EP2208215A1 - Schaltanordnung und verfahren zum ansteuern eines elektromagnetischen relais - Google Patents

Schaltanordnung und verfahren zum ansteuern eines elektromagnetischen relais

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EP2208215A1
EP2208215A1 EP07846672A EP07846672A EP2208215A1 EP 2208215 A1 EP2208215 A1 EP 2208215A1 EP 07846672 A EP07846672 A EP 07846672A EP 07846672 A EP07846672 A EP 07846672A EP 2208215 A1 EP2208215 A1 EP 2208215A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
relay coil
switching
relay
switching device
switching devices
Prior art date
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Application number
EP07846672A
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English (en)
French (fr)
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EP2208215B1 (de
Inventor
Harald Kapp
Harald Strohmaier
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2208215A1 publication Critical patent/EP2208215A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2208215B1 publication Critical patent/EP2208215B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits

Definitions

  • Electromagnetic relays are usually used where, by means of a comparatively low current from a drive circuit, a comparatively larger current in a switching circuit is to be switched on or off.
  • the electromagnetic relay forms in this case a galvanic decoupling of the drive circuit and the switching circuit.
  • Electromagnetic relays are used for example in electrical protection devices for monitoring electrical energy supply networks to cause in the case of a fault (eg a short circuit) in the electrical energy supply network by closing the relay contacts of a so-called "command relay" a draw of an electrical circuit breaker and so interrupt the fault current.
  • a fault eg a short circuit
  • command relay a draw of an electrical circuit breaker
  • the relay coil is not only driven by a possibly fault-prone single switching device, but instead via two switching devices located in the current path of the relay coil.
  • the relay coil is only activated when both switching devices are closed at the same time.
  • a switching device is opened, the current flow through the relay coil is interrupted.
  • Such a switching arrangement is known for example from German Patent DE 44 09 287 Cl, from which a relay coil emerges, which lies with two switching devices in the form of transistors in a current path.
  • the invention has for its object to provide a circuit arrangement and a method of the type mentioned above, which allow a predictive review of the relay coil and the two switching devices to possibly occurred errors.
  • a switching arrangement of the type mentioned above in which the drive means for emitting test signals to the first and the second switching means is arranged, wherein the test signals are such that they do not the current state of the relay contacts influence; an input of a conversion device is acted upon by a measuring voltage which is tapped between a connection of the relay coil and one of the switching devices, wherein the conversion device is set up to convert the measurement voltage into a binary response signal; and with an output of the conversion device, a monitoring device is connected, which evaluates the course of the binary response signal during the transmission of the Prufsignale by the drive means and an error in the relay coil or one of
  • the particular advantage of the inventive switching arrangement is that a comparatively inexpensive examination of the correct function of the relay coil and the two switching devices is already possible if no faulty switching operation of the relay has yet been carried out. In this way, as it were, a forward check of the relay coil and the two switching devices can be performed for possible errors.
  • the two switching devices are semiconductor switches, in particular transistors. Such semiconductor switches can be switched on and off particularly quickly and with low switching powers.
  • a further advantageous embodiment of the inventive switching arrangement further provides that in the current path of the relay coil in each case between a terminal of the relay coil and a switching device, a terminal of a Dampfungskondensators is arranged. Due to the steaming effect of the capacitors, the course of the measuring voltage and thus the course of the binary response signal can be extended in time such that a particularly simple evaluation is possible.
  • a further advantageous embodiment of the switch arrangement according to the invention further provides that the conversion device has a voltage divider arranged parallel to the current path of the relay coil, whose voltage divider tap on the one hand is acted upon by the measuring voltage and on the other hand fed to a control input of a further switching device for obtaining the binary response signal becomes. In this way, a binary response signal from the measurement voltage can be generated without much circuit complexity.
  • the further switching device may be, for example, a semiconductor switch, in particular a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Field-effect transistors are driven by voltages and are therefore particularly suitable in the present case for the conversion of the measured voltage into a binary response signal.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the above-mentioned object is achieved by a method for driving an electromagnetic relay having a relay coil and relay contacts, wherein both switching devices are closed to produce a current flow through the relay coil and to interrupt a current flow through the relay coil both switching devices are opened, wherein the switching devices are arranged in a current path with the relay coil such that the first switching device is connected to a first terminal of the relay coil and the second switching device with a second terminal of the relay coil in connection, wherein in the inventive method Control device emits test signals to the two switching devices that do not affect the current state of the relay contacts; between a terminal of the relay coil and one of the switching devices, a measuring voltage is tapped; the measuring voltage is converted into a binary response signal; and an error in the relay coil or one of the two switching devices is displayed if the course of the binary response signal deviates from an expected course.
