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GEGENSTAND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein sicheres Kontrollsystem mit einer
einzigen Mikrokontrollvorrichtung, das besonders für automatische
Türen gedacht
ist, so wie die, die man Eisenbahnwaggons benutzt, bei denen die
Sicherheit in dem Moment, in dem die Anweisung zum Öffnen der
Türen gegeben
wird, vollständig sein
muss, da diese Operation logische Auswirkungen auf die körperliche
Unversehrtheit der Fahrgäste
hat.
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Der
Gegenstand der Erfindung ist es, ein Sicherheitssystem für das Öffnen der
Türen zur
Verfügung zu
stellen, das so sicher wie die herkömmlichen logischen Systeme,
die Relais verwenden oder noch sicherer und ausserdem in der Lage
ist, die Bewegung der Kontakte intelligent zu kontrollieren und
sicherzustellen, dass dies nur zu den angemessenen Zeitpunkten geschieht.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmlich werden
im Bereich des Personentransports auf Schienen sowie in anderen
Bereichen, in denen ähnliche
Aufgaben erfüllt
werden müssen,
zwei oder drei Hauptvariablen bedacht beim Steuern vom Öffnen der
Waggontüren:
eine Linie zum Öffnen
der Türen
(LA); eine andere zum Schliessen (LC) und in einigen Fällen die
Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs, um redundant für die Anweisung
zum Schliessen (LC) zu wirken.
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Diese
Variablen wirken sich direkt auf bestimmte Relays aus, die die Richtung
festlegen, in der der Motor sich bewegt und mit ihren relevanten
Verriegelungen das Öffenen
der Türen
freigeben oder verhindern, wenn die Anweisung beständig ist,
das heisst, wenn zum Beispiel basierend auf einer Ruhesituation,
in der die Linie LA desaktiviert ist, die Linie LC aktiviert ist
und die Geschwindigkeit hoch ist, es zu einer anderen Situation kommt,
in der die Linie LA aktiviert ist und die Linie LC desaktiviert
ist und die Geschwindigkeit Null oder gering ist, werden die Türen geöffnet, was
in der Praxis das darstellt, was allgemein als direkte Kontrolle
bekannt ist.
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Diese
herkömmlichen
Methoden zur Türkontrolle
erzielen ein hohes Niveau an Sicherheit dank de roben genannten
Verriegelungen, da bei der gleichen Ruheposition, wenn aus irgendeinem
Grund die Öffnungslinie
mit Positiv verbunden wird, die LC-Linie auch positiv bleiben wird
und wenn die Geschwindigkeit auch hoch ist, dann kommt es nicht
zu den benötigten
Bedingungen, um die Tür
zu öffnen,
das heisst, das System arbeitet mit zwei logischen Schritten (LA,
LC) oder drei (LA, LC, V).
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Gleichermassen
weisen diese Systeme für
direkte Kontrolle ein zusätzliches
Problem auf und das ist, dass die Kontakte des Relays sich bewegen,
wenn die Anweisung sich verändert,
ohne den Strom in Betracht zu ziehen, der durch die Kontakte fliesst
mit Öffnen-Schliessen-Öffnen-Manövern, die
stark kontinuierlich sind, sowie die in einem Bahnhof, wenn das
Bedienungspersonal des Zugs die Türen wiederholt öffnet und schliesst,
um den späten
Zugang von Fahrgästen
zu ermöglichen,
was zum Durchbrennen der Kontakte führen kann, da die induktive
Ladung, die zum Zweck dieser Operation zu unterbrechen ist, ziemlich
gross ist, das heisst, es kommt zu dementsprechenden und gutbekannten
Funken an den Contacten. Zur Lösung
dieses Problems werden Timer eingesetzt, da auf Kondensatoren parallel
zum Relay basieren, obwohl diese Timer aus verschiedenen Gründen trotzdem
keine optimale Lösung
darstellen, da die Kondensatoren austrocknen können und ihre Kapazität sich über die
Zeit verändern
kann und die Operationen und Gegenoperationen schneller oder langsamer
stattfinden können
etc ....
