkreis der Last verbunden ist, kann mit einem Überwachungssensor zum Überwachen des Zustandes des Schalterschaltkreises ausgestattet sein, wobei der Überwachungssensor folgendes aufweist: ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element, die einander zugewandt auf gegenüberliegenden Seiten von einander zugewandten "Ein"- und "Aus"-schaltenden Kontakten des Schaltelementes des Schalterschaltkreises angeordnet sind, einen Signalgenerator zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zu einem lichtemittierenden Element, einen Signalempfänger, der mit dem lichtempfangenden Element verbunden ist, mit einem fünften Gleichrichterschaltkreis zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des Signalempfängers, wobei der Aufbau so ist, daß die Kontakte des Schaltelements offen sind, so daß ein Lichtstrahl vom lichtemittierenden Element durch das lichtempfangende Element empfangen wird, wenn ein Ausgangssignal vom fünften Gleichrichterschaltkreis erzeugt wird, wohingegen, wenn die Kontakte des Schaltelements geschlossen sind, so daß der Lichtstrahl vom lichtemittierenden Element durch die Kontakte unterbrochen wird und somit nicht von dem lichtempfangenden Element empfangen wird, erzeugt der fünfte Gleichrichterschaltkreis kein Ausgangssignal, einen ersten logischen Summenoperationsschaltkreis zum Berechnen der logischen Summe aus einem Ausgangssignal des Überwachungssensors und dem Lasttreibersignal, und einen ersten logischen Produktoperationsschaltkreis zum Berechnen eines logischen Produktes aus einem logischen Summenausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises und dem Lasttreibersignal, wobei der Aufbau so ist, daß ein logisches Produktausgangssignal des ersten logischen Produktoperationsschaltkreises einem Eingangssignal zum "Ein"- und "Aus"-Schalten des Schaltelementes des Schalterschalt kreises gemacht wird, und ein elektromagnetisches Relais zum Treiben der Relaiskontakte wird durch das logische Summenausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises treibergesteuert.
Bei einem derartigen Aufbau kann ein Lichtsensor zur "Ein"- Fehlerdetektierung des Schaltelementes des Schalterschaltkreises verwendet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltplan, der ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist ein Schaltplan, der ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 3 ist ein Schaltplan, der ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 4 ist ein Schaltplan, der ein viertes Ausführungsbeispiel eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 5 ist ein strukturelles Diagramm, das die Hauptkomponenten eines fünften Ausführungsbeispieles eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Schaltplan eines logischen Verarbeitungsschaltkreises zum Vermeiden, daß die Relaiskontakte dem Lasttreibersignal der einzelnen oben erwähnten Ausführungsbeispiele folgen;
Fig. 7(A) ist eine Darstellung zur Erläuterung der grundlegenden Theorie zum Detektieren sicherer Zustände, wobei ein ausfallsicheres Detektierungssystem dargestellt ist;
Fig. 7(B) ist eine Darstellung zur Erläuterung der grundlegenden Theorie zur ausfallsicheren Detektierung sicherer Zustände, die ein nicht ausfallsicheres Detektierungssystem zeigt;
Fig. 8(A) ist eine Darstellung zur Erläuterung eines ausfallsicheren "Ein"-Fehlerdetektierungssystems für ein Schaltelement entsprechend dem System der Fig. 7(A);
Fig. 8(B) ist eine Darstellung zur Erläuterung eines nicht ausfallsicheren "Ein"-Fehlerdetektierungssystems für ein Schaltelement entsprechend dem System der Fig. 7(B); und
Fig. 9 ist ein Schaltplan zur Erläuterung der strukturellen Theorie eines herkömmlichen Lasttreiberschaltkreises.

Beste Variante zur Ausführung der Erfindung

Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lasttreiberschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist ein serieller Schaltkreis aus einem Schalterschaltkreis 14 und Relaiskontakten 15A eines elektromagnetischen Relais 15 seriell mit einem herkömmlichen Lastversorgungsschaltkreis 13 verbunden, wobei eine Last 12 seriell mit einer Energiequelle 11 verbunden ist. Der Schalterschaltkreis 14 weist zwei Schalter SW1, SW2 auf, die seriell verbunden sind, so daß, wenn unter normalen Bedingungen ein Eingangssignal IN' zugeführt wird, die beiden Schalter SW1, SW2 gleichzeitig von "Aus" auf "Ein" schalten. Wenn die Schalter SW1, SW2 beispielsweise Transistoren sind, dann kann der Aufbau so sein, daß das Eingangssignal IN' beiden seriell verbundenen Transistoren gemeinsam zugeführt wird. Ferner, wenn die Schalter SW1, SW2 Relaiskontakte sind, können sie zwei Relaiskontakte aufweisen, die miteinander in einem einzigen elektromagnetischen Relais verbunden sind.
Mit den Kontakten "a" und "b" des Schalters SW1 sind parallel ein serieller Schaltkreis, der einem ersten Energieversorgungsschaltkreis zugeordnet ist, welcher einen ersten Widerstand R11, einen ersten Kondensator C11 und eine zweite Sekundärwindung N2 eines ersten Transformators T1 aufweist, und ein serieller Schaltkreis verbunden, der einem ersten Signalenergie-Empfangsschaltkreis zugeordnet ist, welcher einen zweiten Widerstand R12, einen zweiten Kondensator C12 und eine Primärwindung N4 eines zweiten Transformators T2 aufweist. Ferner ist der Lastversorgungsschaltkreis 13, der die Last 12 und die Energiequelle 11 aufweist, parallel mit den Kontakten "a" und "b" über die Kontakte "c" und "d" verbunden. Parallel über die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 sind ein serieller Schaltkreis, der einem zweiten Energieversorungsschaltkreis zugeordnet ist, welcher einen dritten Widerstand R13, einen dritten Kondensator C13 und eine andere Sekundärwindung N3 des ersten Transformators T1 aufweist, und ein serieller Schaltkreis verbunden, der einem zweiten Signalenergie-Empfangsschaltkreis zugeordnet ist, welcher einen vierten Widerstand R14, einen vierten Kondensator C14 und eine Primärwindung N6 eines dritten Transformators T3 aufweist. Ferner ist der Lastversorgungsschaltkreis 13, der die Last 12 und die Energiequelle 11 aufweist, parallel mit den Kontakten "c" und "d" über die Kontakte "a" und "b" verbunden. Ein Signalgenerator 16 zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals ist mit der Primärwindung N1 des ersten Transformators T1 verbunden. Ferner ist ein erster Stromsensor 17 (der beispielsweise einen Verstärker und einen Pegeldetektierungsschaltkreis aufweist) mit einer Sekundärwindung N5 des zweiten Transformators T2 verbunden, wohingegen ein zweiter Stromsensor 18 mit einer Sekundärwindung N7 des dritten Transformators T3 verbunden ist.
Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Stromsensors 17, 18 werden jeweils durch einen ersten und einen zweiten Gleichrichterschaltkreis 19, 20 gleichgerichtet und als Gleichstromausgangssignale dem UND-Gatter 21 zugeführt, das als zweiter logischer Produktoperationsschaltkreis fungiert. Ein Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 wird dem ODER-Gatter 22 zugeführt, das als erster logischer Summenoperationsschaltkreis fungiert.
Ein Lasttreibersignal IN wird auch dem ODER-Gatter 22 zugeführt, und ein logisches Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 wird dem elektromagnetischen Relais 15 zugeführt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 wird auch über einen Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 einem UND-Gatter 24 zugeführt, das als erster logischer Produktoperationsschaltkreis fungiert und dem das Lasttreibersignal IN zugeführt wird, so daß ein Eingangssignal IN' für den Schalterschaltkreis 14 durch das UND-Gatter 24 erzeugt wird.
Nun wird die Arbeitsweise des Schaltkreises der Fig. 1 erläutert.
Wenn die Energiezufuhr zum Schaltkreis eingeschaltet ist, dann werden infolge des Hochfrequenzsignals, das durch den Signalgenerator 16 erzeugt wird, entsprechende Spannungen (Energie) von der Sekundärwindung N2 des ersten Transformators T1 über die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 durch den Kondensator C11 und den Widerstand R11 zugeführt und von der anderen Sekundärwindung N3 des ersten Transformators T1 über die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 über den Kondensator C13 und den Widerstand R13.