  • a check of the drive circuit of the electromagnetic relay can advantageously take place in a forward-looking manner.
  • time-delayed Pruf- signals are delivered to the two switching devices, which are shorter than a response time of the relay.
  • the time is regarded as the response time of the relay, which requires a magnetic field generated by the relay coil to react with sudden change in a voltage applied to the relay coil with a change in the switching state of the relay contacts.
  • the relay coil If, for example, the relay coil is switched off in the case of a completely constructed magnetic field, the magnetic field does not build up until a certain time delay has elapsed. Only when the magnetic field strength is no longer sufficient to hold the relay contacts in their previous position, the state of the relay contacts changes. If you switch back on the timely Relay coil, so the magnetic field builds up again and the relay contacts remain in their state without change.
  • a magnetic field of the relay coil in a sudden application of a voltage to the - previously de-energized - relay coil requires a certain amount of time until its magnetic field strength is sufficient to control the relay contacts. If the current flow is interrupted in good time, the state of the relay contacts does not change.
  • test signals must therefore be so short in terms of their duration that no change in the state of the relay contacts occurs due to the inertia of the magnetic field of the relay coil to be built up or reduced.
  • a check of the two switching devices and the relay coil for possible errors can be carried out with the method according to the invention both in the de-energized and in the current-carrying state of the relay coil.
  • a check in the de-energized state of the relay coil and the tap of the measuring voltage between the second terminal of the relay coil and the second switching device for example, be performed by the Pruf signals are issued in the following sequence:
  • a Prufsignal is delivered to the first switching device.
  • a check can be carried out according to an advantageous development in that the first switching device is permanently driven, while the second switching device is controlled via a pulsed test signal.
  • the time profile of the binary response signal can be compared, for example, continuously with the expected course.
  • a particularly advantageous embodiment of the inventive method provides that to determine whether an error in the relay coil or one of the switching devices is present, the binary response signal is compared to at least two characteristic times with the expected course, wherein between the characteristic times at least a change has occurred with respect to the state of at least one check signal.
  • the computing power required for the comparison of the monitoring device is kept relatively low, since the course of the binary response signal and the expected course in the simplest case only at two particularly characteristic times must be compared and thus a continuous comparison is not necessary.
  • the method according to the invention should be repeated at regular intervals.
  • test signals are emitted by the control device depending on the state of the relay contacts.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a general embodiment of a switching arrangement for actuating an electromagnetic relay
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a possible embodiment of a switching arrangement for actuating an electromagnetic relay
  • FIG. 3 shows a plurality of diagrams for explaining exemplary test signals and the measurement voltages and binary response signals produced thereby during a check in the currentless state of the relay coil
  • FIG. 4 shows a method flow diagram for explaining an exemplary embodiment of a check in the de-energized state of the relay coil
  • FIG. 5 shows a test signal sequence for monitoring in the current-carrying state of the relay coil
  • FIG. 6 shows a plurality of diagrams for explaining exemplary test signals and the resulting test signals
  • FIG. 7 shows a method flowchart for explaining an exemplary embodiment of a check in the current-carrying state of the relay coil.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a switching arrangement for actuating an electromagnetic relay.
  • a control circuit of the electromagnetic relay comprises in a current path 10 a series connection of a relay coil 11 with a first switching device 12a and a second switching device 12b, wherein the switching devices 12a and 12b are symbolized in Figure 1 only by way of example by mechanical switching devices.
  • the switching devices 12a and 12b may be formed by mechanical switches or semiconductor switches, such as transistors.
  • the high voltage level V + may be at 10 V while the low voltage level V- is at 0 V.
  • the first switching device 12a is connected to a first terminal IIa the relay coil 11 on the side of the high voltage level V + in conjunction, while the second switching means 12b on the side of the low voltage level V- with a second terminal IIb of the relay coil 11 is in communication.