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Eine
weitere Methode für
Operationen dieser Art ist es, eine Mikrokontrollvorrichtung zu
verwenden, die praktisch die selben Variablen verwendet, um zu entscheiden,
wann die Bedingungen die richtigen sind, um das Öffnungsrelais oder das Schliessrelais
auf intelligente Weise zu betätigen,
so dass die Bewegung des Relais immer stattfindet, wenn kein Strom
auf dem Kontakten liegt und in der kürzest möglichen Zeit.
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Diese
Methode, die während
des normalen Arbeitens Vorteile aufweist, die sich aus der intelligenten Kontrolle
der Relais ergeben, stellt allerdings ein grosses Problem hinsichtlich
der Sicherheit dar, was darin besteht, dass das System in hohem
Masse von einer einigen Komponente abhängt, das heisst, dass es im Falle
eines Fehlers in der Mikrokontrollvorrichtung in den Relais zu einer
unvorhergesehenen Situation zum falschen Zeitpunkt kommen kann,
die letzlich das Öffnen
der Türen
im falschen Moment zur Folge haben kann.
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Aufgrund
dieser Möglichkeit
neigt man dazu, in der Praxis redundante Systeme mit 2, 3 oder mehr
Mikrokontrollvorrichtungen einzusetzen, womit der Grad an Sicherheit
erreicht wird, der für
diese Operation nötig ist,
wenn auch mit dem Nachteil, dass die Kosten durch diese Lösung merklich
erhöht
werden, sowie auch die Grösse
aufgrund der Aufnahme mehr als einer Mikrokontrollvorrichtung.
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Das
deutsche Patent DE-C-43 40 715 beschreibt eine elektromechanisch
betriebene Tür,
die ein Kontroll- und Reguliersystem für eine Tür hat, wobei diese durch einen
Elektromotor betrieben wird und die Bewegung der Tür durch
Sensoren kontrolliert wird. Das Kontroll- und Reguliersystem ist
mit einer Mikroprozessorkontrolle ausgestattet und es wird eine
duale Redundanz erzielt, da ein Sicherheitsüberwachungssystem vorgesehen
ist, das die selbe sicherheitsbezogene Information erhält wie die
Mikroprozessorkontrolle.
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Wie
die 1 von DE-C-43 40 715 zeigt, basiert das Kontroll-
und Reguliersystem auf einer doppelten Redundanz oder einer Doppelkanalanordnung,
da unabhängig
von der Mikroprozessorkontrolle das Sicherheitsüberwachungssystem 27 in
Verbindung mit der Fehleralarmeinheit 47 in der Lage ist,
den eingeschalteten Motor zu stoppen.
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Diese
Doppelkanalanordnung umfasst eine grosse Anzahl an Komponenten und
bedeutet deswegen höhere
Kosten.
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Das
Patent U.S-A-5.321.343 beschreibt ein digitales Motorkontrollsystem
zur Kontrolle des Einschaltens eines oder mehrerer Gleichstrommotoren
mit Wechselstromm. Das System umfasst digitale Prozessormittel,
die auf digitale Weise plurale parallele Kontrollschleifen erstellen,
die jeweils einen ausgewählten
Motorparameter aufgrund eines zugeordneten Parametersignals kontrollieren.
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Das
digitale Kontrollsystem wird mit Transputern versehen, einem digitalen
Prozessor mit einer begrenzten Anzahl an Registern und einer Mindestanordnung
von Anweisungen.
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Jedoch
ist der Inhalt dieses Patents weit entfernt von dem Ausmass der
vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Kontrollsystem für
automatische Türen,
das von dieser Erfindung vorgeschlagen wird, wurde konzipiert, um
die oben beschriebenen Probleme zur vollsten Zufriedenheit zu lösen, weswegen
es möglich
ist, die Operation des Öffnens
und Schliessens der Türen
mit einem hohen Mass an Sicherheit durchzuführen, während gleichzeitig das Durchbrennen
des Relaiskontakts verhindert wird, der an dem Öffnen und Schliessen teilnimmt.