Wenn in diesem Zustand kein Lasttreibersignal IN vorhanden ist, wird das Eingangssignal IN' des UND-Gatters 24 nicht erzeugt, so daß die Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 im "Aus"-Zustand sind. Da in diesem Fall die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 und die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 offen sind, werden jeweils an den Kontakten "a" und "b" und an den Kontakten "c" und "d" angelegte Spannungen an den seriellen Schaltkreis angelegt, der den Widerstand R12, den Kondensator C12 und die Primärwindung N4 des zweiten Transformators T2 aufweist, bzw. an den seriellen Schaltkreis, der den Widerstand R14, den Kondensator C14 und die Primärwindung N6 des dritten Transformators T3 aufweist. Das Hochfrequenzsignal, das in den jeweiligen seriellen Schaltkreisen fließt, wird dann durch den ersten Stromsensor 17 bzw. den zweiten Stromsensor 18 empfangen, über den zweiten Transformator T2 und den dritten Transformator T3 als Übertragungsmedium und wird als Gleichstromausgangssignal durch die zugeordneten Gleichrichterschaltkreise 19, 20 erzeugt und dann dem UND-Gatter 21 zugeführt. Das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 nimmt somit einen logischen Wert "1" an, so daß ein Ausgangssignal mit logischem Wert "1" durch das ODER-Gatter 22 erzeugt wird. Das elektromagnetische Relais 15 wird somit erregt, so daß die Relaiskontakte 15A schließen.
Das Ausgangssignal mit logischem Wert "1" des ODER-Gatters 22 wird für eine vorgegebene Zeit durch den Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 verzögert und dann dem UND-Gatter 24 zugeführt.
Wenn das Lasttreibersignal IN dem UND-Gatter 24 zugeführt wird, wird das Eingangssignal IN' (IN' = 1) durch das UND- Gatter 24 erzeugt, so daß die Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 schließen. Wenn die Schalter SW1, SW2 schließen, wird das Hochfrequenzsignal des Signalgenerators 16 durch die Kontakte "a" und "b" und die Kontakte "c" und "d" kurzgeschlossen. Der Strom hört somit auf, zum zweiten Transformator T2 und zum dritten Transformator T3 zu fließen, so daß die entsprechenden Ausgangssignale der ersten und zweiten Stromsensoren 17, 18 Null werden und das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 einen logischen Wert "0" annimmt. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Lasttreibersignal IN bereits dem ODER-Gatter 22 als logischer Wert "1" zugeführt worden ist, bleibt das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 auf einem logischen Wert "1", so daß das elektromagnetische Relais 15 im erregten Zustand gehalten wird und die Relaiskontakte 15A geschlossen gehalten bleiben. Ferner bleibt das Eingangssignal IN' des UND-Gatters 24 auf einem logischen Wert "1", so daß Strom von der Energiequelle 11 der Last 12 zugeführt werden kann.
Wenn das Lasttreibersignal IN unterbrochen wird, nimmt das Ausgangssignal des UND-Gatters 24 einen logischen Wert "0" an, und das Eingangssignal IN' für den Schalterschaltkreis 14 verschwindet, was dazu führt, daß die Kontakte "a" und "b" und die Kontakte "c" und "d" öffnen. Folglich wird von dem ersten und zweiten Stromsensor 17, 18 ein Ausgangssignal erzeugt, so daß die beiden Eingangssignale des UND-Gatters 21 auf den logischen Pegel mit logischem Wert "1" zurückgehen. Das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21, das dem ODER-Gatter 22 zugeführt wird, nimmt daher einen logischen Wert "1" an, so daß das elektromagnetische Relais 15 in erregtem Zustand gehalten wird und die Relaiskontakte 15A geschlossen bleiben.
Wenn folglich beide Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 normal sind, dann bleiben die Relaiskontakte 15A geschlossen, wobei die Energiezufuhr zur Last 12 durch "Ein"- und "Aus"-schalten der Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 gesteuert wird, entsprechend der Erzeugung /Unterbrechung des Lasttreibersignals IN.
Andererseits, wenn einer der Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 einen "Ein"-(Zustand) Fehler hat, dann verschwindet das Ausgangssignal des ersten Stromsensors 17 oder des zweiten Stromsensors 18, so daß das Ausgangssig nal IP des UND-Gatters 21 IP = 0 wird. Wenn der Zustand, indem das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 Null wird (ein "Ein"-Fehler des Schalters) auftritt, wenn das Lasttreibersignal IN als IN = 1 erzeugt wird, dann bleibt das elektromagnetische Relais 15 erregt, solange das Lasttreibersignal IN als IN = 1 erzeugt wird (Eingangssignal IN' = 1), da das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22, das aus dem Lasttreibersignal resultiert, IN = 1 ist. Wenn zu dem Zeitpunkt jedoch das Lasttreibersignal IN IN = 0 wird, wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 einen logischen Wert "0" annehmen, so daß das elektromagnetische Relais 15 einen nicht erregten Zustand annimmt. Die Relaiskontakte 15A öffnen somit, und die Energiezufuhr zur Last 12 wird beendet. Danach wird aufgrund des Fehlers, bei dem die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 oder die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 geschlossen sind, kein Ausgangssignal des zugeordneten Stromsensors vorhanden sein, so daß das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 auf dem logischen Wert "0" bleibt, und die Relaiskontakte 15A werden nicht schließen. Ferner, wenn ein "Ein"-Fehler auftritt, wenn das Lasttreibersignal IN nicht erzeugt wird, dann verschwindet das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 sofort, so daß das elektromagnetische Relais 15 nicht erregt wird und die Relaiskontakte 15A öffnen, um jegliche Energiezufuhr zur Last 12 zu unterbinden. Folglich tritt das "Hunting"-Phänomen herkömmlicher Systeme nicht auf.
Der Schalterschaltkreis 14 in der Schaltungsanordnung der Fig. 1 enthält zwei Schalter SW1, SW2, die als Schalter zum Ein- und Ausschalten des Laststroms IL fungieren, entsprechend dem einzigen Eingangssignal IN'. Der Grund für zwei Schalter besteht darin, daß, wenn die Kontakte "a" und "b" oder die Kontakte "c" und "d" der zugeordneten Schalter SW1, SW2 offen sind, das Ausgangssignal des Signalgenerators 16, das in den Sekundärwindungen N2 oder N3 des ersten Transformators T1 erzeugt wird, dann nicht durch die Last 12 und die Energiequelle 11 fließen wird. Genauer gesagt, wenn bei der Anordnung der Fig. 1 das Eingangssignal IN. IN = 0 ist, wird die über die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 zugeführte Spannung dem seriellen Schaltkreis der Last 12, der Energiequelle 11 und den Relaiskontakten 15A nicht zugeführt, da die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 offen sind. Ferner wird die über die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 zugeführte Spannung auch nicht dem seriellen Schaltkreis der Last 12, der Energiequelle 11 und den Relaiskontakten 15A zugeführt, da die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 offen sind.
Der Grund, warum das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 dem UND-Gatter 24 über den Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 zugeführt wird, liegt in der Berücksichtigung der Anzugsverzögerungszeit zur Erregung des elektromagnetischen Relais' 15 und zum Schließen der Relaiskontakte 15A mit dem Ziel, die Zeit zu verzögern, wenn das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 dem UND-Gatter 24 länger als die Anzugsverzögerungszeit zugeführt wird. Der Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 ist einer, bei dem das Ausgangssignal unmittelbar auf einen Abfall des Eingangssignals anspricht, aber mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit auf einen Anstieg des Eingangssignals antwortet.
In Fig. 1 sind Komponenten, wie z. B. der Signalgenerator 16, der erste und zweite Stromsensor 17, 18 und die UND-Gatter 21, 24, für die Verwendung mit einer herkömmlichen Energiequelle konzipiert. Wenn diese Energiequelle eingeschaltet wird, wird aufgrund des vorgesehenen Einschaltverzögerungsschaltkreises 23 ein Eingangssignal IN' = 1 dem Schalterschaltkreis 14 nicht zugeführt, bis die Relaiskontakte 15A schließen.