  • the first and second switching devices 12a and 12b are connected to their drive inputs with a drive device 13 in connection. Via the drive device 13, the switching devices 12a and 12b can be switched on or off.
  • the drive device 13 is set up to supply test signals to the drive input of the first and the second switching devices 12a and 12b, as will be explained in more detail later.
  • a measuring voltage U mess is tapped off via a branch 14 and fed to a converting device 15.
  • the conversion device 15 is adapted to the measurement voltage U mess in a binary
  • Reply signal BS implement and deliver this at its output.
  • the binary response signal BS is fed to a monitoring device 16, which can exchange information with the control device 13.
  • the monitoring device 16 can either - as shown in FIG. 1 - form an independent unit or-in deviation from the representation in FIG. 1-can be integrated into the control device 13.
  • Both the driver 13 and the monitor 16 may include a microprocessor or other logic device (e.g., an ASIC) that controls their operation.
  • the measuring voltage ⁇ / me can also be arranged at the connection between the first switching device 12a and the first connection of the relay coil 11.
  • the sequence of the test signals described below for monitoring the current path 10 is in such a case correspondingly reversed to the two Distribute switching devices 12a and 12b, the error trap described below are also adapted accordingly.
  • a tapping of the measuring voltage U me "according to FIG. 1, that is to say between the second switching device 12b and the second connection of the relay coil 11, should be assumed.
  • a switching arrangement for driving an electromagnetic relay can be constructed, for example, as shown in FIG.
  • FIG. 1 For components corresponding to FIG. 1, the same reference numerals are used in FIG.
  • FIG. 2 shows a relay coil 11 which is connected on the high voltage level V + side to a first switching device 12a with its first connection IIa, while the second connection IIb of the relay coil 11 is on the low voltage V- side with a second switching device 12b communicates.
  • the switching devices 12a and 12b are shown in FIG. 2 as semiconductor switches in the form of transistors.
  • the core piece of the conversion device 15 forms a voltage divider 22, which for example consists of two ohmic resistors 22a and 22b. Between the two ohmic resistors 22a and 22b is apalssmaschinerabgriff 23, on the one hand with the branch 14 for the measuring voltage and on the other hand is in communication with a control input of a further switching device 24.
  • Another ohmic resistor 26 is used to adjust the voltage level of the binary response signal BS.
  • a terminal of a first Dampfungskondensators 27a is connected, which lies with its other terminal at the low voltage level V-. Accordingly, at the connection between the second switching device 12b and the second terminal IIb of the relay coil 11 is connected to its one terminal, a second Dampfungskondensator 27b, whose second terminal is also at the low voltage level V-.
  • the control device 13 initially serves to establish a current flow through the relay coil 1 or to interrupt it by simultaneously opening or closing the switching devices 12a and 12b.
  • a current flow through the relay coil 11 is produced, whereby a developed corresponding magnetic field in the relay coil 11 and from a certain magnetic field strength, causing a change in the state of the (not shown) relay contacts of the electromagnetic relay.
  • the control device 13 opens the two switching devices 12a and 12b, so that the magnetic field generated by the relay coil 11 degrades again. If the field strength generated by the magnetic field is no longer sufficient to hold the relay contacts in their position, they go over to their normal position, for example due to the action of a spring force.
  • the proper control of the relay coil 11 and thus of the arranged on the relay contacts switching circuit can no longer be guaranteed.
  • the electromagnetic relay is a command relay for driving an electric circuit breaker
  • such a malfunction can cause, for example, an unwanted tripping of the circuit breaker or a deliberate triggering of the circuit breaker can be prevented. Therefore, a check of the existing of the two switching devices 12a and 12b and the relay coil current path 10 takes place.
  • test signals P_A, P_B are output by the control device 13 to the switching devices 12a and 12b, which result in a change in the voltage level at the branch 14.
  • the voltage applied to this branch 14 measuring voltage U meiS is fed to the converting device 15, where it is in a binary Response signal BS is implemented.
  • the course of the binary response signal BS is compared by the monitoring device 16 with an expected course, and an error in the current path 10 is detected if the expected course and the actual course of the binary response signal BS differ from each other.
  • the monitoring device 16 is able to use the control device 13 to provide information, for example about the beginning of sending the check signals P__A, P_B to the two switching devices 12a and 12b to be informed.