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Zu
diesem Zweck und konkret basiert das in der Erfindung vorgeschlagene
Kontrollsystem hauptsächlich
auf einer einzigen Mikrokontrollvorrichtung, die unter Verwendung
von internen automatischen Kontrollen die besagten Variablen jeweils
in drei oder mehr aufeinanderfolgenden Momenten abliest und für jeden
mindestens zwei verschiedene Routen verwendet und durch die Erstellung
von komplexen und dynamischen Signalen auf einer Frequenz, auf der
die Relais erregt werden, wird das Öffnen der Türen zum falschen Zeitpunkt verhindert,
so als benutze das System drei oder mehr Mikrokontrollvorrichtungen
hinsichtlich der Zeit und nicht des Raums.
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Diese
kurze Einführung
macht es schon möglich,
klar einen der Hauptovorteile zu erkennen, der sich aus dem Benutzen
dieses Systems ergibt: die Einführung
dieses Systems ermöglicht
eine merkliche Einsparung in finanzieller Hinsicht was die Entwicklung
und Herstellung des Endkonzepts des Systems zur Türkontrolle
betrifft, sowie eine Verlängerung
der Lebensdauer der Relais.
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In
der Funktionsweise besteht das System aus einer Mikrokontrollvorrichtung
mit drei oder mehr Inputs für
die Variablen, die die Anweisungen zum Schliessen und für die Geschwindigkeit
steuern, sowie drei oder mehr Inputs, um die Information über den
Zustand des Transistors zu erhalten, der verwendet wird, um die
Relais zu stellen und den Zustand der beiden Transistoren, die die
Relais steuern.
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Gleicherweisen übermittelt
die Mikrokontrollvorrichtung eine Signal auf einer Frequenz, die
mit einem internen Timer und der Überwachung der Mikrokontrollvorrichtung
verbunden ist und durch einen Kondensator, wobei es sich um nicht
mehr als ein Uhrsignal handelt, das weiterhin dazu verwendet wird,
die Sequenz festzulegen, die das System in der Kontrollphase einhalten
soll und das nur dann präsent
ist, wenn der Zustand der Überwachung übereinstimmt
und alle Kontrollen, die die Mikrokontrollvorrichtung durchgeführt hat,
korrekt sind.
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Das
System ist so strukturiert, das die Mikrokontrollvorrichtung auf
der einen Seite die Variablen empfängt, die zum System gehören, das
heisst, die Linien der Anweisung zum Öffnen (LA) oder zum Schliessen (LC)
(sowie das Signal, das die Geschwindigkeit angibt), so dass bei
der Verwendung der grossen Leistung diser Art von elektronischen
Vorrichtungen jedes Ablesen der besagten Systemvariablen zwei, drei
oder mehr Mal wiederholt wird, wofür verschiedene Ports verwendet
werden oder der selbe Port auf unterschiedliche Weise, das heisst,
unter Änderung
der Festsetzung des entsprechenden Ports, so dass dieser direkten
Input verwenden kann, Input mit einem Digital-Analogumformer, etc .... all dies abhängig von
der Mikrokontrollvorrichtung, die verwendet wird und den Ports,
mit denen sie ausgestattet ist.
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Physisch
kann diese Phase des Ablesens jeder Variablen, die jeweils Systemanweisungen
entspricht, durch den Input der Mikrokontrollvorrichtung selbst
vorgenommen werden, obwohl das interne Ablesen nicht von den selben
Kreisläufen
durchgeführt
wird, das heisst, der selbe Wert eines Ablesens läuft intern über verschiedene
Routen. Diese Ablesevorgänge
werden dann auf geeignete Weise in verschiedenen Mikrokontrollvorrichtungsspeichern
aufgezeichnet.
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Die
Relais (RA oder RC) werden durch zerhackten direkten Strom angetrieben,
so dass immer eine Frequenzkomponente durch den Kondensator läuft, um
die Relais auszulösen.