Genauer gesagt, wenn die Energiequelle des Signalgenerators 16, die ersten und zweiten Stromsensoren 17, 18 und die UND-Gatter 21, 24 und das ODER-Gatter 22 (einschl. der Energiequelle für das elektromagnetische Relais 15) eingeschaltet werden, arbeitet der Schaltkreis der Fig. 1 in folgender Weise.
(a) Wenn das Lasttreibersignal IN = 1 bereits zugeführt worden ist:
Nach Einschalten der Energie schließen infolge der Zuführung des Lasttreibersignals IN = 1 die Relaiskontakte 15A des elektromagnetischen Relais' 15 infolge des Ausgangssignals des ODER-Gatters 22. Einen Moment später wird ein Gleichstromausgangssignal durch die Gleichrichterschaltkreise 19, 20 erzeugt, infolge des Ausgangssignals der ersten und zweiten Stromsensoren 17, 18, so daß ein Ausgangssignal IP (= 1) durch das UND-Gatter 21 erzeugt wird. Nachdem die Relaiskontakte 15A schließen, wird das Eingangssignal IN' vom UND-Gatter 24 mit einer Anzugsverzögerungszeit tD erzeugt, die infolge des Einschaltverzögerungsschaltkreises 23 wesentlich länger als die Anzugszeit t der Relaiskontakte 15A ist (tD > t). Die Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 schließen und der Laststrom IL wird zugeführt.
(b) Wenn das Lasttreibersignal IN = 1 noch nicht zugeführt worden ist:
Nach Einschalten der Energiequelle wird das Ausgangssignal des ersten und zweiten Stromsensors 17, 18 erzeugt und infolge des Ausgangssignals IP des UND- Gatters 21, das durch das ODER-Gatter 22 fließt, schließen die Relaiskontakte 15A des elektromagnetischen Relais 15. Danach wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22 über den Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 nach einer Verzögerungszeit tD des Einschalt- Verzögerungsschaltkreises 23 zum UND-Gatter 24 übertragen, die länger ist als die Anzugszeit t der Relaiskontakte 15A (tD > t). Wenn das Lasttreibersignal IN = 1 zugeführt wird, dann wird das Eingangssignal IN' = 1 des UND-Gatters 24 erzeugt, so daß die Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 schließen.
Wenn angenommen werden kann, daß das Lasttreibersignal IN nicht sofort nach dem Einschalten des Stromes dem Schaltkreis zugeführt wird, dann ist es nicht erforderlich, auch noch einen Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 vorzusehen. Für die Schaffung eines höchst zuverlässigen Schaltkreisaufbaus wird jedoch vorzugsweise ein Einschaltverzögerungsschaltkreis 23 vorgesehen.
Bei dem Schaltkreis der Fig. 1 wird im Fall einer Unterbrechung, die in den Windungen der zweiten oder dritten Transformatoren T1, T2, T3 auftritt, oder im Fall eines Unterbrechungsfehlers, der in den Widerständen R&sub1;&sub1;, R&sub1;&sub3;, R&sub1;&sub2;, R&sub1;&sub4; auftritt, dann kein Ausgangssignal durch den Stromsensor 17 oder den Stromsensor 18 oder durch beide erzeugt. Im Falle eines Kurzschlußfehlers, der in den Kondensatoren C&sub1;&sub1;, C&sub1;&sub3;, C&sub1;&sub2;, C&sub1;&sub4; auftritt, wird jedoch ein Strom von der Energiequelle 11 zur Last 12 über die Widerstände fließen, die in Reihe mit diesen Kondensatoren verbunden sind. Da die Widerstandswerte der Widerstände R11, R13, R12, R14 wesentlich höher sind als die Impedanz der Last 12, wird jedoch in diesem Fall nur ein geringer Strom vorhanden sein, so daß dies praktisch keinen Einfluß hat.
Für Fehler in den Elementen, aus denen der Schaltkreis aufgebaut ist, ist ein bekannter Einschaltverzögerungsschaltkreis vorgesehen (Bezugnahme auf US-Patent Nr. 4,667,184), bei dem ein Ausgangssignal nicht erzeugt wird, wenn ein derartiger Fehler auftritt.
Der Schaltkreis des ersten Ausführungsbeispieles weist folgende Merkmale auf:
(i) Wenn ein "Ein"-Fehler in einem der Schalter SW1, SW2 auftritt, wenn das Lasttreibersignal IN IN = 0 ist, dann nimmt das Ausgangssignal IP des UND-Gatters 21 einen logischen Wert "0" an.
(ii) Ein Signal zum Überprüfen eines "Ein"-Fehlers zwischen den Kontakten "a" und "b" und "c" und "d" des Schalterschaltkreises 14 wird von außen an den Schaltkreis gesendet. Somit wird ein "hunting" bei einem "Ein"-Fehler der Kontakte nicht auftreten.
(iii) Durch Verwendung der Schalter SW1 und SW2 können der serielle Schaltkreis der Last 12, die Energiequelle 11 und die Relaiskontakte 15A voneinander abgeschaltet und getrennt werden. Das heißt, die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 können von dem Schaltkreis durch den Schalter SW2 getrennt werden und die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 können von dem Schaltkreis durch den Schalter SW1 getrennt werden.
(iv) Durch Verwendung des Einschaltverzögerungsschaltkreises 23 und des UND-Gatters 24 kann das Eingangssignal IN' des Schalterschaltkreises 14 erzeugt werden, nachdem die Relaiskontakte 15A schließen, so daß ein start-up-Laststrom IL nicht fließt, bis die Schalter SW1 und SW2 infolge des Eingangssignals IN' = 1 schließen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, war der Aufbau so, daß ein "Ein"-Fehler des Schalterschaltkreises 14 durch die Verwendung von zwei Stromsensoren detektiert wurde. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird jedoch ein "Ein"-Fehler des Schalterschalt kreises 14 mittels eines einzigen Stromsensors detektiert. Strukturelle Komponenten, die mit denen des ersten Ausführungsbeispieles übereinstimmen, sind mit den gleichen Symbolen bezeichnet.
In Fig. 2 sind primäre Windungen N8 und N9, die den Primärwindungen N4 und N6 des zweiten Transformators T2 und des dritten Transformators T3 des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, das in Fig. 1 gezeigt ist, als voneinander getrennte Primärwindungen eines einzigen vierten Transformators T4 vorgesehen. Somit entspricht ein serieller Schaltkreis aus dem Widerstand R12, dem Kondensator C12 und der Primärwindung N8 des vierten Transformators T4 einem dritten Signalenergieempfangsschaltkreis, wohingegen ein serieller Schaltkreis aus dem Widerstand R14, dem Kondensator C14 und der Primärwindung N9 des vierten Transformators T4 einem vierten Signalenergieempfangsschaltkreis entspricht. Ein Stromsensor 31, der einen Wechselstromverstärker aufweist, ist mit einer Sekundärwindung N10 des vierten Transformators T4 verbunden. Der Aufbau ist derart, daß das Ausgangssignal des dritten Stromsensors 31 dem ODER- Gatter 22 über einen Pegeldetektor 32 zugeführt wird, wie z. B. einem Schmitt-Schaltkreis und einem Gleichrichterschaltkreis 33. Weitere Einzelheiten des Schaltkreises sind die gleichen wie bei dem Schaltkreis des ersten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist.
Bei dem Schaltkreis des zweiten Ausführungsbeispieles wird die Summe der Ausgangssignale der Sekundärwindungen N2, N3 des ersten Transformators T1, die vom Signalgenerator 16 kommen, zur Sekundärwindung N10 des vierten Transformators T4 übertragen. Der übertragene Ausgangspegel erzeugt, wenn die Schalter SW1, SW2 offen sind, einen Pegel, der einem logischen Wert "2" entspricht, wohingegen, wenn der eine oder der andere offen ist, er einen Pegel erzeugt, der einem logischen Wert "1" entspricht, wohingegen, wenn beide geschlossen sind, er einen Pegel erzeugt, der einem logischen Wert "0" entspricht (Nullpegel). Wenn folglich ein Schwellwertpegel des Pegeldetektors 32 so festgesetzt ist, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn ein logischer Wert "2"-Pegel erzeugt wird und ein Ausgangssignal nicht erzeugt wird, wenn ein logischer Pegel mit einem logischen Wert kleiner als "2" erzeugt wird, dann kann ein Ausgangssignal IP (= 1) des dritten Gleichrichterschaltkreises 33 nur dann erzeugt werden, wenn die Schalter SW1, SW2 des Schalterschaltkreises 14 beide offen sind. Es kann somit die gleiche Funktionsweise wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden.