  • a corresponding error message can be issued that informs an operator of a device in which the electromagnetic relay is installed, about the error.
  • the operator of the corresponding device can then replace the corresponding faulty module, even before it can lead to an actual malfunction of the electromagnetic relay.
  • a check of the current path 10 for possible errors can be carried out both in the currentless and in the current-carrying state of the relay coil and correspondingly switched off or switched relay contacts, without affecting the state of the relay contacts thereby.
  • FIG. 3 the course of the test signals P_A and PB are shown for this purpose in the two upper diagrams, while in the two upper diagrams
  • the following ten diagrams each on the left side of the measuring voltages applied to the branch 14, shown for the error-free case and for various error cases, while shown on the right side of each of the respective measured voltages resulting binary response signals for error-free case and for various error cases are.
  • a test signal P_B is first supplied to the second switching device 12b to start a test run.
  • This check signal P_B brings the second switching device 12b into its closed state.
  • the duration of the test signal P_B is in this case such that, even in the event that the first switching device 12a should be permanently short-circuited due to an error, the duration of a current flow resulting from the relay coil 11 has no effect on the state of the relay contacts.
  • the duration of the test signal P_B must therefore be less than the response time of the relay already explained earlier.
  • the duration of a test signal can be chosen between a lower and an upper limit, the lower limit indicating the time required to be used in the test Umsetzz worn 15 to generate a correct binary response signal and the upper limit should be at a sufficiently safe distance from the response time of the relay.
  • the possible range for the duration of the test signals may be between about 40 and about 200 ⁇ s.
  • the delivery of the test signal P_B to the second switching device 12b is ended again after such a short period of time has been selected, followed by a signal pause, during which no test signal is applied to the switching device. facilities 12a or 12b is delivered. Following the switching pause another Prufsignal P_A is delivered to the first switching device 12a, which causes a closing of the switching device 12a.
  • the test signal P_A must also be so short in terms of its duration that even if the second switching device 12b erroneously should be in a permanently short-circuited state, the state of the relay contacts is not affected. The duration of the test signal P_A must therefore also be below the response time of the relay.
  • test signal sequence of the test run is completed; after another pause another test run can be started. For example, it can be provided that a renewed test run is initiated every 250 ⁇ s.
  • the measurement voltage U ⁇ e " s is on a mean voltage level predetermined by the voltage divider 22.
  • the binary response signal BS k0 " is at a high level, since the measurement voltage ⁇ "* is sufficient for the further switching device 24 effetzuêtn.
  • the switching device 12b is closed and the measurement voltage
  • the binary response signal is transmitted to the monitoring device 16, which compares the course of the binary response signal with an expected course.
  • Such a comparison can either be carried out continuously during the entire test run or it can be discontinuous only at certain characteristic times in order to save the computation capacity of the monitoring device and to be insensitive to insignificant deviations of the binary response signal from the expected curve Errors in rung 10 were suggestive.
  • Pruf bornlaufs a binary response signal BS F] which is permanently at the high level.
  • the monitoring device 16 With discontinuous consideration at the times ti and t 2 , the monitoring device 16 detects a deviation of the binary at the time ti
  • the monitoring device 16 closes on a
  • Error in the current path 10 and outputs an error signal to warn the operator of an electrical device containing the electromagnetic relay.
  • the fault case F2 is to be considered that the second switching device 12b is permanently short-circuited, so that a current flow through the switching device 12b is constantly possible.
  • the voltage applied to the branch 14 for this case U TM M is already before the start of the Pruf bornlaufes because of the shorted switching device 12b at the low voltage level V-. Switching on the test signal P_B has no influence on this, since the switching device is in the opened state anyway. Consequently, the resulting binary response signal BS h2 is permanently at its low level before the beginning of the test run as well as during the delivery of the test signal P_B.
  • the monitoring device 16 is supplied with a permanently low-level binary response signal BS F2 in this error case F2.
  • a deviation is detected at the time t 2 , where the binary response signal BS 12 is at a low level instead of the expected high level.
  • the monitoring device 16 therefore emits an error signal for indicating a fault in the current path 10.
  • the next fault F3 includes the two faults that the switching device 12a permanently locks or a line break in the relay coil 11 is present (or both), so that a current flow through the relay coil 11 is not possible.