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Auf
der anderen Seite werden sowohl die Ablesevorgänge der Anweisungen, die schon
genannt wurden, die Daten der Mikrokontrollvorrichtung hinsichtlich
des Zustands des Relaisstromtransistors in den entsprechenden Adaptationsschritten,
als auch der Zustand der zwei Transistores, die die entsprechenden
Relais steuern FALTA EL VERBO, so dass das gute Funktionieren (Unterbrechen,
Leiten) jedes Transistors ständig überprüft wird.
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Die
Mikrokontrollvorrichtung überprüft, dass
die Daten einer Sequenz, die vorher in einem Speicher abgelegt wurde,
mit der Sequenz übereinstimmen,
die sie durch die Inputs E1, E2 und E3 empfängt, entsprechend des Zustands
des Transistors, der die RElais antreibt und mit dem Transistor,
der die besagten Relais steuert. Für den Fall, dass die Anweisungen
der Mikrokontrollvorrichtung nicht mit den Ablesevorgängen übereinstimmen,
wird der Motor automatisch gestoppt, indem der Zerhacker durch die
Inhibitions/Aktivierungslinie (CE) inhibiert wird, während die
Geschwindigkeitsanweisungslinie des Motors (VM) auf Null gestellt
wird und dann umgehend eine Rücksetzungssituation
angegeben wird und das System in den Ausgangszustand versetzt wird.
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Gleichermassen
wird eine besondere Stopproutine dann begonnen, wenn einer der Transistores
einen Kurzschluss während
der Prüfsequenz
hat und somit nicht mit den Anweisungen der Mikrokontrollvorrichtung übereinstimmt,
womit der Motor gestoppt wird, der die Türen aktiviert, wenn sich dieser
im Zugkraftmodusbefindet, da eine vollständige Rücksetzung die Kontakte durchbrennen
lassen würde.
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Definitv
ist es so, dass das System überprüft, dass
jede Anweisung korrekt befolgt wird, so dass es bei Auftreten eines
Fehlers in der Mikrokontrollvorrichtung praktisch unmöglich ist,
dass die für
die Relais notwendigen Signale zum Antrieb erregt werden, während, wenn
zwei Transistores (5, 7 oder 6, 7)
gleichzeitig einen Fehler aufweisen, der Motorantrieb durch die
Mikrokontrollvorrichtung inhibiert wird, indem der Zerhacker (CE) unterbrochen
wird und die Anweisung der Motorgeschwindigkeit (VM) auf Null reduziert
wird. Gleichermassen erhöht
der unzerhackte Strom, der durch die Relais fliesst, die verbrauchte
Intensität
durch seine Wicklung und führt
zur Aktivierung der Überstromsicherung
(9).
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Um
die Beschreibung, die hier durchgeführt wird, zu vervollständigen und
mit dem Ziel, das bessere Verständnis
der Eigenschaften der Erfindung zu unterstützen, wird als Teil dieser
Beschreibung ein Satz Zeichnungen gemäss der bevorzugten praktischen
Umsetzung dieser Erfindung beigefügt, in dem anschaulich, wenn
auch nicht beschränkend,
Folgendes dargestellt ist:
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1 Zeigt
eine Diagrammdarstellung des Kontrollsystems für automatische Türen, das
in Übereinstimmung
mit dem Gegenstand dieser Erfindung gebaut wurde.
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2 Zeigt
eine Diagrammdarstellung eines Oszillogramms, in dem als Beispiel
die Veränderungen des
Zustands dargestellt werden, die in den Signalen stattfinden, die
an dem System teilnehmen, während
einer Prüfsequenz
im Fall der Aktivierung des Öffnungsrelais
(RA) und in dem unterbrochene vertikale Linie erscheinen, die den
Momenten entsprechen, zu denen die Mikrokontrollvorrichtung das
Ablesen vornimmt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht dieser Figuren und besonders der 1 kann man
erkennen, wie das vorgeschlagene Kontrollsystem strukturiert ist
basierend auf der Mikrokontrollvorrichtung (1), die Ablesevorgänge der
Anweisungen zum Öffnen
(LA) und zum Schliessen (LC) sowie der Geschwindigkeit (V) des sich bewegenden
Fahrzeugs vornimmt, entweder durch verschiedene Inputports oder
durch verschiedene Arten durch den selben Port. Das bedeutet, dass
die Festsetzung des Ports, durch den das Ablesen stattfindet verändert wird,
so dass der Input direkt sein kann oder durch einen Analog-Digitalumformer,
etc ....
