EP0602452A1

EP0602452A1 - Security device with microprocessor

Info

Publication number: EP0602452A1
Application number: EP93119330A
Authority: EP
Inventors: Karlheinz Beckhausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1994-06-22
Also published as: DE4242936A1

Abstract

1. Security device, in particular for the protection of persons and/or objects, having a microprocessor. 2.1 Starting from a security device, in particular for the protection of persons and/or objects, which has one evaluation unit, provided with at least one measuring point which is assigned to an electrical termination and which is constructed in particular as tactile sensor, which evaluation unit consists at least of one comparing unit to which a signal can be fed which can be transmitted by the measuring point, and which evaluation unit can activate a switching device as a function of the signal, the object on which the invention is based, to provide a security device which can achieve sufficiently short reaction times and which can be used generally, is achieved in that the evaluation unit is at least partially integrated in at least one microprocessor, the microprocessor being assigned a selecting device for determining control functions of the microprocessor and said microprocessor being constructed in such a manner that the electrical termination can be detected automatically. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung, inbesondere zum Schutz von Personen und/oder Objekten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a safety device, in particular for protecting people and / or objects, according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 42 10 848 ist eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere zum Schutz von Personen und/oder Objekten, bekannt, die eine mit zumindest einer einen elektrischen Abschluß zugeordneten Meßstelle, wobei die Meßstelle insbesondere als taktiler Sensor ausgebildet ist, versehenene Auswerteeinheit aufweist, welche zumindest aus einer Vergleichseinrichtung besteht, der ein von der Meßstelle abgebbares Signal zuführbar ist und in Abhängigkeit des Signals eine Schalteinrichtung betätigbar ist. Diese Sicherheitseinrichtung hat den Nachteil, daß Vergleichswerte in der Vergleichseinrichtung fest vorgegeben sind, so daß für jeden einzelnen Einsatzfall oder für unterschiedliche Einsatzgebiete mehrere Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind. Weiterhin weist diese Sicherheitseinrichtung den Nachteil auf, daß der Meßstelle ein ohmscher Abschlußwiderstand elektrisch zugeordnet ist und mit diesem Abschlußwiderstand abgeschlossen ist. Aus diesem Grund sind bei dieser Sicherheitseinrichtung lediglich Meßstellen verwendbar, die mit einem ohmschen Abschlußwiderstand abgeschlossen werden können. Ebenso von Nachteil ist es, daß eine in ihrer Gesamtheit aus diskreten Bauelementen bestehende Sicherheitseinrichtung die für den Einsatzfall einer Sicherheitseinrichtung erforderlichen Reaktionszeiten nicht aufweist.DE-OS 42 10 848 discloses a safety device, in particular for protecting people and / or objects, which has an evaluation unit which is provided with at least one measuring point associated with at least one electrical termination, the measuring point being designed in particular as a tactile sensor at least consists of a comparison device, to which a signal that can be emitted by the measuring point can be fed and a switching device can be actuated as a function of the signal. This safety device has the disadvantage that comparison values are fixed in the comparison device, so that several safety devices are required for each individual application or for different areas of use. Furthermore, this safety device has the disadvantage that an ohmic terminating resistor is electrically assigned to the measuring point and is terminated with this terminating resistor. For this reason, only measuring points that can be terminated with an ohmic terminating resistor can be used with this safety device. Likewise from It is disadvantageous that a safety device consisting entirely of discrete components does not have the reaction times required for the use of a safety device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere zum Schutz von Personen und/oder Objekten, bereitzustellen, mit der ausreichend schnelle Reaktionszeiten realisierbar sind und die universell einsetzbar ist.The object of the invention is to provide a safety device, in particular for protecting people and / or objects, with which sufficiently fast reaction times can be achieved and which can be used universally.

Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.

Die Sicherheitseinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit zumindest teilweise in zumindest einem Mikroprozessor integriert ist, wobei dem Mikroprozessor eine Auswahleinrichtung zur Bestimmung von Steuerfunktionen des Mikroprozessors zugeordnet ist und dieser derart ausgebildet ist, daß der elektrische Abschluß automatisch erkennbar ist. Dadurch ist der Vorteil gegeben, daß die Sicherheitseinrichtung mit wenigen Bauteilen (Mikroprozessor einschließlich einer geringen Beschaltung) aufgebaut ist, wodurch sich der Produktionsaufwand und die Produktionskosten verringern und aufgrund der geringen Anzahl von Bauteilen (insbesondere durch die Vermeidung von Kondensatoren) eine schnelle Reaktionszeit nach Betätigung der Meßstelle (vorzugsweise im Millisekunden-Bereich) gegeben ist. Weiterhin ist dem Mikroprozessor eine Auswahleinrichtung zugeordnet, womit Steuerfunktionen des Mikroprozessors bestimmbar sind. Steuerfunktionen sind beispielsweise im Mikroprozessor abgespeicherte Programme, die Festlegung von abgespeicherten Werten und auch die Bestimmung von Betriebsarten des Mikroprozessors beziehungsweise der gesamten Sicherheitseinrichtung. Bei der Auswahleinrichtung kann es sich beispielsweise um Steckbrücken oder Schalter handeln, die eine manuelle Bestimmung der Steuerfunktionen ermöglichen. Mittels der Auswahleinrichtung kann so beispielsweise bestimmt werden, für welchen Einsatzfall die Sicherheitseinrichtung verwendet wird. So kann über die Auswahleinrichtung vorgegeben werden, ob die Sicherheitseinrichtung einkanalig oder mehrkanalig betrieben werden soll. Darüberhinaus ist es denkbar, entsprechende in der Vergleichseinrichtung abgespeicherte Vergleichs werte mittels der Auswahleinrichtung anzusteuern und vorzugeben. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung besteht darin, daß der Mikroprozessor derart ausgebildet ist, daß der elektrische Abschluß automatisch erkennbar ist. Dadurch ist es möglich, verschiedene elektrische Abschlüsse an der Sicherheitseinrichtung zu betreiben, wodurch das Einsatzgebiet der Sicherheitseinrichtung verbreitert wird.According to the invention, the safety device is characterized in that the evaluation unit is at least partially integrated in at least one microprocessor, the microprocessor being assigned a selection device for determining control functions of the microprocessor and being designed such that the electrical termination can be recognized automatically. This has the advantage that the safety device is constructed with a few components (microprocessor including a small amount of wiring), which reduces the production effort and the production costs and, due to the small number of components (in particular due to the avoidance of capacitors), a fast response time after actuation the measuring point (preferably in the millisecond range). A selection device is also assigned to the microprocessor, with which control functions of the microprocessor can be determined. Control functions are, for example, programs stored in the microprocessor, the definition of stored values and also the determination of operating modes of the microprocessor or the entire safety device. The selection device can be, for example, jumpers or switches which enable the control functions to be determined manually. The selection device can thus be used, for example, to determine the application for which the safety device is used. In this way, the selection device can be used to specify whether the safety device is to be operated in one or more channels. In addition, it is conceivable for corresponding comparisons stored in the comparison device to control and specify values using the selection device. Another advantage of the safety device according to the invention is that the microprocessor is designed in such a way that the electrical termination can be recognized automatically. This makes it possible to operate various electrical terminations on the safety device, thereby broadening the area of use of the safety device.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine elektrische Größe, mit der zumindest eine Meßstelle beaufschlagbar ist, von dem Mikroprozessor steuerbar. Dies hat den Vorteil, daß nach der automatischen Erkennung des elektrischen Abschlusses die elektrische Größe optimal wählbar und steuerbar ist. So kann es sich beispielsweise bei dem elektrischen Abschluß um einen ohmschen-Widerstand handeln, wobei nach Erkennung des Wertes des ohmschen Widerstandes ein in die Meßstelle eingeprägter Strom (elektrische Größe) auf den für diesen Fall korrekten Wert eingestellt werden kann. Weiterhin ist unter der Steuerbarkeit der elektrischen Größe zu verstehen, daß bei Mehrkanaligkeit (beispielsweise zwei Meßstellen) diese zyklisch (beispielsweise abwechselnd) abgefragt werden können. Zu diesem Zweck ist der Mikroprozessor derart ausgebildet, daß zwischen den beiden Meßstellen zyklisch umgeschaltet wird und die von den beiden Meßstellen abgebbaren Signale ausgewertet werden. Da diese Umschaltung von dem Mikroprozessor steuerbar ist, kann die Frequenz der Umschaltung beliebig gewählt werden. Inbesondere ist die Wahl der Frequenz im KHz-Bereich sinnvoll, da sich dadurch die Reaktionszeit der Sicherheitseinrichtung wesentlich verringert. Ebenso verringert sich wiederum der Bauteilaufwand, da die wenigstens zwei Meßstellen an einer einzigen Energiequelle betrieben werden können.In a further development of the invention, an electrical variable with which at least one measuring point can be acted upon can be controlled by the microprocessor. This has the advantage that after the automatic detection of the electrical termination, the electrical variable can be optimally selected and controlled. For example, the electrical termination can be an ohmic resistance, and after recognizing the value of the ohmic resistance, a current (electrical quantity) impressed into the measuring point can be set to the correct value for this case. Furthermore, the controllability of the electrical quantity is to be understood to mean that in the case of multichannel features (for example two measuring points), these can be queried cyclically (for example alternately). For this purpose, the microprocessor is designed in such a way that there is a cyclic switchover between the two measuring points and the signals which can be output by the two measuring points are evaluated. Since this changeover can be controlled by the microprocessor, the frequency of the changeover can be chosen as desired. In particular, the choice of frequency in the KHz range makes sense, since this significantly reduces the response time of the safety device. The outlay on components is also reduced, since the at least two measuring points can be operated on a single energy source.

In Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Abschluß eine Diode und der Mikroprozessor ist zur Richtungserkennung der Diode ausgebildet. Neben dem denkbaren Einsatz eines ohmschen Widerstandes oder anderen Abschlüssen als elektrischer Abschluß ist die Verwendung einer Diode denkbar, die ebenfalls einen elektrischen Abschluß darstellt. Da eine Diode polaritätsgebunden betrieben werden muß, ist der Mikroprozessor zur Richtungserkennung (Polaritätserkennung) der Diode ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß bei Installation der Meßstelle einschließlich des elektrischen Abschlusses die Diode beliebig eingesetzt werden kann. Damit werden Fehleinbauten in vorteilhafter Weise vermieden.In a further development of the invention, the electrical termination is a diode and the microprocessor is designed to detect the direction of the diode. In addition to the conceivable use of an ohmic resistor or other terminations as an electrical termination, the use of a diode is also conceivable, which also represents an electrical termination. Since a diode must be operated with polarity, the microprocessor is used for direction detection (Polarity detection) of the diode. This has the advantage that the diode can be used in any way when the measuring point is installed, including the electrical termination. Incorrect installations are thus avoided in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der zumindest einen Meßstelle um einen Lichtwellenleiter, der den taktilen Sensor darstellt und der an seinen Enden jeweils eine Wandeleinrichtung aufweist, die auf der einen Seite des Lichtwellenleiters eine Lichtquelle aufweist und auf der anderen Seite des Lichtwellenleiters mit einer Empfangs- und Auswerteeinrichtung versehen ist, wobei die Empfangs- und Auswerteeinrichtung ausgangsseitig auf der einen Seite des Lichtwellenleiters den elektrischen Abschluß darstellt. So wird bei Berührung des Lichtwellenleiters das eingespeiste Licht moduliert und auf diese Art und Weise die Berührung in der Empfangs-und Auswerteeinrichtung aufgrund der Änderung des Innenwiderstandes erkannt. Weiterhin ist es denkbar, die Lichtquelle sowie die Empfangs- und Auswerteeinrichtung auf der einen Seite des Lichtwellenleiters anzuordnen, während auf der anderen Seite des Lichtwellenleiters eine Umlenkeinrichtung (beispielsweise Spiegel) angeordnet ist. So stellt dann beispielsweise der Innenwiderstand der Auswerteeinrichtung den Meßwiderstand, der in Abhängigkeit der Berührung des Lichtwellenleiters veränderbar ist, dar.In a further embodiment of the invention, the at least one measuring point is an optical waveguide which represents the tactile sensor and which has at its ends a converting device which has a light source on one side of the optical waveguide and on the other side of the optical waveguide is provided with a receiving and evaluating device, the receiving and evaluating device representing the electrical termination on the output side on one side of the optical waveguide. Thus, when the optical waveguide is touched, the light that is fed in is modulated and in this way the touch in the receiving and evaluating device is recognized on the basis of the change in the internal resistance. Furthermore, it is conceivable to arrange the light source and the receiving and evaluating device on one side of the optical waveguide, while a deflection device (for example a mirror) is arranged on the other side of the optical waveguide. For example, the internal resistance of the evaluation device then represents the measuring resistance, which can be changed depending on the contact with the optical waveguide.

In Weiterbildung der Erfindung ist dem Mikroprozessor zur Funktionsüberwachung ein Watchdog zugeordnet. Der Watchdog, der in dem Mikroprozessor integriert oder alternativ diesem extern zugeordnet ist, funktioniert beispielsweise nach dem Zählerprinzip, wobei jede Taktperiode der Zähler um 1 verringert wird. Sollte der Zähler auf Null zählen, löst er ein Reset aus, wodurch das in dem Mikroprozessor ablaufende Programm neu startet. In dem Programm ist vorgesehen, daß der Zähler zyklisch auf einen vorgebbaren Wert gesetzt wird, so daß er im fehlenfreien Betrieb nicht auf Null herunterzählt. Sollte im Fehlerfall Null erreicht werden, löst der Watchdog das Reset aus und startet das Programm von Neuem.In a development of the invention, a watchdog is assigned to the microprocessor for function monitoring. The watchdog, which is integrated in the microprocessor or alternatively assigned to it externally, functions, for example, according to the counter principle, with the counter being reduced by 1 every clock period. If the counter counts to zero, it triggers a reset, as a result of which the program running in the microprocessor restarts. The program provides for the counter to be cyclically set to a predeterminable value so that it does not count down to zero in the absence of errors. If zero is reached in the event of an error, the watchdog triggers the reset and starts the program again.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Mikroprozessor zur eigenständigen Durchführung bzw. zur manuell auslösbaren Durchführung eines Selbsttestes ausgebildet. Aufgrund dieses Selbsttestes ist der Vorteil gegeben, daß eine Funktionsüberprüfung der Sicherheitseinrichtung automatisch oder manuell durchführbar ist. Bei der eigenständigen Durchführung des Selbsttests ist es denkbar, daß dieser Selbsttest in vorgebbaren Zyklen durchgeführt wird. Darüberhinaus ist es alternativ oder als Ergänzung zur eigenständigen Durchführung des Selbsttestes denkbar, diesen manuell auszulösen. Eine Realisierung des Selbsttestes ist in der Figurenbeschreibung erwähnt und in den Figuren gezeigt.In a further development of the invention, the microprocessor is designed to carry out a self-test or to perform a self-test that can be triggered manually. This self-test has the advantage that a functional check of the safety device can be carried out automatically or manually. If the self-test is carried out independently, it is conceivable that this self-test is carried out in predefinable cycles. In addition, as an alternative or as a supplement to performing the self-test independently, it is conceivable to trigger it manually. An implementation of the self-test is mentioned in the figure description and shown in the figures.

In Weiterbildung der Erfindung betätigt der Mikroprozessor in Abhängigkeit des von der Meßstelle abgebbaren Signales eine an sich bekannte Anzeigeeinrichtung. Damit ist eine Anzeige der Funktionstüchtigkeit der Sicherheitseinrichtung möglich. Darüberhinaus ist es denkbar, Fehlfunktionen der Sicherheitseinrichtung, die beispielsweise von dem Watchdog ermittelt oder bei der Durchführung des Selbsttestes festgestellt worden sind, optisch oder aktustisch anzuzeigen. Außerdem ist es denkbar, während der Zeit, in der der Mikroprozessor die Richtungerkennung der Diode ausführt, dies mittels der Anzeigeeinrichtung darzustellen.In a development of the invention, the microprocessor actuates a display device known per se depending on the signal that can be output by the measuring point. This makes it possible to display the functionality of the safety device. In addition, it is conceivable to optically or acoustically display malfunctions of the safety device, which have been determined, for example, by the watchdog or have been determined when the self-test was carried out. It is also conceivable to display this by means of the display device during the time in which the microprocessor is performing the direction detection of the diode.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Sicherheitseinrichtung mit einem über-oder nebengeordneten System über eine Schnittstelle vernetzbar. Dadurch ist es möglich, die von der bzw. den Meßstellen abgebbaren Signale sowie weitere in der Sicherheitseinrichtung erzeugte Signale über eine Schnittstelle (beispielweise Feldbusschnittstellen wie Profibus oder CAN) an eine über-oder nebengeordnetes System (beispielsweise Leitstelle) abzugeben. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung beispielsweise in Systemen wie einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) eingesetzt werden.In a further development of the invention, the safety device can be networked with a superordinate or secondary system via an interface. This makes it possible to output the signals which can be output by the measuring point (s) and further signals generated in the safety device via an interface (for example fieldbus interfaces such as Profibus or CAN) to a higher-level or secondary system (for example a control center). In this case, the safety device according to the invention can be used, for example, in systems such as a programmable logic controller (PLC).