  • the fault case F4 should be considered that the first switching device 12a permanently short-circuited is.
  • the measurement voltage C / TM starts already at the high voltage level V + before the start of the test run. Accordingly, the binary response signal BS 1 "4 is at the high level
  • Output of the test signal P_B closes the second switching device 12b and thus lowers the voltage level at the branch 14 to the low voltage level V-. This jump can be recognized correspondingly on the course of the measuring voltage U m ' 4 ss and also on the resulting binary response signal BS r4 .
  • Termination of the test signal P_B blocks the second switching device 12b again, so that the capacitors 27a and 27b are charged very quickly via the permanently short-circuited switching device 12a to the high voltage level V +.
  • the binary response signal BS 14 thus jumps back to the high level already in the signal pause.
  • a delivery of the test signal P_A to the first switching device 12a consequently no longer has any effect on the measuring voltage U F4 SS and the resulting binary response signal BS F4 , since the first switching device 12a is permanently short-circuited anyway and the branch 14 is already at the high voltage level V + located.
  • the Uberwachungsemcardiide 16 is thus supplied in this case error of the course shown in Figure 3 of the binary response signal BS h4 .
  • the monitoring device 16 detects a deviation of the binary response signal BS F4 from the expected course at time ti and outputs an error signal.
  • test start the test signal P_B is first output from the drive device 13 to the second switching device 12b according to step 40.
  • a certain time duration for example 40 ⁇ s
  • P_B is again switched off in step 43.
  • a predetermined time duration for example 40 ⁇ s
  • Step 44 checks to see if the binary response signal is at the expected low level (denoted as "0" in Figure 4), if not, then an error message is output, but if the check in step 44 indicates that the binary response signal is on the the test device PA is turned on in step 45.
  • the test signal P_A is maintained in step 46 for a predetermined period of time, for example 40 ⁇ s again, before being checked by the monitoring device 16 in step 47, whether the binary response signal is at the expected high level (the high level is exemplified by "1" in Figure 4). If a deviation of the binary response signal is detected, an error message is again output. If a correct binary response signal is detected, the test signal P_A is turned off in a next step 48 and the test run is successfully completed ("TEST OK").
  • test procedure can be initiated again with activation of the sequence "TEST start" in order to ensure a permanent check of the current path 10.
  • sequence "TEST start” the sequence "TEST start" in order to ensure a permanent check of the current path 10.
  • the monitoring of the current path 10 for the case of a (wanted) current-carrying relay coil 11 will now be illustrated with reference to FIGS. 5 to 7. Again, the requirement that the check must have no influence on the state of the relay contacts applies again.
  • a so-called pulse-width-modulated holding current can be driven through the relay coil 11 which, averaged over time, produces less power (and thus also less power dissipation in the relay coil) and is sufficient to supply the relay contacts in their activated state.
  • the inertia of the electromagnetic relay is exploited, since the magnetic field in the relay coil 11 - as described above - has degraded so far only after a certain response time that the relay contacts were switched back to their deactivated state, so that with a correspondingly short pulsation, this Talk time is always below and the relay contacts permanently in their activated state.
  • the already pulsed activation of the second switching device 12b is advantageously used as a pulsed test signal PB for monitoring the corresponding measuring voltage U mes at the branch 14.
  • the resulting correct course of the measuring voltage U mus and the resulting correct course of the binary response signal BS corr ' is shown in FIG. 6 in the two diagrams in the second line.
  • the course of the measuring voltage UZ k l 'and the binary response signal BS corr ' will be explained with reference to FIG.
  • the switching device 12a is in its closed state at the beginning of the checking sequence, while the switching device 12b is disabled due to the missing check signal P_B.
  • the high voltage level V + which controls the further switching device 24, is established causes and the binary response signal BS corr 'thus halted at a high level.
  • the test signal P_B is output, the then closed switching device 12b pulls the measuring voltage on the branch 14 to the lower voltage level V- since here the lower resistance 22b of the voltage divider 22 is bridged. Accordingly, both the measuring voltage U ⁇ 'and the resulting binary response signal BS korr ' abruptly decrease. As long as the test signal P_B is output, the measuring voltage at the low voltage level V and the binary response signal BS corr ' remain at the low level.