Für den Aufbau des Stromsensors kann ein Verfahren zur Verstärkung/Pegeldetektierung verwendet werden, wie es im US-Patent Nr. 5,027,114 oder in IEE, TRANS in INST. & MEA. Vol. 38, Nr. 2 April 1989 beschrieben ist (Realization of a Fail-Safe Train Wheel Sensor Using Electromagnetic Induction). Bei diesen beiden bekannten Verfahren werden jedoch sowohl der obere Grenzschwellwert als auch der untere Grenzschwellwert verwendet. Im Fall des Schaltkreises der Fig. 2 kann jedoch der obere Grenzschwellwert auf einen hinreichend hohen Pegel festgesetzt werden und nur der untere Grenzschwellwert verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Strukturelle Komponenten, die mit denen des ersten Ausführungsbeispieles der Fig. 1 übereinstimmen, sind mit den gleichen Symbolen bezeichnet und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
In Fig. 3 weist ein Schalterschaltkreis 14' des Ausführungsbeispieles einen einzigen Schalter SW1 auf. Ein serieller Schaltkreis aus einem sechsten Widerstand R21, einem lichtempfangenden Element PD1 eines ersten Photokopplers 41 und ein lichtemittierendes Element PT2 eines zweiten Photokopplers 42 ist mit einem Lastversorgungsschaltkreis 13 parallel in Bezug auf die Anschlüsse "a" und "b" des Schalters SW1 angeschlossen. Eine Spannung wird über die Kontakte "a" und "b" von der Energiequelle 11 über die Last 12 und einen fünften Widerstand R22 zugeführt, der parallel zu den ersten Relaiskontakten 15A geschaltet ist. Der Widerstandswert der Widerstände R21, R22 ist wesentlich höher als der Widerstandswert der Last 12, so daß der Strom, der in den Widerständen R21, R22 fließt, wesentlich kleiner als der Laststrom IL ist.
Die Photokoppler 41, 42 weisen zugeordnete lichtemittierende Elemente PT1, PT2 und lichtempfangende Elemente PD1, PD2 auf. Das lichtemittierende Element PT1 des Photokopplers 41 ist mit dem Signalgenerator 16 verbunden, ähnlich wie das des ersten Ausführungsbeispieles, zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignals, wohingegen das lichtempfangende Element PD1 seriell mit dem lichtemittierenden Element PT2 des Photokopplers 42 und dem Widerstand R21 verbunden ist. Das lichtempfangende Element PD2 des Photokopplers 42 ist mit einem vierten Stromsensor 43 verbunden, der einen Verstärker, ähnlich dem des ersten Ausführungsbeispieles aufweist. Der Aufbau ist so, daß ein Ausgangssignal des Stromsensors 43 über einen vierten Gleichrichterschaltkreis 44 dem ODER-Gatter 22 als Ausgangssignal IP zugeführt wird.
Das lichtemittierende Element PT1 des Photokopplers 41 wird durch das Hochfrequenzsignal geschaltet, das durch den Signalgenerator 16 erzeugt wird, wodurch der Strom geschaltet wird, der im Widerstand R21 fließt. Das lichtemittierende Element PT2 des Photokopplers 42 überträgt das Stromsignal, das durch den Photokoppler 41 geschaltet wird zum lichtempfangenden Element PD2, das mit der Eingangsseite des vierten Stromsensors 43 verbunden ist. Dieses übertragene Signal wird im vierten Stromsensor 43 verstärkt und durch den Gleichrichterschaltkreis 44 gleichgerichtet, um ein Ausgangssignal IP zu liefern. Wenn die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW2 des Schalterschaltkreises 14' geschlossen sind, ist das Ausgangssignal IP IP = 0, wohingegen, wenn die Kontakte "a" und "b" offen sind, ist IP = 1.
Nun wird die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Wenn kein Lasttreibersignal IN vorhanden ist, weil die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 des Schalterschaltkreises 14' offen sind, wird der Strom, der von der Energiequelle 11 über die Last 12 und die Widerstände R21, R22 fließt, durch den Signalgenerator 16 über den Photokoppler 41 geschaltet. Der geschaltete Strom wird dem Stromsensor 43 über den Photokoppler 42 zugeführt und im Gleichrichterschaltkreis 44 gleichgerichtet, so daß ein Ausgangssignal IP (= 1) erzeugt wird. Basierend auf dem Ausgangssignal IP = 1, erregt das ODER-Gatter 42 das elektromagnetische Relais 15, so daß die Relaiskontakte 15A schließen. Wenn ein Unterbrechungsfehler im Widerstand R21 oder im Widerstand R22 auftritt, wird das Signal für den Stromsensor 43 nicht erzeugt, so daß das Ausgangssignal IP des Gleichrichterschaltkreises 44 für die Zufuhr zum ODER-Gatter 42 IP = 0 wird. Ferner, wenn eine Störung im Photokoppler 41 oder 42 auftritt, wird das Ausgangssignal des Signalgenerators 16 dem Stromsensor 43 nicht zugeführt, so daß in ähnlicher Weise das Ausgangssignal IP IP = 0 wird. Das elektromagnetische Relais 15 nimmt somit einen nicht erregten Zustand an, so daß die Relaiskontakte öffnen, wobei der Lastversorgungsschaltkreis 13 der Last 12 geöffnet wird.
Wenn das Lasttreibersignal IN zugeführt wird, weil die Kontakte "a" und "b" schließen, verschwindet das Eingangssignal des Stromsensors 43, so daß das Ausgangssignal IP des Gleichrichterschaltkreises 44 IP = 0 wird. Die Relaiskontakte 15A werden jedoch aufgrund des Lasttreibersignales IN geschlossen gehalten.
Wenn ein "Ein"-Fehler zwischen den Kontakten "a" und "b" des Schalters SW1 des Schalterschaltkreises 14' auftritt, dann wird - wie oben erwähnt - das Ausgangssignal IP IP = 0, was zum gleichen Vorgang wie in den einzelnen oben erwähnten Ausführungsbeispielen führt, so daß "hunting" vermieden wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel beschrieben. Strukturelle Komponenten, die mit denen des ersten Ausführungsbeispieles übereinstimmen, sind mit den gleichen Symbolen bezeichnet und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Bei diesem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der fünfte Widerstand R22 einen Widerstandswert, der hinreichend hoch ist in Bezug auf den Widerstandswert der Last 12, die die gleiche wie in Fig. 3 ist und der parallel an die Relaiskontakte 15A des elektromagnetischen Relais 15 angeschlossen ist. Ferner werden, wie bei der Anordnung der Fig. 1, die Widerstandswerte der Widerstände R11, R14 wesentlich größer gewählt als der Widerstandswert der Last 12. Ein serieller Schaltkreis aus dem Widerstand R11, dem Kondensator C11 und einer Sekundärwindung N2 eines fünften Transformators ist parallel mit einem der Kontakte "a" und "b" oder "c" und "d" der zugeordneten Schalter SW1 oder SW2 verbunden (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit den Kontakten "a" und "b" des Schalters SW1), so daß ein Ausgangssignal vom Signalgenerator 16 über die Kontakte von der Sekundärwindung N12 des fünften Transformators T5 über den Widerstand R11 und den Kondensator C11 zugeführt wird. Dieser serielle Schaltkreis entspricht einem dritten Energieversorgungsschaltkreis. Ferner ist ein serieller Schaltkreis, der dem zweiten Signalenergieempfangsschaltkreis entspricht, und der so wie der des ersten Ausführungsbeispieles aus dem Widerstand R14, den Kondensator C14 und der Primärwindung N6 des dritten Transformators aufgebaut ist, parallel mit den anderen Kontakten "c" und "d" verbunden. Der Aufbau ist so, daß wenn die Kontakte "a" und "b" offen sind, ein an die Kontakte "a" und "b" des Schalters SW1 angelegtes Spannungssignal über die Kontakte "c" und "d" des Schalters SW2 über die Last 12, die Energiequelle 11 und den Widerstand R22 zugeführt wird.