In Weiterbildung der Erfindung ist bei Mehrkanaligkeit jedem Prozessor mindestens eine Schalteinrichtung zugeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei Mehrkanaligkeit jedem Mikroprozessor ein Paar Schalteinrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Relais oder Leistungstransistoren handeln kann, zugeordnet.In a development of the invention, at least one switching device is assigned to each processor in the case of multi-channel capability. In an advantageous embodiment, in the case of multichannel design, each microprocessor is assigned a pair of switching devices, which can be relays or power transistors, for example.

In Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Größe derart erzeugbar, daß sie einen positiven Pegel gegenüber einer Masse der Spannung, mit der die Sicherheitseinrichtung betreibbar ist, aufweist. Durch die Auswertung des von der Meßstelle abgebbaren Signales gegen Masse wird erreicht, daß ein Masseschluß der Meßstelle nicht zu einer Fehlermeldung führt. Ebenso von Vorteil ist, daß eine galvanische Trennung der elektrischen Größe (zum Beispiel einer Wechselspannung oder einer Gleichspannung) entfällt.In a further development of the invention, the electrical quantity can be generated in such a way that it has a positive level with respect to a mass of the voltage with which the safety device can be operated. By evaluating the signal that can be emitted by the measuring point against ground, it is achieved that a short to ground of the measuring point does not lead to an error message. Another advantage is that there is no electrical isolation of the electrical quantity (for example an AC voltage or a DC voltage).

In Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Schalteinrichtung von dem Mikroprozessor derart betätigbar, daß für den Fall, daß die Meßstelle ein Signal abgibt, ein sicherheitsrelevanter Zustand einstellbar oder erreichbar ist. Dies hat den Vorteil, daß eine von der Sicherheitseinrichtung überwachte Maschine, ein System oder allgemein eine Anlage in einem Fehlerfall (oder allgemein in einem sicherheitskritischen Zustand) derart betätigbar ist, daß ein definierter bzw. ein unbedenklicher Zustand erreicht werden kann. Dies dient insbesondere dem Schutz von Personen und verhindert Schäden an der Anlage.In a development of the invention, the at least one switching device can be actuated by the microprocessor in such a way that a safety-relevant state can be set or reached in the event that the measuring point emits a signal. This has the advantage that a machine, a system or generally a system monitored by the safety device can be actuated in the event of a fault (or generally in a safety-critical state) in such a way that a defined or a safe state can be achieved. This serves in particular to protect people and prevents damage to the system.

In Weiterbildung der Erfindung ist dem Mikroprozessor zumindest eine Überwachungseinrichtung ausgangsseitig zugeordnet, wobei die Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrichtung einwirkt. Die ausgangsseitige Verwendung der Überwachungseinrichtung hat den Vorteil, daß zum einen der Ausgang des Mikroprozessors überwacht wird (insbesondere hinsichtlich Kurzschluß oder Unterbrechung) und gleichzeitig dadurch, daß die Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrichtung einwirkt, erreicht wird, daß sich die Überwachungseinrichtung selbst überwacht. Das Einwirken der Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrichtung kann beispielsweise dergestalt erfolgen, daß diese der Schalteinrichtung ein Potential (beispielsweise plus oder minus einer Spannungsversorgung) zur Verfügung stellt.In a further development of the invention, the microprocessor is assigned at least one monitoring device on the output side, the monitoring device acting on the at least one switching device. The use of the monitoring device on the output side has the advantage that, on the one hand, the output of the microprocessor is monitored (in particular with regard to short-circuit or interruption), and at the same time that the monitoring device acts on the at least one switching device so that the monitoring device monitors itself. The monitoring device can act on the at least one switching device, for example, in such a way that it provides the switching device with a potential (for example plus or minus a voltage supply).

In Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Schalteinrichtung, die insbesondere einen Steuertransistor und ein Relais aufweist, von dem Mikroprozessor und der Überwachungseinrichtung überwachbar. Durch diese Anordnung ist der Vorteil gegeben, daß ergänzend zur Überwachung des Aus ganges des Mikroprozessors und zur Überwachung der Überwachungseinrichtung auch eine Funktionsüberwachung einer Schalteinrichtung möglich ist. Eine Ausgestaltung der Überwachungseinrichtung und deren Funktionsweise ist in den Figuren gezeigt und näher beschrieben.In a development of the invention, the at least one switching device, which in particular has a control transistor and a relay, can be monitored by the microprocessor and the monitoring device. This arrangement has the advantage that in addition to monitoring the off course of the microprocessor and for monitoring the monitoring device, a function monitoring of a switching device is possible. An embodiment of the monitoring device and its mode of operation is shown in the figures and described in more detail.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind im folgenden näher beschrieben und in den Figuren gezeigt.
Die Figuren zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Widerstandsabschluß,
Fig. 2: eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, die mehrkanalig ausgebildet ist,
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Diodenabschluß,
Fig. 4: eine erfindungsgemäß Sicherheitseinrichtung, die einfach fehlersicher ausgelegt ist,
Fig. 5: eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einer Überwachungseinrichtung,
Fig. 6: Ausgestaltung einer Schalteinrichtung,
Fig. 7: Ausgestaltung eines taktilen Sensors.

Further configurations according to the invention are described in more detail below and shown in the figures.
The figures show:

Fig. 1: a safety device according to the invention with a resistance termination,
Fig. 2: a safety device according to the invention, which is multi-channel,
Fig. 3: a safety device according to the invention with a diode termination,
Fig. 4: a safety device according to the invention, which is simply designed to be fail-safe,
Fig. 5: a safety device according to the invention with a monitoring device,
Fig. 6: Design of a switching device,
Fig. 7: Design of a tactile sensor.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit Widerstandsabschluß. Erfindungsgemäß sind bei dieser Sicherheitseinrichtung zur Vermeidung einer Vielzahl von diskreten Bauteilen wesentliche Bestandteile der Auswerteeinheit in einem Mikroprozessor 1 integriert. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich im wesentlichen um im Eingangskreis angeordnete AD-Wandler, eine CPU, in der Steuerfunktionen des Mikroprozessors 1 abgelegt sind, die beispielsweise die Vergleichseinrichtung nachbilden, um einen internen Watchdog sowie um Treiberstufen für eine nachgeschaltete Schalteinrichtung. Diese Bestandteile sind hinsichtlich ihrer sicherheitsrelevanten Funktion, insbesondere zweifach vorhanden, wobei das einfache Vorhandensein auch denkbar ist. Gleiches gilt auch für die Mikroprozessoren in den folgenden Figuren. Die Stromversorgung des Mikroprozessors 1 erfolgt aus einer Energie quelle 2, die derart ausgebildet ist, daß beliebige Spannungen (beispielsweise Netzspannung oder Batteriespannung) verwenbar sind. Weiterhin ist dem Mikroprozessor 1 eine an sich bekannte Anzeigeeinrichtung 3 nachgeordnet. Eingangsseitig weist der Mikroprozessor 1 eine Meßstelle 4 auf, welche einen Abschlußwiderstand RA und einen Meßwiderstand RM beinhaltet und die in einem Stromkreis liegt (zwischen einer Gleichspannung U und Masse). Darüberhinaus ist der Mikroprozessor 1 mit einer Auswahleinrichtung 5 verschaltet, mit der die Steuerfunktionen, die die CPU (beispielsweise in Form einer abgespeicherten Software) beinhaltet, bestimmt werden können. Bei der Auswahleinrichtung 5 handelt es sich beispielsweise um Steckbrücken oder Schalter, wobei in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Schalter beispielsweise (Schalter geschlossen, insbesondere gegen Masse, bzw. Schalten offen) die Steuerfunktionen bestimmbar sind. Weiterhin ist ein Watchdog 6 gezeigt, der extern dem Mikroprozessor 1 zugeordnet ist und dessen Funktionsablauf überwacht. Eine Schalteinrichtung 7 ist dem Mikroprozessor 1 nachgeschaltet, wobei die Schalteinrichtung 7 in Abhängigkeit des von der Meßstelle 4 abgebbaren Signales betätigbar ist.Figure 1 shows a safety device according to the invention with resistance termination. According to the invention, essential components of the evaluation unit are integrated in a microprocessor 1 in order to avoid a large number of discrete components. These components are essentially AD converters arranged in the input circuit, a CPU in which control functions of the microprocessor 1 are stored, which, for example, emulate the comparison device, an internal watchdog and driver stages for a downstream switching device. These components are available in terms of their safety-relevant function, in particular in duplicate, the simple existence of which is also conceivable. The same applies to the microprocessors in the following figures. The microprocessor 1 is supplied with power from an energy Source 2, which is designed such that any voltages (for example, mains voltage or battery voltage) can be used. Furthermore, the microprocessor 1 is followed by a known display device 3. On the input side, the microprocessor 1 has a measuring point 4 which contains a terminating resistor RA and a measuring resistor RM and which is located in a circuit (between a DC voltage U and ground). In addition, the microprocessor 1 is connected to a selection device 5 with which the control functions which the CPU contains (for example in the form of a stored software) can be determined. The selection device 5 is, for example, jumpers or switches, the control functions being determinable depending on the switching state of the switches, for example (switch closed, in particular against ground, or switching open). Furthermore, a watchdog 6 is shown, which is assigned externally to the microprocessor 1 and monitors its functional sequence. A switching device 7 is connected downstream of the microprocessor 1, the switching device 7 being operable as a function of the signal that can be output by the measuring point 4.