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Jedes
Relais wird durch ein Schaltelement gesteuert, bevorzugt zwei Poltransistoren,
das heisst, das Schliessrelais (2) wird durch das Auslösen des
Transistors (5) gesteuert, während das Öffnungsrelais (3)
durch den Transistor (6) gesteuert wird, wobei diese beiden
Transistores (5) und (6) durch einen anderen Transistor (7)
angetrieben werden, mit dem entsprechenden Überstromschutz (9)
in Serie.
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Das
Ablesen des Zustands des Antriebstransistors (7), des Schliessrelaistransistors
(5) und des Öffnungsrelaistransistors
(6) wird durch die entsprechenden Anpassungsphasen (4)
vorgenommen mittels der Inputs E1, 2 und E3 eines weiteren Ports
der Mikrokontrollvorrichtung (1).
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Die
Mikrokontrollvorrichtung (1) erzeugt ein Signal C auf einer
Frequenz, die mit einem internen Timer und der Überwachung der Mikrokontrollvorrichtung
(1) verbunden ist durch einen Kondensator (8).
Dies ist das Uhrsignal, das die Sequenz festlegt, die das System
in der Kontrollphase einhalten soll und das nur dann präsent ist,
wenn der Zustand der Überwachung übereinstimmt
und alle Kontrollen korrekt sind.
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Definitiv
kann mittels dieses Systems sowohl die Sicherheit beachtlich erweitert
werden, als auch die herkömmlichen
Auswirkungen des Funkenschlags bei dem Kontrollrelaiskontakt vermieden
werden, was langfristig eine positive Auswirkung auf die Arbeitsleistung
des Systems hat, da es dem besagten Kontakt erlaubt, über längere Zeitraume
zu arbeiten, weil dessen Lebensdauer verlängert wird.
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Das
System, das Gegenstand dieser Erfindung ist, ist unten mit Hilfe
der folgenden Beispiele beschrieben, die als Veranschaulichung der
Erfindung gedacht sind und nicht den Ausmass derselben beschränken sollen.
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BEISPIELE
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Arbeitsweise des Systems, das Gegenstand
der Erfindung ist mit Hilfe des Oszillogramms, das in der 2 gezeigt
wird.
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Wie
ersichtlich ist, befinden sich die drei Ablesepunkte, die dem Zustand
des Antriebstransistors für den
Relaistransistor (7) sowie (5) und (6)
auch auf einem hohen Niveau, wenn keine Öffnungsanweisung besteht und
das Uhrsignal, das die Mikrokontrollvorrichtung beim Output C erzeugt,
auf ein logisches oder hohes Signal umspringt.
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In
dem Moment, in dem die Anweisung zum Öffnen des Transistors (6)
gegeben wird, schaltet dieser Transistor auf Leiten (Sättigung),
so dass das Signal E3 auf ein niedriges Niveau bringt. Momente später, wenn die
Anweisung zum Öffnen
des Relais gegeben wurde und das Uhrsignal auf ein niedriges Niveau
umschaltet, gehen die beiden anderen Signale, die den Zustand des
Transistors darstellen, auf Null, das heisst, die Transistores (5)
und (6) stehen auf geschlossen-aus.
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Alle
diese Anweisungen werden automatisch von der Mikrokontrollvorrichtung
(1) mittels der Niveaanpassungsphasen (4) empfangen,
und diese vergleicht sie mit der Sequenz, die vorher im Speicher
der vorherigen Ablesevorgänge
abgelegt wurden.
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Die
folgende Tabelle, die Sicherheitsmechanismen zeigt, beschreibt die
Auswirkung (mit dem Grund der Auswirkung in Klammern), die im Falle
eines Fehlers entsteht, der in einem der grundlegenden Kontrollelemente
des Systems auftaucht.
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