Wenn der Schalter SW1 bei dem Schaltkreis des vierten Ausführungsbeispieles ausgeschaltet wird, wird auch der Schalter SW2 ausgeschaltet. Wenn folglich kein Lasttreibersignal IN vorhanden ist, wird die an den Kontakten "a" und "b" des Schalters SW1 angelegte Spannung auch an den dritten Transformator T3 über den Widerstand R14 und den Kondensator C14 angelegt. Das heißt, wenn das Eingangssignal IN' (= 1), das mit dem Lasttreibersignal IN einhergeht, dem Schalterschaltkreis 14 nicht zugeführt wird, wird das Ausgangssignal der Sekundärwindung N12 des fünften Transformators T5 als Strom erzeugt, der im Kondensator C11, dem Widerstand R11, der Last 12, der Energiequelle 11, des Widerstandes R22, der Primärwindung N6 des dritten Transformators T3, des Kondensators C14 und des Widerstandes R14 fließt. Dieser Strom wird durch den Stromsensor 18 der Sekundärwindung N7 des dritten Transformators detektiert und verstärkt und wird dann durch den Gleichrichterschaltkreis 20 gleichgerichtet, um ein Ausgangssignal IP (= 1) zu liefern, das dem ODER-Gatter 22 zugeführt wird. Mit anderen Worten wird die Ausgangsspannung der Sekundärwindung N12 des fünften Transformators T5 sowohl an die Kontakte "a" und "b" als auch an "c" und "d" der Schalter SW1 und SW2 angelegt und wenn beide Kontakte offen sind, dann wird ein Ausgangssignal IP = 1 erzeugt. Wenn einer der beiden Kontakte "a" und "b" oder "c" und "d" oder beide Kontakte schließen, dann wird das Ausgangssignal IP IP = 0.
Folglich, wenn ein "Ein"-Fehler in den Schaltern SW1 oder SW2 des Schalterschaltkreises 14 auftritt, dann kommt es bei den einzelnen oben erwähnten Ausführungsbeispielen nicht zu einem "hunting".
Wenn im Widerstand R22 ein Unterbrechungsfehler auftritt, dann schließen, wie unten beschrieben, die Relaiskontakte 15A solange nicht, solange das Lasttreibersignal IN nicht zugeführt wird.
Wenn die Relaiskontakte 15A offen sind, dann wird vom Start an kein Strom in der Primärwindung N6 des dritten Transformators T3 fließen, wobei das Ausgangssignal IP IP = 0 ist, so daß das elektromagnetische Relais 15 nicht erregt wird. Ferner, wenn die Relaiskontakte 15A geschlossen sind, dann wird ein Normalbetrieb solange fortgesetzt, solange kein "Ein"-Fehler zwischen den Kontakten "a" und "b" oder "c" und "d" des Schalterschaltkreises 14 auftritt, so daß das Ausgangssignal IP IP = 1 (Ausgangsspannung vorhanden) ist. Wenn jedoch ein "Ein"-Fehler zwischen den Kontakten "a" und "b" oder "c" und "d" der Schalter SW1 oder SW2 auftritt oder der Zustand eintritt, bei dem die Energiequelle des Signalgenerators 16 und der Stromsensor 18 unterbrochen ist, dann wird das Ausgangssignal des zweiten Stromsensors 18 unterbrochen, so daß das Ausgangssignal IP des zweiten Gleichrichterschaltkreises 20 IP = 0 (keine Ausgangsspannung) wird. Die Relaiskontakte 15A öffnen somit und bleiben in geöffnetem Zustand. Ferner, wenn in den Widerständen R14, R11 ein Unterbrechungsfehler auftritt, dann wird das Ausgangssignal sofort IP = 0, so daß die Relaiskontakte 15A öffnen. Der Schaltkreis des vierten Ausführungsbeispieles ist so, wie er in der japanischen Patentanmeldung Nr. 5- 116134 beschrieben ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrieben.
In Fig. 5 sind ein lichtemittierendes Element PT und ein lichtempfangendes Element PD so angeordnet, daß sie einander zugewandt sind, wie ein Paar auf gegenüberliegenden Seiten eines Bereiches zwischen Kontakten "a" und "b", die jeweils an Endstücken einander zugewandter Arme 51, 52 angeordnet sind, die einen Schalter SW des Schalterschaltkreises 14 bilden. Ein Hochfrequenzsignal wird dem lichtemittierenden Element PT von einem Signalgenerator 16 zugeführt. Ein Signalempfänger 53 ist mit dem lichtempfangenden Element PD so verbunden, daß ein Ausgangssignal vom Signalempfänger 53 durch einen fünften Gleichrichterschaltkreis 54 gleichgerichtet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignales IP. Der übrige Schaltkreisaufbau ist der gleiche wie beim ersten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel und auf eine Beschreibung und Zeichnungen wird daher verzichtet.
Bei einem derartigen Aufbau wird ein Lichtstrahl PB von dem lichtemittierenden Element PT emittiert, wenn ein Hochfrequenzsignal vom Signalgenerator 16 geliefert wird und dieser Lichtstrahl PB wird durch das lichtempfangende Element PD empfangen. Der Signalempfänger 53 verstärkt das Wechselstromsignal, das durch das lichtempfangende Element PD empfangen wird und dieses wird dann durch den Gleichrichterschaltkreis 54 gleichgerichtet, zur Erzeugung eines Ausgangssignales IP. Folglich, wenn die Kontakte "a" und "b" geschlossen sind (wenn der Schalter SW "Ein" ist), wird der Lichtstrahl PB durch die Kontakte "a" und "b" unterbrochen, so daß der Lichtstrahl PB von dem lichtempfangenden Element PD nicht empfangen wird und das Ausgangssignal IP nicht erzeugt wird (IP = 0). Wenn die Kontakte "a" und "b" getrennt werden (wenn der Schalter SW "Aus" ist), wird der Lichtstrahl PB durch das lichtempfangende Element PD empfangen, so daß ein Ausgangssignal IP erzeugt wird (IP = 1). Dieses Ausgangssignal IP wird ein Eingangssignal IP des ODER-Gatters, wie in den oben erwähnten einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann also, wie bei den oben erwähnten einzelnen Ausführungsbeispielen, "hunting" bei einem "Ein"-Fehler im Schalterschaltkreis vermieden werden.
Mit dem Schaltkreisaufbau der oben erwähnten einzelnen Ausführungsbeispiele kann "hunting" bei einem "Ein"-Fehler im Schalterschaltkreis vermieden werden, da das elektromagnetische Relais 15 auf ein Zuführen des Eingangssignales IN über das ODER-Gatter 22 anspricht, wobei die Relaiskontakte 15A dem Lasttreibersignal IN folgend öffnen und schließen.
Fig. 6 zeigt einen logischen Verarbeitungsschaltkreis zur Lösung dieses Problems. Dieser Schaltkreis ist anstatt des ODER-Gatters der zuvor erwähnten einzelnen Ausführungsbeispiele der Schaltkreise vorgesehen und ist in der PCT/JP/93/00048 bereits früher beschrieben worden.
In Fig. 6 weist ein logischer Verarbeitungsschaltkreis 60 ein ODER-Gatter 61 auf, das als zweiter logischer Summenoperationsschaltkreis fungiert zum Durchführen einer logischen Summenoperation mit dem Ausgangssignal IP, das einen logischen Wert "1" annimmt, wenn ein Schalter des Schalterschaltkreises 14 offen ist, und dem Lasttreibersignal IN, und ein UND-Gatter 62, das als dritter logischer Produktoperationsschaltkreis fungiert, zum Durchführen einer logischen Produktoperation mit dem Ausgangssignal IP und dem Lasttreibersignal IN, und einen Selbsthalteschaltkreis 63, dem das Ausgangssignal des ODER-Gatters 61 als Reseteingangssignal und das Ausgangssignal des UND-Gatters 62 als Triggereingangssignal zugeführt wird.