Die in Figur 1 gezeigte Auswerteeinheit arbeitet wie folgt:
Mittels der Auswahleinrichtung 5, die eine beliebige Anzahl beispielsweise von Schaltern enthalten kann, werden in dem Mikroprozessor 1 Vergleichswerte (Maximal- und Minimalwerte) vorgegeben, die aus einer Vielzahl von in dem Mikroprozessor 1 abgespeicherten Werten auswählbar sind. Ein durch die Meßstelle 4 fließender Strom wird, unter Zwischenschaltung beispielsweise des im Eingangskreis des Mikroprozessors 1 angeordneten AD-Wandlers, mit den vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Handelt es sich um eine ruhestromüberwachte Sicherheitseinrichtung, wird bei Unterschreitung des Minimalwertes eine Unterbrechung der Meßstelle 4 über die Anzeigeeinrichtung 3 angezeigt. Bei Überschreiten des Maximalwertes handelt es sich um einen Kurzschluß der Meßstelle 4, der ebenfalls über die Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar ist. In diesem Fall wird von dem Mikroprozessor 1 die Schalteinrichtung 7 betätigt, da eine Betätigung der Meßstelle 4 erfolgt ist. Der Watchdog 6 arbeitet, wie schon beschrieben, nach dem Zählerprinzip, so daß Fehler beim Programmablauf erkennbar und anzeigbar sind.The evaluation unit shown in FIG. 1 works as follows:
By means of the selection device 5, which can contain any number of switches, for example, comparison values (maximum and minimum values) are predefined in the microprocessor 1, which can be selected from a large number of values stored in the microprocessor 1. A current flowing through the measuring point 4 is compared with the predetermined limit values with the interposition of, for example, the AD converter arranged in the input circuit of the microprocessor 1. If it is a safety device monitored by quiescent current, an interruption of the measuring point 4 is indicated on the display device 3 when the minimum value is undershot. If the maximum value is exceeded, the measuring point 4 is short-circuited, which can also be displayed via the display device 3. In this case, the switching device from the microprocessor 1 7 actuated, since the measuring point 4 has been actuated. As already described, the watchdog 6 operates according to the counter principle, so that errors in the program sequence can be identified and displayed.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit Widerstandsabschluß weist die folgenden Vorteile auf:

die Sicherheitseinrichtung ist mittels der Auswahleinrichtung 5 individuell zu konfigurieren für verschiedene Einsatzfälle und damit universell einsetzbar,
ein Mikroprozessor mit einer geringen Beschaltung (insbesondere unter Vermeidung von Kondensatoren) überwacht die zumindest eine Meßstelle, wodurch schnelle Reaktionszeiten (insbesondere im Millisekunden-Bereich) realisierbar sind,
aufgrund des Einsatzes eines Watchdogs (intern und/oder extern) ist eine dynamische Selbstüberwachung des Mikroprozessors bzw. der gesamten Sicherheitseinrichtung möglich, wodurch sich die Funktionssicherheit erhöht,
durch ein Einsatz der Anzeigeeinrichtung ist eine Anzeige von Fehlern beim Betrieb der Meßstelle möglich sowie Fehler der Sicherheitseinrichtung anzeigbar.

The safety device according to the invention with a resistance termination has the following advantages:

the safety device can be individually configured by means of the selection device 5 for various applications and thus can be used universally,
a microprocessor with a low level of wiring (in particular avoiding capacitors) monitors the at least one measuring point, as a result of which fast response times (in particular in the millisecond range) can be achieved,
Due to the use of a watchdog (internal and / or external), dynamic self-monitoring of the microprocessor or the entire safety device is possible, which increases functional reliability,
By using the display device, it is possible to display errors in the operation of the measuring point and to display errors in the safety device.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, die mehrkanalig ausgebildet ist.Figure 2 shows a safety device according to the invention, which is multi-channel.

Neben den in Fig. 1 gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Komponenten ist in Fig. 2 eine mehrkanalige und redudante Ausführung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung gezeigt. Zu diesem Zweck sind die wesentlichen Komponenten, die in Fig. 1 gezeigt sind (insbesondere alle in Fig. 1 gezeigten Komponenten, mit Ausnahme der Energiequelle 2), doppelt vorhanden. So ist zwei Mikroprozessoren 1.1 und 1.2 jeweils eine Meßstelle 4.1 und 4.2 sowie eine Auswahleinrichtung 5.1 und 5.2 zugeordnet. Die beiden Mikroprozessoren 1.1 und 1.2 arbeiten derart wie schon zu der in Fig. 1 gezeigten und beschriebenen Weise, daß jeder Mikroprozessor seine zugeordnete Meßstelle überwacht oder alternativ dazu die Meßstelle des anderen Mikroprozessors. Denkbar ist auch, daß mittels einer Umschaltung im Eingang sowohl der Mikrozessor 1.1 die beiden Meßstellen 4.1 und 4.2 zyklisch überwacht als auch der Mikroprozessor 1.2 ebenfalls zyklisch die beiden Meßstellen 4.1 und 4.2 überwacht. Weiterhin ist es denkbar, daß eine einzige Meßstelle vorhanden ist, deren Signal auf beide Mikroprozessoren 1.1 und 1.2 schaltbar ist.In addition to the components shown in FIG. 1 and provided with the same reference numbers, FIG. 2 shows a multichannel and redundant embodiment of the safety device according to the invention. For this purpose, the essential components shown in FIG. 1 (in particular all components shown in FIG. 1, with the exception of energy source 2) are duplicated. Two microprocessors 1.1 and 1.2 are each assigned a measuring point 4.1 and 4.2 and a selection device 5.1 and 5.2. The two Microprocessors 1.1 and 1.2 operate in the same way as in the manner shown and described in FIG. 1 that each microprocessor monitors its assigned measuring point or, alternatively, the measuring point of the other microprocessor. It is also conceivable that by means of a changeover in the input, both the microprocessor 1.1 cyclically monitors the two measuring points 4.1 and 4.2 and also the microprocessor 1.2 also cyclically monitors the two measuring points 4.1 and 4.2. Furthermore, it is conceivable that a single measuring point is present, the signal of which can be switched to both microprocessors 1.1 and 1.2.

Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Diodenabschluß. Neben den in den Figuren 1 und 2 gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Komponenten besteht die in Fig. 3 gezeigte Meßstelle 4 aus dem Meßwiderstand RM, wobei die Meßstelle 4 mit einer Diode D abgeschlossen ist. Die Diode D ebenso wie der Abschlußwiderstand RA können in der Meßstelle integriert sein. Denkbar ist auch die Anordnung im Eingangskreis des Mikroprozessors, falls in diesem die Erzeugung der Spannung U auch integriert ist. Die in Fig. 3 gezeigte Sicherheitseinrichtung ist einkanalig aufgebaut, wobei der Mikroprozessor 1 die Meßstelle 4 überwacht und mit einer noch zu beschreibenden Richtungserkennung der Diode D ausgestattet ist. Der Mikroprozessor 1 wird in seinen Funktionen von dem Watchdog 6 überwacht. Die Vorgehensweise bei der Überwachung der Meßstelle 4 und der Verarbeitung des von der Meßstelle 4 abgebbaren Signales in dem Mikroprozessor 1 erfolgt analog zu der Vorgehensweise, wie sie zu den Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben worden ist. Zur Richtungserkennung der Diode D sind Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 vorgesehen, die im Stromkreis der Meßstelle 4 angeordnet sind und von dem Mikroprozessor 1 betätigbar sind. Ebenso ist die Spannung U (Wechselspannung) von dem Mikroprozessor steuerbar (Frequenzänderung). Zur Richtungserkennung der Diode D in der Meßstelle 4 befindest sich an jedem Anschluß der Meßstelle 4 ein elektronischer Schalter, der beispielsweise durch die Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 realisiert ist. Je nach Richtung, in der die Diode D eingesetzt ist, wird eine positive Betriebsspannung U der Anode bzw. der Kathode der Diode D zugeführt. Da auch hier mit einem gegen Masse positiven Pegel der Spannung U gearbeitet wird, ent fällt eine galvanische Trennung der Spannung an der Meßstelle 4. Da sich somit immer an einem Ende der Meßstelle 4 die Spannung U (bzw. allgemein eine Signalquelle beliebiger Art) und an dem anderen Ende ein Eingang des Mikroprozessors 1 befindet, ist somit je nach Stellung der Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 die Richtung der Diode D unabhängig. Die Betätigung der Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 erfolgt durch den Mikroprozessor 1 (Verbindungen A-A bzw. B-B). Desweiteren sind der Meßstelle 4 noch Testeinrichtungen 9.1 und 9.2, die mittels Taster realisiert sind, zugeordnet. Mit Hilfe dieser Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 ist die Durchführung eines Selbsttestes möglich.Figure 3 shows a safety device according to the invention with a diode termination. In addition to the components shown in FIGS. 1 and 2 and provided with the same reference numerals, the measuring point 4 shown in FIG. 3 consists of the measuring resistor RM, the measuring point 4 being terminated with a diode D. The diode D as well as the terminating resistor RA can be integrated in the measuring point. The arrangement in the input circuit of the microprocessor is also conceivable if the generation of the voltage U is also integrated therein. The safety device shown in FIG. 3 has a single-channel structure, the microprocessor 1 monitoring the measuring point 4 and being equipped with a direction detection of the diode D, which will be described later. The functions of the microprocessor 1 are monitored by the watchdog 6. The procedure for monitoring the measuring point 4 and the processing of the signal which can be output by the measuring point 4 in the microprocessor 1 is carried out analogously to the procedure as described for FIGS. 1 and 2. To detect the direction of the diode D, switching devices 8.1 and 8.2 are provided, which are arranged in the circuit of the measuring point 4 and can be actuated by the microprocessor 1. The voltage U (alternating voltage) can also be controlled by the microprocessor (frequency change). To detect the direction of the diode D in the measuring point 4 there is an electronic switch at each connection of the measuring point 4, which is implemented, for example, by the switching devices 8.1 and 8.2. Depending on the direction in which the diode D is used, a positive operating voltage U is supplied to the anode or the cathode of the diode D. Since here, too, the voltage U is positive against ground, ent there is a galvanic separation of the voltage at the measuring point 4. Since the voltage U (or generally a signal source of any kind) is therefore always at one end of the measuring point 4 and an input of the microprocessor 1 at the other end, this is depending on the position the switching devices 8.1 and 8.2 the direction of the diode D independently. The switching devices 8.1 and 8.2 are actuated by the microprocessor 1 (connections AA and BB). Furthermore, test devices 9.1 and 9.2, which are implemented by means of buttons, are assigned to measuring point 4. With the help of these test devices 9.1 and 9.2, it is possible to carry out a self-test.

Die in Fig. 3 gezeigte Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt:
Nach Anschluß in beliebiger Richtung der Diode D wird zunächst beispielsweise die Umschalteinrichtung 8.1 betätigt (geschlossen) und die Umschalteinrichtung 8.2 geöffnet. Dann werden von dem Mikroprozessor 1 die eingangsseitig an der Meßstelle 4 anliegenden Pegel abgefragt. Anschließend erfolgt die umgekehrte Betätigung der Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2, woraufhin erneut die Pegel abgefragt werden. Aufgrund der Abfrage der Pegel stellt sich in Sperrichtung der Diode D an einem Eingang des Mikroprozessors 1 ein kleinerer Pegel ein gegenüber dem höheren Pegel, der die Flußrichtung der Diode D darstellt. Somit werden von den Mikroprozessor 1 die Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 derart betätigt, daß die Diode D in Flußrichtung betrieben wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Umschalteinrichtung 8.1 geschlossen, während die Umschalteinrichtung 8.2 geöffnet ist, so daß die Diode D in Flußrichtung betrieben wird. Während der Dauer der Richtungserkennung (beispielsweise nach Inbetriebnahme der Sicherheitseinrichtung) ist dies mittels der Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar. Für diesen Fall ist die Schalteinrichtung 7 derart betätigt, daß das von der Sicherheitseinrichtung überwachte System (bzw. Objekt) sich in einem sicheren Zustand befindet, so daß Fehlfunktionen bzw. Gefährdungen von Personen ausgeschlossen sind. Nachdem die Richtungerkennung der Diode D durchgeführt worden ist, kann eine Überwachung durchgeführt werden, ob eine Unterbrechung vorliegt oder nicht. Eine Unterbrechung ist dadurch feststellbar, daß ein Pegel an einem Eingang des Mikroprozessors 1 kleiner ist als ein vorgebbarer Pegel (Grenzwert, der mittels der nicht darge stellten Auswahleinrichtung 5 vorgebbar ist). Zu diesem Zweck wird die Umschalteinrichtung 8.1 zyklisch für kurze Zeit an den einen Eingang des Mikroprozessors 1 gelegt. Erfolgt die umgekehrte Betätigung der Umschalteinrichtung 8.2, so daß die Spannung U an den anderen Eingang des Mikroprozessors 1 gelegt wird und der Pegel an dem einen Eingang des Mikroprozessors 1 gemessen wird, stellt sich bei betätigter Meßstelle 4 ein Pegel ein, der über dem Grenzwert liegt. Diese Betätigung der Meßstelle 4 und das von dieser Meßstelle 4 abgebbare Signal führt zum einen zu einer Betätigung der Anzeigeeinrichtung 3 sowie zum anderen zu einer Betätigung der Schalteinrichtung 7, die das zu überwachende System (Objekt) derart beeinflußt, daß ein Sicherheitszustand erreicht wird. Dabei kann es sich beispielsweise um das Stoppen eines Antriebes handeln. Die zyklische Umschaltung der beiden Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 erfolgt in vorteilhafter Weise unsymmetrisch, wodurch verhindert wird, daß Störungen zu Fehlauswertungen führen, da die an der Meßstelle 4 anliegende Spannung immer synchron zur Sicherheitseinrichtung geführt wird.The safety device shown in FIG. 3 works as follows:
After connection in any direction of the diode D, the switching device 8.1 is first actuated (closed) and the switching device 8.2 is opened, for example. Then the microprocessor 1 queries the levels present at the measuring point 4 on the input side. Subsequently, the switching devices 8.1 and 8.2 are operated in reverse, whereupon the levels are queried again. Due to the interrogation of the levels, a lower level is set in the reverse direction of the diode D at an input of the microprocessor 1 compared to the higher level, which represents the direction of flow of the diode D. Thus, the switching devices 8.1 and 8.2 are actuated by the microprocessor 1 in such a way that the diode D is operated in the direction of flow. As shown in Fig. 3, the switching device 8.1 is closed, while the switching device 8.2 is open, so that the diode D is operated in the forward direction. During the duration of the direction detection (for example after the safety device has been started up), this can be indicated by means of the display device 3. In this case, the switching device 7 is actuated in such a way that the system (or object) monitored by the safety device is in a safe state, so that malfunctions or dangers to persons are excluded. After the direction detection of the diode D has been carried out, monitoring can be carried out to determine whether there is an interruption or not. An interruption can be determined in that a level at an input of the microprocessor 1 is smaller than a predeterminable level (limit value which is not shown by means of the made selection device 5 is predetermined). For this purpose, the switching device 8.1 is placed cyclically for a short time at one input of the microprocessor 1. If the switchover device 8.2 is actuated in reverse, so that the voltage U is applied to the other input of the microprocessor 1 and the level is measured at one input of the microprocessor 1, when the measuring point 4 is actuated, a level is set which is above the limit value . This actuation of the measuring point 4 and the signal which can be emitted by this measuring point 4 leads on the one hand to an actuation of the display device 3 and on the other hand to an actuation of the switching device 7, which influences the system (object) to be monitored in such a way that a safety state is achieved. This can involve stopping a drive, for example. The cyclic switching of the two switching devices 8.1 and 8.2 is advantageously asymmetrical, which prevents faults from leading to incorrect evaluations, since the voltage applied at measuring point 4 is always conducted synchronously with the safety device.