Bei dem Schaltkreis der Fig. 6 wird das Reseteingangssignal des Selbsthalteschaltkreises 63 als Ausgangssignal der logischen Summenoperation mit dem Lasttreibersignal IN und dem Ausgangssignal IP erzeugt. Folglich wird das Reseteingangssignal des Selbsthalteschaltkreises 63 durch das Eingangssignal IN = 1 selbst dann erzeugt, wenn das Ausgangssignal IP nicht erzeugt wird. Andererseits wird das Triggereingangssignal des Selbsthalteschaltkreises 63 als Ausgangssignal der logischen Produktoperation aus dem Lasttreibersignal IN und dem Ausgangssignal IP erzeugt.
Das Triggereingangssignal wird somit nicht erzeugt, wenn sowohl das Lasttreibersignal IN als auch das Ausgangssignal IP nicht zugeführt werden.
Wenn der logische Verarbeitungsschaltkreis 60 anstelle des ODER-Gatters 22 verwendet wird, dann wird, wenn das Ausgangssignal IP einen logischen Wert "0" infolge eines "Ein"-Fehlers des Schalterschaltkreises annimmt, unter Bedingungen, bei denen das Lasttreibersignal IN = 1 zugeführt wird, solange das Lasttreibersignal IN vorhanden ist, ständig Energie zur Last 12 zugeführt. Wenn jedoch das Lasttreibersignal IN unterbrochen wird (IN = 0), dann wird das Ausgangssignal des Selbsthalteschaltkreises 63 zum Zeitpunkt der Unterbrechung unterbrochen, so daß die Relaiskontakte 15A öffnen. Danach wird, selbst wenn ein Lasttreibersignal IN zugeführt wird, weil das Ausgangssignal IP auf IP = 0 bleibt, das Ausgangssignal des UND-Gatters nicht erzeugt, so daß ein Triggereingangssignal dem Selbsthalteschaltkreis 63 nicht zugeführt wird und die Relaiskontakte 15A bleiben in geöffnetem Zustand.
Wenn das Ausgangssignal IP infolge eines "Ein"-Fehlers des Schalterschaltkreises IP = 0 wird unter Bedingungen, bei denen kein Lasttreibersignal IN vorhanden ist, dann wird danach, selbst wenn ein Lasttreibersignal IN zugeführt wird, dann in ähnlicher Weise das Ausgangssignal des UND- Gatters 62 nicht einen logischen Wert "1" annehmen, so daß kein Ausgangssignal vom Selbsthalteschaltkreis 63 erzeugt wird. Folglich bleiben die Relaiskontakte 15A in geöffnetem Zustand.
Somit kann bei einem "Ein"-Fehler der Kontakte des Schalterschaltkreises das Auf- und Zuschalten der Relaiskontakte 15A, die dem Lasttreibersignal IN folgen, vermieden werden.
Bei einem Schaltkreis, bei dem die beiden Schalter SW1, SW2 im Schalterschaltkreis verwendet werden, öffnen, wenn beide Schalter SW1, SW2 gleichzeitig einen "Ein"-Fehler haben, wie oben erwähnt, die Relaiskontakte 15A, so daß der Laststrom IL unterbrochen wird, und danach wird das Eingangssignal IN' des Schalterschaltkreises IN' = 0, infolge des Ausgangssignales IP, das IP = 0 wird. Wenn jedoch der eine oder der andere der Schalter SW1 oder SW2 einen "Ein"- Fehler hat, dann werden, wenn das Ausgangssignal des Selbsthalteschaltkreises 63 unterbrochen wird, selbst wenn das Eingangssignal IN' IN' = 0 geworden ist, die Relaiskontakte 15A den Laststrom IL noch nicht direkt unterbrochen haben. Es gibt jedoch kein Problem, wenn die "Aus"-Antwort des Schalters SW1 oder des Schalters SW2 auf der Seite, auf der ein "Ein"-Fehler nicht auftritt, schneller als die "Aus"-Antwort der Relaiskontakte 15A ist. Wenn die Schalter SW1, SW2 beispielsweise Transistoren verwenden, dann wird klar die "Aus"-Antwort des Transistors schneller sein als die der Relaiskontakte 15A, so daß es kein Problem gibt.
Die UND-Gatter 21, 24 und 62, die ODER-Gatter 22 und 61 und der Selbsthalteschaltkreis 63 in den Schaltkreisen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen einen ausfallsicheren Aufbau haben, so daß bei Auftreten einer Störung in den Bauelementen der Schaltkreise kein Ausgangssignal erzeugt wird. Ein derartiger ausfallsicherer Schaltkreisaufbau ist aus dem bereits erwähnten US-Patent Nr. 5,027,114 und Nr. 4,661,880 bekannt. Ferner ist ein ausfallsicherer Schaltkreisaufbau, bei dem bei einem Fehler, der in den Bauelementen des Verstärkers und des Gleichrichterschaltkreises, der den Stromsensor bildet, auftritt, das Signal merklich abfällt oder Null wird, im zuvor erwähnten US-Patent Nr. 5,027,114 und dem zuvor erwähnten IEE. TRANS. in INST. & MEA. Vol. 38, Nr. 2, April 1989 beschrieben.
Nun wird die Theorie der Detektierung eines Schalterkontaktpunkt-"Ein"-Fehlers beschrieben, der in den oben erwähnten einzelnen Schaltkreisen auftritt.
Fig. 7 beschreibt die grundlegende Theorie für einen Fall, bei dem ein sicherer Zustand detektiert wird. Fig. 7 (B) zeigt einen Bereich W, in dem Gefahr herrscht, wenn eine Person eingetreten ist. Dies beschreibt ein System, bei dem ein Lichtstrahl von einem Projektor A in den Gefahrenbereich W projiziert wird, und wenn sich eine Person darin befindet, reflektiertes Licht erzeugt wird, das durch einen Lichtempfänger B empfangen wird, um hierdurch vor Gefahr zu warnen. Wenn bei diesem System ein Fehler im Projektor A auftritt, so daß kein Lichtstrahl erzeugt wird oder infolge eines anderen Hindernisses, wird das Lichtausgangssignal des Projektors A unterbrochen, wobei dann, selbst wenn sich eine Person im Gefahrenbereich W befindet, der Lichtempfänger B kein reflektiertes Licht empfangen kann, so daß Sicherheit angezeigt wird.
Andererseits zeigt Fig. 7 (A) ein System, bei dem ein Lichtstrahl vom Projektor A in den Gefahrenbereich W ausgesandt wird, und wenn dieser Lichtstrahl durch den Lichtempfänger B empfangen wird, Sicherheit angezeigt wird, wohingegen, wenn er nicht empfangen wird, wird Gefahr angezeigt. Bei Verwendung dieses Systems wird bei einer Störung des Projektors A kein Lichtstrahl erzeugt oder bei einer Unterbrechung des Lichtstrahles wird der Lichtstrahl nicht vom Lichtempfänger B empfangen und Gefahr angezeigt.
Um also Sicherheit im Gefahrenbereich W anzuzeigen, muß das System der Fig. 7 (A) verwendet werden. In Fig. 7 (A) ist das System so aufgebaut, daß, wenn der Gefahrenbereich W sicher ist, die Lichtstrahlenergie empfangen wird, wohingegen in Fig. 7 (B) das System so ist, daß bei einer Gefahr im Gefahrenbereich W ein Lichtstrahl empfangen wird.
Die Fig. 8 (A) und (B) beschreiben die Theorie zur Detektierung eines Schalter-SW-"Ein"-Fehlers entsprechend den Sicherheit anzeigenden Systemen der Fig. 7 (A) und (B).
In Fig. 8 entspricht das Vorhandensein von Gefahr oder Sicherheit dem "Ein" oder "Aus" des Schalters SW. Der Schalterschaltkreis 71 ist dem Gefahrenbereich W in Fig. 7 zugeordnet, so daß der Zeitpunkt, wenn der Schalter SW geschlossen ist ("Ein"), dem Zeitpunkt entspricht, wenn der Laststrom IL der Last zugeführt wird (beispielsweise einem Motor oder ähnlichem), wobei dies dann die Bedeutung von Gefahr hat. Wenn der Schalter SW offen ist ("Aus"), entspricht dies dem Zeitpunkt, wenn der Laststrom IL der Last 72 nicht zugeführt wird, wobei dies dann die Bedeutung von Sicherheit hat.
Beim Detektieren, ob die Kontakte des Schalters SW sicher sind oder nicht (d. h. ob sie geöffnet sind oder nicht), muß dann somit Energie vom Sensor empfangen werden, wenn sie sicher sind (wenn sie offen sind).