Zur Durchführung eines Selbsttestes der Sicherheitseinrichtung sind die Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 vorhanden. Diese Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zur manuell auslösbaren Durchführung des Selbsttestes ausgebildet. So kann während des Betriebes der Sicherheitseinrichtung eine oder beide Testeinrichtungen 9.1 bzw. 9.2 betätigt werden, wodurch eine Unterbrechung (Testeinrichtung 9.1) bzw. ein Kurzschluß (Testeinrichtung 9.2) simuliert werden kann. Die Simulation der Unterbrechung bzw. des Kurzschlusses wird von dem Mikroprozessor 1 dedektiert und zumindest von der Anzeigeeinrichtung 3 angezeigt. Dadurch ist eine wirksame Funktionsüberwachung der Sicherheitseinrichtung möglich. Darüberhinaus ist es denkbar, die beiden Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 in vorgebbaren Zyklen von dem Mikroprozessor 1 zu betätigen, wodurch die Durchführung des Selbsttestes automatisch durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck arbeitet der Mikroprozessor 1 derart, daß nach Betätigung zumindest einer Testeinrichtung ein Kurzschluß bzw. eine Unterbrechung der Meßstelle 4 erfaßt werden muß. Die Betätigung und Erfassung kann derart kurzzeitig erfolgen, daß eine Anzeige der Anzeigeeinrichtung 3 bzw. eine Betätigung der Schalteinrichtung 7 unterbleibt. Damit ist im Hintergrund ein Selbsttest durchführbar, ohne daß der Betrieb des zu überwachenden Systemes (Objektes) beeinträchtigt wird. Der in Fig. 3 gezeigte Mikroprozessor 1 weist ebenfalls die Auswahleinrichtung 5 auf, mit der Steuerfunktionen des Mikroprozessors 1 bestimmbar sind (Auswahleinrichtung 5 nicht gezeigt). Ebenso kann der Mikroprozessor 1 eine Schnittstelle aufweisen, mit der die Sicherheitseinrichtung vernetzbar ist. Die Vorteile der Anwendung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit einem Diodenabschluß sind:

automatische und von dem Mikroprozessor gesteuerte Richtungserkennung der Diode,
Steuerung der Auswertung und Überwachung von taktilen Meßstellen mit einer Diode im Abschluß durch den Mikroprozessor (insbesondere eine schnelle zyklische Umschaltung zwischen der Überwachung, ob ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung vorliegt, wobei die Umschaltung in vorteilhafter Weise im KHz-Bereich liegt).

The test devices 9.1 and 9.2 are available for carrying out a self-test of the safety device. These test devices 9.1 and 9.2 are, as shown in FIG. 3, designed to be able to carry out the self-test manually. Thus, one or both test devices 9.1 or 9.2 can be actuated during the operation of the safety device, whereby an interruption (test device 9.1) or a short circuit (test device 9.2) can be simulated. The simulation of the interruption or short circuit is deducted by the microprocessor 1 and displayed at least by the display device 3. This enables effective function monitoring of the safety device. In addition, it is conceivable for the two test devices 9.1 and 9.2 to be actuated by the microprocessor 1 in predeterminable cycles, as a result of which the self-test can be carried out automatically. For this purpose, the microprocessor 1 operates in such a way that after actuation of at least one test device, a short circuit or an interruption of the measuring point 4 must be detected. The actuation and detection can take place briefly in such a way that the display device 3 is displayed or the switching device 7 is actuated is omitted. This means that a self-test can be carried out in the background without affecting the operation of the system (object) to be monitored. The microprocessor 1 shown in FIG. 3 also has the selection device 5, with which control functions of the microprocessor 1 can be determined (selection device 5 not shown). Likewise, the microprocessor 1 can have an interface with which the safety device can be networked. The advantages of using the safety device according to the invention with a diode termination are:

automatic direction detection of the diode controlled by the microprocessor,
Control of the evaluation and monitoring of tactile measuring points with a diode in the conclusion by the microprocessor (in particular a fast cyclical switchover between monitoring whether there is a short circuit or an interruption, the switchover advantageously being in the KHz range).

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung, die einfehlersicher ausgelegt ist. Neben den in den vorangegangenen Figuren gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Komponenten ist die Auswahleinrichtung 5 über eine Datenleitung mit dem Mikroprozesor 1 verbunden. Damit ist eine sichere Übertragung der Auswahl der Auswahleinrichtung 5 beispielsweise in digitaler Form zu dem Mikroprozessor 1 gegeben. Weiterhin ist der Mikroprozessor 1 derart ausgestaltet, daß dessen Bestandteile, wie beispielsweise im Eingangskreis angeordnete AD-Wandler, die CPU sowie Treiberstufen für eine nachgeschaltete Schalteinrichtung doppelt ausgebildet sind, da diese sicherheitsrelevante Funktionen aufweisen. Darüber hinaus ist es denkbar, zwei getrennte Mikroprozessoren einzusetzen. Dem Mikroprozessor 1 sind die beiden Schalteinrichtung 7.1 und 7.2 nachgeschaltet, deren Schaltkontakte im Ausgangskreis in Serie geschaltet sind. Die in dem Mikroprozessor 1 integrierten Treiberstufen sind derart ausgestaltet, daß für den Fall, daß die Meßstelle 4 ein Signal abgibt, beide Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 von beiden Treiberstufen angesteuert werden. Darüberhinaus ist es denkbar, daß beide Treiberstufen die beiden Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 ansteuern, wobei die beiden Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 parallel angeordnet sind, so daß auf jeden Fall eine Schalteinrichtung betätigbar ist, um in einem Fehlerfalle einen unbedenklichen Zustand einzustellen. Weiterhin ist es denkbar, die Abläufe in dem Mikroprossor (bzw. in den Mikroprozessoren) in Abhängigkeit von der an der Meßstelle erfaßten Größe (Spannung) zu synchronisieren. Damit erfolgt gleichzeitig eine Überprüfung, ob die Meßstelle funktionstüchtig ist und/oder ob eine Betätigung stattgefunden hat.Figure 4 shows a switching device according to the invention, which is designed fail-safe. In addition to the components shown in the previous figures and provided with the same reference numbers, the selection device 5 is connected to the microprocessor 1 via a data line. This ensures reliable transmission of the selection of the selection device 5 to the microprocessor 1, for example in digital form. Furthermore, the microprocessor 1 is designed in such a way that its components, such as AD converters arranged in the input circuit, the CPU and driver stages for a downstream switching device are designed in duplicate, since they have safety-relevant functions. It is also conceivable to use two separate microprocessors. The microprocessor 1 is followed by the two switching devices 7.1 and 7.2, the switching contacts of which are connected in series in the output circuit. The driver stages integrated in the microprocessor 1 are designed such that in the event that the measuring point 4 emits a signal, both switching devices 7.1 and 7.2 are controlled by both driver stages. In addition, it is conceivable that both driver stages control the two switching devices 7.1 and 7.2, the two Switching devices 7.1 and 7.2 are arranged in parallel, so that in any case a switching device can be actuated in order to set a safe state in the event of a fault. It is also conceivable to synchronize the processes in the microprocessor (or in the microprocessors) depending on the variable (voltage) detected at the measuring point. At the same time, a check is carried out as to whether the measuring point is functional and / or whether it has been actuated.

Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einer Überwachungseinrichtung, wobei in Ergänzung zu den vorangegangenen Figuren und zur Erläuterung der Funktionsweise der Überwachungseinrichtung in Fig. 6 eine Ausgestaltung einer Schalteinrichtung gezeigt ist. In Figur 5 ist die erfindungsgemäße Sicherheiteinrichtung mit dem Mikroprozessor 1 vereinfacht dargestellt. Die in den vorangegangenen Figuren gezeigten ergänzenden Komponenten zu dem Mikroprozessor 1 sind vorhanden, aber nicht dargestellt. Eine in dem Mikroprozessor 1 integrierte und nicht gezeigte Treiberstufe gibt für den Fall, daß die Meßstelle 4 (beziehungsweise 4.1, 4.2) betätigt wird, ein Signal sowohl an eine Schalteinrichtung 7.1 als auch an eine Überwachungseinrichtung 10 ab. Darüberhinaus ist die Überwachungseinrichtung 10 ausgangsseitig mit einem Eingang des Mikroprozessors 1 (oder dem zweiten Mikroprozessor) und wiederum ausgangsseitig mit der Schalteinrichtung 7.1 zur Einwirkung auf diese Schalteinrichtung 7.1 verschaltet. Bei zwei Mikroprozessoren kommen zwei Überwachungseinrichtungen zum Einsatz. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, besteht die Schalteinrichtung 7.1 (bzw. auch die Schalteinrichtung 7.2) aus einem Steuertransistor 11, der von einer Treiberstufe des Mikroprozessors 1 aus angesteuert wird und die Spule eines Relais 12 ansteuert. In einem normalen Betriebsfall, d.h., daß die Meßstelle 4 (bzw. 4.1 oder 4.2) kein Signal abgibt, ist der Steuertransistor 11 von dem Mikroprozessor 1 angesteuert und legt das Relais in den Stromkreis (dargestellt durch die Plus-/Minus-Zeichen). Dadurch sind beispielsweise die Kontakte des Relais 12 geschlossen, die den Betrieb einer elektrischen Maschine ermöglichen.FIG. 5 shows a safety device according to the invention with a monitoring device, an embodiment of a switching device being shown in FIG. 6 in addition to the previous figures and to explain the functioning of the monitoring device. The safety device according to the invention with the microprocessor 1 is shown in simplified form in FIG. The additional components to the microprocessor 1 shown in the previous figures are present, but not shown. A driver stage integrated in the microprocessor 1 and not shown emits a signal both to a switching device 7.1 and to a monitoring device 10 in the event that the measuring point 4 (or 4.1, 4.2) is actuated. In addition, the monitoring device 10 is connected on the output side to an input of the microprocessor 1 (or the second microprocessor) and again on the output side to the switching device 7.1 for acting on this switching device 7.1. Two monitoring devices are used for two microprocessors. As shown in FIG. 6, the switching device 7.1 (or also the switching device 7.2) consists of a control transistor 11, which is controlled by a driver stage of the microprocessor 1 and which controls the coil of a relay 12. In a normal operating case, i.e. that the measuring point 4 (or 4.1 or 4.2) does not emit a signal, the control transistor 11 is controlled by the microprocessor 1 and places the relay in the circuit (represented by the plus / minus signs). As a result, for example, the contacts of the relay 12 are closed, which enable the operation of an electrical machine.

Die in Figur 5 gezeigte Überwachungseinrichtung 10 arbeitet in Zusammenhang mit der in Fig. 6 gezeigten Schalteinrichtung 7.1 wie folgt:
Von einer Treiberstufe des Mikroprozessors 1 wird die Überwachungseinrichtung 10, die insbesondere als Mono-Flop ausgebildet ist, gesetzt. Dies kann insbesondere zyklisch geschehen, da bei Ausfall des Mikroprozessors oder dessen Bestandteile die Schalteinrichtung 7.1 zu betätigen ist. In einer Ausgestaltung bildet ein Ausgang der Überwachungseinrichtung 10 ein Massepotential (D bzw. Minus-Zeichen in Fig. 6) für die Schalteinrichtung 7.1. Der weitere Ausgang der Überwachungseinrichtung 10 bildet ein von dem Massepotential unterschiedliches Potential (insbesondere ein positives Potential), wobei beide Ausgänge der Überwachungseinrichtung 10 im Normalfall unterschiedliches Potential aufweisen. So ist die Schalteinrichtung 7.1 gegen einen Durchbruch gegen Masse geschützt, da ein solcher das im Normalfall angesteuerte Relais 12 abfallen läßt und dadurch ein sicherheitsrelevanter (unbedenklicher) Zustand einstellbar ist. Für den Fall, daß der Ausgang des Mikroprozessors 1 mit einem positiven Potential (insbesondere einer Versorgungsspannung) verbunden wird, ist dem Relais 12 das Massepotential entzogen, so daß das Relais 12 auch in diesem Falle abfällt. Analog dazu erfolgt eine Überprüfung des Steuertransistors 11, ob dieser gegen Masse bzw. gegen ein positives Potential kurzgeschlossen ist. Für den Fall, daß der Steuertransistor 11 gegen Masse kurzgeschlossen ist, zieht das Relais 12 nicht mehr an, was dem Mikroprozessor 1 über die Verbindung E angezeigt wird. Dieser Störfall ist in dem Mikroprozessor 1 detektierbar und über die Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar. Für den Fall, daß der Steuertransistor 11 gegen ein positives Potential (insbesondere Versorgungsspannung) kurzgeschlossen ist, hat das Relais 12 trotz der Fehlermeldung des Mikroprozessors 1 noch ein Signal an dem Steuertransistor 11. Über einen Eingang des Mikroprozessors 1 wird dies registriert und der Mikroprozessor 1 schaltet das Signal an seinem Ausgang gegen Masse, so daß das Relais 12 abfällt und dies von der Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar ist.The monitoring device 10 shown in FIG. 5 works in conjunction with the switching device 7.1 shown in FIG. 6 as follows:
The monitoring device 10, which is designed in particular as a mono-flop, is set by a driver stage of the microprocessor 1. This can be done cyclically, in particular, since if the microprocessor or its components fail, the switching device 7.1 must be actuated. In one embodiment, an output of the monitoring device 10 forms a ground potential (D or minus sign in FIG. 6) for the switching device 7.1. The further output of the monitoring device 10 forms a potential which is different from the ground potential (in particular a positive potential), the two outputs of the monitoring device 10 normally having a different potential. Thus, the switching device 7.1 is protected against a breakthrough to ground, since such a device drops the relay 12 which is normally actuated and a safety-relevant (harmless) state can thus be set. In the event that the output of the microprocessor 1 is connected to a positive potential (in particular a supply voltage), the ground potential is withdrawn from the relay 12, so that the relay 12 also drops out in this case. Analogously to this, the control transistor 11 is checked whether it is short-circuited to ground or to a positive potential. In the event that the control transistor 11 is short-circuited to ground, the relay 12 no longer picks up, which is indicated to the microprocessor 1 via the connection E. This malfunction can be detected in the microprocessor 1 and displayed on the display device 3. In the event that the control transistor 11 is short-circuited to a positive potential (in particular supply voltage), the relay 12 still has a signal on the control transistor 11 despite the error message from the microprocessor 1. This is registered via an input of the microprocessor 1 and the microprocessor 1 switches the signal to ground at its output, so that the relay 12 drops out and this can be indicated by the display device 3.

Weiterhin ist es vorgesehen, daß die zumindest eine Meßstelle als taktiler Sensor ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich in einer Ausgestaltung um einen Gummischlauch (Gummiprofil), in welchem längs ein elektrisches Kabel (Meßwiderstand RM) integriert ist, wobei dieser Sensor eingangs- oder ausgangsseitig mit einem Widerstand oder einer Diode abgeschlossen werden kann. Da der Wert dieses Widerstandes von der Länge des Gummischlauches bzw. des elektrischen Kabels ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die an der Meßstelle anliegende Spannung zu erfassen, die einen der Länge proportionalen Wert darstellt. Ausgehend von diesem Wert erfolgt die Vorgabe von angepaßten Vergleichswerten (Minimal- und Maximalwerte), die in einem Speicher in dem zumindest einen Mikroprozessor abgelegt sind. Dieser Vorgang ist von dem Mikrozessor wiederholbar, so daß in vorgebbraen Zeitabständen die Länge abgefragt wird und bei einer Änderung der Vergleichswerte automatisch vorgenommen werden kann. Alternativ dazu ist es denkbar, die Vorgabe verschiedener Länge mittels der Auswahleinrichtung manuell einzustellen, wobei beispielsweise einer Schalterstellung oder einer Kombination mehrerer Schalter der Auswahleinrichtung eine Länge entspricht. Durch diese Anpassung der Vergleichswerte ist es möglich, die Schaltpunkte (bzw. eine Betätigung der Schalteinrichtung) bei unterschiedlichen Längen gleichzuhalten. Bei Erfassung einer unzulässigen Länge ist es denkbar, Vergleichswerte vorzugeben, die einer zulässigen Länge entsprechen oder die Schalteinrichtung (bzw. die Anzeigeeinrichtung) derart zu betätigen, daß die gesamte Anlage (System) einen vorbestimmten, insbesondere einen ungefährdenden, Zustand einnimmt.Furthermore, it is provided that the at least one measuring point is designed as a tactile sensor. In one embodiment, this is a rubber hose (rubber profile), in which an electrical cable (measuring resistor RM) is integrated along, this sensor can be terminated on the input or output side with a resistor or a diode. Because the value of this resistance depends on the length of the rubber hose or the electrical cable, it is provided according to the invention to detect the voltage present at the measuring point, which represents a value proportional to the length. On the basis of this value, adjusted comparison values (minimum and maximum values) are specified, which are stored in a memory in the at least one microprocessor. This process can be repeated by the microprocessor, so that the length is queried at predetermined time intervals and can be carried out automatically when the comparison values change. As an alternative to this, it is conceivable to manually set the predefined length by means of the selection device, with a length corresponding, for example, to a switch position or a combination of several switches of the selection device. This adjustment of the comparison values makes it possible to keep the switching points (or actuation of the switching device) the same for different lengths. If an impermissible length is detected, it is conceivable to specify comparison values which correspond to a permissible length or to actuate the switching device (or the display device) in such a way that the entire system (system) assumes a predetermined, in particular a safe, state.