Wenn dies der Fall ist, ist ein System, das gleich dem der Fig. 7 (A) ist, möglich. In Fig. 8 ist die Energiequelle 73 eine mit einer hohen Ausgangsimpedanz.
Bei dem Schaltkreis der Fig. 8 (A) wird eine Signalspannung vom Signalgenerator 74 zu den Kontakten des Schalters SW über den Widerstand Ri gesandt. Wenn der Schalter SW offen ist (wenn er sicher ist), wird der Ausgangsstrom durch den Stromsensor 75 über den Widerstand R0 und den Transformator T0 empfangen. Wenn der Schalter geschlossen ist (wenn Gefahr vorliegt), wird der Ausgangsstrom nicht empfangen (es liegt ein niedriger Pegel vor). Somit entspricht das Detektierungssystem der Fig. 8 (A) dem System der Fig. 7 (A).
Andererseits wird bei dem Schaltkreis der Fig. 8 (B) das Ausgangssignal des Signalgenerators 74 zu den Kontakten des Schalters SW über den Transformator Ti' gesandt und der Stromsensor 75 detektiert den Strom, der im Widerstand Rio fließt, wobei der Transformator To' verwendet wird.
Bei der Schaltkreisanordnung der Fig. 8 (B) fließt im Widerstand Rio ein hochpegliger Strom, wenn der Schalter SW geschlossen ist, wohingegen, wenn er geöffnet ist, ein niederpegliger Strom fließt. Folglich, wenn er geschlossen ist (wenn Gefahr vorhanden ist), empfängt der Stromsensor 75 eine Energie mit hohem Pegel, wohingegen, wenn er offen ist (wenn Sicherheit gegeben ist), empfängt er eine Energie mit niedrigem Pegel. Das Detektierungssystem der Fig. 8 (B) entspricht somit dem System der Fig. 7 (B).
Die oben erwähnten einzelnen Ausführungsbeispiele basieren auf der Detektierungstheorie der Fig. 8 (A), wobei zunächst Energie über die zu überwachenden Kontakte zugeführt wird. Der Aufbau ist so, daß diese Energie zu einem hochpegeligen Sensoreingangssignal führt, wenn die Kontakte offen sind (es fließt kein Laststrom, also Sicherheit) und zu einem niederpegligen Sensoreingangssignal, wenn die Kontakte geschlossen sind (es fließt ein Strom, also Gefahr), wodurch sich ein ausfallsicheres Detektierungssystem ergibt.

Industrielle Anwendbarkeit

Bei einem Lasttreiberschaltkreis, der z. B. eine Endkomponente einer zu überwachenden industriellen Maschine ist, die einen hohen Grad an Sicherheit erfordert, kann bei einem Fehler im Schalterschaltkreis zum Steuern der Energiezufuhr der Last die Energiezufuhr zur Last mit außergewöhnlicher Sicherheit unterbrochen werden. Die Erfindung hat somit eine nennenswerte industrielle Anwendbarkeit.

Claims

1. Lasttreiberschaltkreis mit einem seriellen Schaltkreis aus einem Schalterschaltkreis (14), der ein Schalterelement (SW&sub1;, SW&sub2;) aufweist, das ein- und ausgeschaltet wird, in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung eines Lasttreibersignals (IN) zum Steuern der Energiezufuhr zu einer Last (12), einem Überwachungssensor (17, 18) zum Überwachen des Schalterschaltkreiszustandes, so daß, wenn Energie über die Kontakte (a, b, c, d) des Schalterelementes (SW&sub1;, SW&sub2;) zugeführt wird, wenn das Schalterelement (SW&sub1;, SW&sub2;) in einem "Aus"-Zustand ist, der empfangene Signalpegel, basierend auf der zugeführten Energie, einen hohen Pegel annimmt und ein Ausgangssignal erzeugt wird, wohingegen, wenn das Schalterelement (SW&sub1;, SW&sub2;) in einem "Ein"-Zustand ist, der empfangene Signalpegel, basierend auf der Energiezufuhr, einen niedrigen Pegel annimmt und kein Ausgangssignal erzeugt wird, einem ersten logischen Summenoperationsschaltkreis (22) zum Berechnen einer logischen Summe aus dem Ausgangssignal des Überwachungssensors (17, 18) und dem Lasttreibersignal (IN), dadurch gekennzeichnet, daß Relaiskontakte (15A) zum zwangsweisen Unterbrechen der Energiezufuhr zur Last (12) vorgesehen sind, die seriell mit einem Energieversorgungsschaltkreis (11) der Last (12) verbunden sind, und ein erster logischer Produktoperationsschaltkreis (24) zum Berechnen eines logischen Produktes aus einem logischen Summenausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises (22) und des Lasttreibersignals (IN), wobei die Anordnung so ist, daß ein logisches Produktausgangssignal des ersten logischen Produktoperations schaltkreises (24) zu einem Eingangssignal (IN) zum "Ein"- und "Aus"-Schalten des Schalterelementes (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) gemacht wird, und ein elektromagnetisches Relais (15) zum Ansteuern der Relaiskontakte (15A), das treibergesteuert durch das logische Summenausgangssignal des ersten logischen Summenschaltkreises (22) ist.

2. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterschaltkreis (14) zwei Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) aufweist, die seriell miteinander verbunden sind, und der Überwachungssensor (17, 18) einen Signalgenerator (16) zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zur Primärwindung (N&sub1;) eines ersten Transformators (T&sub1;) aufweist, ein erster Energieversorgungsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem ersten Widerstand (R&sub1;&sub1;), einem Kondensator (C&sub1;&sub1;) und einer Sekundärwindung (N&sub2;) des ersten Transformators (T1) aufweist, parallel an die Kontakte (a, b, c, d) eines der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein erster Energieempfangsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem zweiten Widerstand (R&sub1;&sub2;), einem zweiten Kondensator (C&sub1;&sub2;) und einer Primärwindung (N&sub4;) des zweiten Transformators (T2) aufweist, parallel an die Kontakte (a, b) des einen der Schalterelemente (SW&sub1;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein zweiter Energieversorgungsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem dritten Widerstand (R&sub1;&sub3;), einem dritten Kondensator (C&sub1;&sub3;) und einer anderen Sekundärwindung (N&sub3;) des ersten Transformators (T1) aufweist, parallel an die Kontakte (c, d) des anderen (SW&sub2;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein zweiter Energieempfangsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem vierten Widerstand (R&sub1;&sub4;), einem vierten Kondensator (C&sub1;&sub4;) und einer Primärwindung (N&sub6;) eines dritten Transformators (T3) aufweist, parallel an die Kontakte (c, d) des anderen (SW&sub2;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein erster Stromsensor (17) mit der Sekundärwindung (N&sub5;) des zweiten Transformators (T2) des ersten Energieempfangsschaltkreises verbunden ist, zum Detektieren des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Stroms im ersten Energieempfangsschaltkreis mittels des zweiten Transformators (T2) und zum Erzeugen eines Ausgangssignal, wenn ein Strom vorhanden ist, ein zweiter Stromsensor (18) mit der Sekundärwindung (N&sub7;) des dritten Transformators (T3) des zweiten Energieempfangsschaltkreises verbunden ist, zum Detektieren des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Stroms im zweiten Energieempfangsschaltkreis mittels des dritten Transformators (T3) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn ein Strom vorhanden ist, mit einem ersten Gleichrichterschaltkreis (19) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des ersten Stromsensors (17), einem zweiten Gleichrichterschaltkreis (20) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des zweiten Stromsensors (18), einem zweiten logischen Produktoperationsschaltkreis (21) zum Berechnen eines logischen Produkts aus dem Ausgangssignal des ersten Gleichrichterschaltkreises (19) und des Ausgangssignals des zweiten Gleichrichterschaltkreises (20), wobei das logische Produktausgangssignal des zweiten logischen Produktoperationsschaltkreises (21) zum Ausgangssignal des Überwachungssensors gemacht wird.

3. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterschaltkreis (14) zwei Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) hat, die seriell miteinander verbunden sind, und der Überwachungssensor einen Signalgenerator (16) aufweist zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zur Primärwindung (N&sub1;) des ersten Transformators (T1), ein erster Energieversorgungsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem ersten Widerstand (R&sub1;&sub1;), einem ersten Kondensator (C&sub1;&sub1;) und einer Sekundärwindung (N&sub2;) des ersten Transformators (T1) aufweist, parallel an die Kontakte (a, b) eines (SW&sub1;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein dritter Energieempfangsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem zweiten Widerstand (R&sub1;&sub2;), einem zweiten Kondensator (C&sub1;&sub2;) und einer Primärwindung (N&sub8;) eines vierten Transformators (T4) aufweist, parallel an die Kontakte (a, b) des einen (SW&sub1;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein zweiter Energieversorgungsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem dritten Widerstand (R&sub1;&sub3;), einem dritten Kondensator (C&sub1;&sub3;) und einer anderen Sekundärwindung (N&sub3;) des ersten Transformators (T1) aufweist, parallel an die Kontakte (c, d) des anderen (SW&sub2;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein vierter Energieempfangsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem vierten Widerstand (R&sub1;&sub4;), einem vierten Kondensator (C&sub1;&sub4;) und einer anderen Primärwindung (N&sub9;) des vierten Transformators (T4) aufweist, parallel an die Kontakte (c, d) des anderen (SW&sub2;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein dritter Stromsensor (31), der mit der Sekundärwindung (N&sub1;&sub0;) des vierten Transformators (T4) verbunden ist, zum Detektieren des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins eines Stroms im dritten und vierten Energieempfangsschaltkreis mittels des vierten Transformators (T4) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit logischem Wert "2", wenn gleichzeitig ein Strom in beiden Energieempfangsschaltkreisen vorhanden ist, eines Ausgangssignals mit logischem Wert "1", wenn ein Strom in dem einen oder dem anderen der Energieempfangsschaltkreise vorhanden ist, und eines Ausgangssignals mit logischem Wert "0", wenn gleichzeitig in beiden Energieempfangsschaltkreisen kein Strom vorhanden ist, ein Pegeldetektor (32), der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Ausgangspegel des dritten Stromsensors (31) nicht kleiner als der logische Wert "2" ist, und ein dritter Gleichrichterschaltkreis (33) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des Pegeldetektors (32), wobei das gleichgerichtete Ausgangssignal des dritten Gleichrichterschaltkreises (33) zum Ausgangssignal des Überwachungssensors gemacht wird.

4. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterschaltkreis (14) zwei Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) hat, die seriell miteinander verbunden sind, und der Überwachungssensor einen Signalgenerator (16) aufweist, zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zu einer Primärwindung (N&sub1;&sub1;) eines fünften Transformators (T5), ein dritter Energieversorgungsschaltkreis vorgesehen ist, der einen seriellen Schaltkreis aus einem ersten Widerstand (R&sub1;&sub1;), einem ersten Kondensator (C&sub1;&sub1;) und einer Sekundärwindung (N&sub1;&sub2;) des fünften Transformators (T5) aufweist, parallel an die Kontakte (a, b) eines (SW&sub1;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein zweiter Energieempfangsschaltkreis, der einen seriellen Schaltkreis aus einem vierten Widerstand (R&sub1;&sub4;), einem vierten Kondensator (C&sub1;&sub4;) und einer Primärwindung (N&sub6;) eines dritten Transformators (T3) aufweist, parallel an die Kontakte (c, d) des anderen (SW&sub2;) der Schalterelemente (SW&sub1;, SW&sub2;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein zweiter Stromsensor (18), der mit einer Sekundärwindung (N&sub7;) des dritten Transformators (T3) verbunden ist, zum Detektieren des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Stroms in dem zweiten Energieempfangsschaltkreis mittels des dritten Transformators (T3) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn ein Strom vorhanden ist, mit einem zweiten Gleichrichterschaltkreis (20) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des zweiten Stromsensors (18), und einem fünften Widerstand (R&sub2;&sub2;), der parallel an die Relaiskontakte (15A) angeschlossen ist und der einen Widerstandswert hat, der hinreichend größer als der Widerstandswert der Last (12) ist, wobei das gleichgerichtete Ausgangssignal des zweiten Gleichrichterschaltkreises (20) zum Ausgangssignal des Überwachungssensors gemacht wird.

5. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungssensor einen seriellen Schaltkreis aus einem sechsten Widerstand (R&sub2;&sub1;) aufweist, der einen Widerstandswert hat, der hinreichend größer als der Widerstandswert der Last ist, wobei ein Lichtempfangselement (PD&sub1;) eines ersten Photokopplers (41) und ein lichtemittierendes Element (PT&sub2;) eines zweiten Photokopplers (42) seriell miteinander verbunden sind, der parallel an die Kontakte (a, b) des Schalterelementes (SW&sub1;) des Schalterschaltkreises (14) angeschlossen ist, ein Signalgenerator (16) vorgesehen ist zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zur einer Seite des ersten Photokopplers (41), auf der das lichtemittierende Element angeordnet ist, ein vierter Stromsensor (43), der mit einer Seite des zweiten Photokopplers (42) verbunden ist, auf der das lichtempfangende Element angeordnet ist, zum Detektieren des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins eines Stroms in dem seriellen Schaltkreis, mittels des zweiten Photokopplers (42), und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn ein Strom vorhanden ist, ein vierter Gleichrich terschaltkreis (44) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des vierten Stromsensors (43), und ein fünfter Widerstand (R&sub2;&sub2;), der parallel an die Relaiskontakte (15A) angeschlossen ist, wobei das gleichgerichtete Ausgangssignal des vierten Gleichrichterschaltkreises (44) zum Ausgangssignal des Überwachungssensors gemacht wird.

6. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises (22) dem ersten logischen Produktoperationsschaltkreis (24) über einen Einschaltverzögerungsschaltkreis (23) zugeführt wird.

7. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein logischer Verarbeitungsschaltkreis (60) anstelle des ersten logischen Summenoperationsschaltkreises (22) vorgesehen ist, wobei der logische Verarbeitungsschaltkreis (60) einen dritten logischen Produktoperationsschaltkreis (62) zum Berechnen eines logischen Produktes aus dem Ausgangssignal (IP) des Überwachungssensors und des Lasttreibersignals (IN) aufweist, einen zweiten logischen Summenoperationsschaltkreis (61) zum Berechnen einer logischen Summe aus dem Ausgangssignal (IP) des Überwachungssensors und des Lasttreibersignals (IN), und einen Selbsthalteschaltkreis (63), dem das logische Produktausgangssignal des dritten logischen Produktoperationsschaltkreises (62) als Trigger-Eingangssignal zugeführt wird und das logische Summenausgangssignal des zweiten logischen Summenoperationsschaltkreises (61) als Reset- Signal zugeführt wird, der das Trigger-Eingangssignal selbst hält.

8. Lasttreiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungssensor ein lichtemittierendes Element (PT) und ein lichtempfangendes Element (PD) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie auf gegenüberliegenden Seiten wechselseitig "ein"- und "aus"- schaltenden Kontakten (a, b) des Schalterelementes des Schalterschaltkreises zugewandt sind, ein Signalgenerator (16) zum Zuführen eines Hochfrequenzsignals zu dem lichtemittierenden Element (PT) vorgesehen ist, ein Signalempfänger (53), der an das lichtempfangende Element (PD) angeschlossen ist, und ein fünfter Gleichrichterschaltkreis (54) zum Gleichrichten eines Ausgangssignals des Signalempfängers (53), wobei der Aufbau so ist, daß, wenn die Kontakte (a, b) des Schalterelementes offen sind, ein Lichtstrahl (PB) vom lichtemittierenden Element (PT) durch das lichtempfangende Element (PD) empfangen wird, ein Ausgangssignal des fünften Gleichrichterschaltkreises (54) wird, wohingegen, wenn die Kontakte (a, b) des Schalterelementes geschlossen sind, so daß der Lichtstrahl (PB) vom lichtemittierenden Element (PT) durch die Kontakte (a, b) unterbrochen wird und somit nicht vom lichtempfangenden Element (PD) empfangen wird, kein Ausgangssignal vom fünften Gleichrichterschaltkreis (54) erzeugt wird.