Figur 7 zeigt eine Ausgestaltung eines taktilen Sensors, wobei die eine zumindest aus den vorangegangenen Figuren bekannte Meßstelle 4 einen Lichtwellenleiter 13 aufweist. Dieser Lichtwellenleiter 13 ist in zumindest einem Teilbereich berührbar, so daß das von einer Lichtquelle 14, die in der Meßstelle 4 integriert ist, abgegebene Licht moduliert (verändert) wird, wobei diese Modulierung (Veränderung) von einer Empfangseinrichtung 15 und einer daran angeschlossenen Auswerteeinrichtung 16 festgestellt werden kann. Die Auswerteeinrichtung 16 ist wiederum elektrisch mit dem Mikroprozessor 1 verbunden, wobei der Innenwiderstand der Auswerteeinrichtung 16 den Meßwiderstand RM darstellt. In einer einfachen Ausgestaltung handelt es sich bei der Kombination der Empfangseinrichtung 15 und der Auswerteeinrichtung 16 um eine Fotodiode, die in Abhängigkeit des von der Lichtquelle 14 eingespeisten Lichtes und weiterhin in Abhängigkeit von der Berührung des Lichtwellenleiters 13 ihren Innenwiderstand (Meßwiderstand RM) verändert, wobei diese Veränderung des Widerstandes von dem Mikroprozessor 1 dedektierbar ist. Weiterhin ist es denkbar, daß in der Auswerteeinrichtung 16 ein AD-Wandler integriert ist, der das von der Empfangseinrichtung 15 abgegebene analoge Signale in digitale Signale umwandelt. Weiterhin ist in Figur 7 gezeigt, daß zumindest die Lichtquelle 14 mit dem Mikroprozessor 1 verbunden ist und von diesem aus steuerbar ist. Gleichzeitig kann diese Verbindung der Energieübertragung für die Lichtquelle 14 dienen. Die Steuerung durch den Mikroprozessor 1 hat den Vorteil, daß die Lichtquelle 14 nur dann in Betrieb gesetzt wird, wenn die gesamte Sicherheitseinrichtung in Betrieb ist. Auch kann aufgrund dieser Verbindung der Mikroprozessor erkennen, daß der taktile Sensor ein Lichtwellenleiter ist. Weiterhin ist es denkbar, zumindest einen Teilbereich des Lichtwellenleiters 13 mit einer Schutzhülle zu versehen oder in einem großflächigen oder großräumigen Bereich zu integrieren (z.B. in einer Matte), um die Fläche des taktilen Sensors zu vergrößern bzw. an vorgegebene konstruktive Gegebenheiten anzupassen. Die in Figur 7 gezeigte Meßstelle 4 ist entweder alleine an einem Mikroprozessor 1 betreibbar oder -analog zu der in Figur 2 gezeigten Ausgestaltung - zumindest zweifach an jeweils einem Mikroprozessor 1.1 und 1.2 oder in Ergänzung zu einer der im vorangegangenen beschriebenen Meßstellen betreibbar. Dies hat den Vorteil, daß sich das Anwendungsspektrum der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung erweitern läßt.FIG. 7 shows an embodiment of a tactile sensor, the one measuring point 4 known at least from the previous figures having an optical waveguide 13. This optical waveguide 13 can be touched in at least one partial area, so that the light emitted by a light source 14, which is integrated in the measuring point 4, is modulated (changed), this modulation (change) by a receiving device 15 and an evaluation device 16 connected to it can be determined. The evaluation device 16 is in turn electrically connected to the microprocessor 1, the internal resistance of the evaluation device 16 representing the measuring resistor RM. In a simple embodiment, the combination of the receiving device 15 and the evaluation device 16 is a photodiode, which changes its internal resistance (measuring resistor RM) depending on the light fed in by the light source 14 and also depending on the contact of the optical waveguide 13, whereby this change in resistance can be detected by the microprocessor 1. Furthermore, it is conceivable that an AD converter is integrated in the evaluation device 16 which converts the analog signals emitted by the receiving device 15 into digital signals. FIG. 7 also shows that at least the light source 14 is connected to the microprocessor 1 and can be controlled from the latter. At the same time, this connection can be used for energy transmission for the light source 14. The control by the microprocessor 1 has the advantage that the light source 14 is only put into operation when the entire safety device is in operation. This connection also allows the microprocessor to recognize that the tactile sensor is an optical fiber. Furthermore, it is conceivable to provide at least a partial area of the optical waveguide 13 with a protective cover or to integrate it in a large or large area (for example in a mat) in order to enlarge the area of the tactile sensor or to adapt it to predetermined structural conditions. The measuring point 4 shown in FIG. 7 can either be operated alone on a microprocessor 1 or, analogously to the embodiment shown in FIG. 2, can be operated at least twice on a microprocessor 1.1 and 1.2 or in addition to one of the measuring points described above. This has the advantage that the range of applications of the safety device according to the invention can be expanded.

Claims

Safety device, in particular for the protection of persons and / or objects, which has an evaluation unit provided with at least one measuring point associated with at least one electrical termination, the measuring point being designed in particular as a tactile sensor, which comprises at least one comparison device which can be emitted by the measuring point Signal can be fed and a switching device can be actuated depending on the signal,
characterized in that the evaluation unit is at least partially integrated in at least one microprocessor (1), the microprocessor being assigned a selection device (5, 5.1, 5.2) for determining control functions of the microprocessor (1, 1.1, 1.2) and being designed in this way that the electrical termination (RA, RM, D) is automatically recognizable.

Safety device according to claim 1,
characterized in that an electrical variable with which the at least one measuring point (4, 4.1, 4.2) can be acted upon can be controlled by the microprocessor (1, 1.1, 1.2).

Safety device according to claim 1 or 2,
characterized in that the electrical termination is a diode (D) and the microprocessor (1, 1.1, 1.2) is designed to detect the direction of the diode.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that a watchdog (6) is assigned to the microprocessor (1, 1.1, 1.2) for function monitoring.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the microprocessor (1, 1.1, 1.2) is designed to carry out a self-test independently.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the microprocessor (1, 1.1, 1.2) is designed to carry out a self-test which can be triggered manually.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the microprocessor (1, 1.1, 1.2) actuates a known display device (3) as a function of the signal that can be output by the measuring point (4, 4.1, 4.2).

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the safety device can be networked with a superordinate or secondary system via an interface.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that in the case of multichannel design, each microprocessor (1, 1.1, 1.2) is assigned at least one switching device (7, 7.1, 7.2).

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the electrical quantity can be generated in such a way that it has a positive level with respect to a mass of the voltage with which the safety device can be operated.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the at least one switching device (7.1, 7.2) can be actuated by the microprocessor (1, 1.1, 1.2) in such a way that a safety-relevant state can be set in the event that the measuring point (4, 4.1, 4.2) emits a signal or is reachable.

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the microprocessor (1, 1.1, 1.2) is assigned at least one monitoring device (10), in particular a mono-flop, on the output side, the monitoring device (10) acting on the at least one switching device (7.1, 7.2).

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the at least one switching device (7.1, 7.2), which in particular has a control transistor (11) and a relay (12), can be monitored by the microprocessor (1, 1.1, 1.2) and the monitoring device (10).

Safety device according to one of the preceding claims,
characterized in that the tactile sensor is an optical waveguide (13) to which a light source (14) is assigned at least on one side and a receiving and evaluating device (15, 16) on the same or on the opposite side, the internal resistance the evaluation device (16) represents the electrical termination and the microprocessor (1, 1.1, 1.2) is designed to detect the connection of an optical waveguide (13).