  • Termination of the test signal P_B blocks the second switching device 12b again.
  • an overvoltage is induced by the sudden interruption of the current flow and the therefore degrading magnetic field, which is a current flow through the resistor 25a and the diode
  • the switching device 12a Since the switching device 12a is kept permanently in its closed state by the delivery of a continuous test signal P_A anyway, a state of the first switching device 12a permanently short-circuited by an error can not be detected by means of the test sequence when the relay coil 11 is current-carrying. However, since this would initially lead to any malfunction of the electromagnetic relay - the first switching device 12a should be permanently short-circuited anyway - the undetectability of such a fault is not a disadvantage of the test run. Such an error was in the above-described review in the de-energized state of the relay coil it can easily be ⁇ known. First, the error case F5 should be treated so that the second switching device 12b is in a permanently locked state.
  • the branch 14 would remain permanently at the high voltage level V + by the intentionally short-circuited switching device 12a. Since outputting the test signal P_B due to the faulty permanently locked second switching device 12b has no influence on the switching state of this second switching device 12b, the measuring voltage f / v at the branch 14 remains independent of the state of the test signal PB at the high voltage level V +. The resulting binary response signal BS F5 thus remains continuously at the high level, so that the monitoring device 16 detects a deviation of the course of the binary response signal BS FS from the expected course. In a discontinuous view of the
  • BS FS which is high instead of low, and may generate an error signal.
  • the error case F6 is to be dealt with that the second switching device 12b is permanently short-circuited.
  • the measuring voltage ⁇ / ⁇ w is independent of the test signal PB at the low voltage level V-, so that the resulting binary response signal BS F6 remains permanently at a low level.
  • the monitoring device 16 can be used in both continuous and discontinuous monitoring of the course of the binary response. Signal thus determine a deviation from the expected course; in a discontinuous view, the monitoring device 16 detects a low level of the binary response signal BS F6 at time t 4 instead of an expected high level, so that an error signal can be output.
  • the fault F7 should be considered that either the relay coil 11 has a line break or the first switching device 12a permanently locks.
  • the measuring voltage U m r e ⁇ ss starts at the branch 14 initially at a set via the voltage divider 22 average voltage level, since the second switching device 12 b blocks the flow of current.
  • the binary response signal BS fl thus starts at a high level.
  • the measuring voltage UJ ' iS at the branch 14 is pulled to the low voltage level V-. This also results in a decrease of the binary response signal BS 11 to the low level.
  • the measuring voltage U ⁇ remains at the low voltage level V- as long as the test signal PB holds the second switching device 12b in the closed state.
  • the steaming capacitor 27b (in the case of a line break in the relay coil 11) or both steaming capacitors (with the first switching device 12a permanently locked) recharge to the average voltage level through the upper resistor 22a of the voltage divider 22.
  • the monitoring device 16 thus detects a Deviation of the binary response signal BS F1 from the expected
  • the monitor 16 detects a low level at time t 4 instead of an expected high level of the binary response signal and may issue an error signal.
  • FIG. 7 shows the sequence of the test passage in the case of a relay coil 11 through which current flows, in the event of a discontinuous monitoring of the binary response signal at the times t 3 and t 4 .
  • the test signal P_B is turned on in a first step 71. After waiting for a short period of time in step 72, a check is made in step 73 as to whether the binary response signal BS has reached a low level ("0").
  • step 72 only has to be dimensioned so long that the response of the binary response signal BS to the second switching device 12b switched on by the test signal P_B can be detected correctly.
  • step 73 If a deviation of the binary response signal BS from the expected low level is detected in step 73 at time t 3 , an error message is output. If, however, the binary response signal BS corresponds to the expected course in step 73, the test signal P_B is switched off again in step 74 after the expiry of a time period sufficient for the generation of the necessary holding current, and a further short period of time is waited in step 76, which is dimensioned such that a reaction of the binary response signal is detectable. In step 77, it is checked whether the binary response signal BS is at the expected high level. If this is not the case, an error is again output. However, if the binary response signal is at the expected high level, the test run is successfully completed and can be restarted after a predetermined period of time.
  • the monitoring device 16 Due to the enabled information exchange between the control device 13 and the monitoring device 16, it is possible for the monitoring device 16 to include the expected course of the binary response signal matching the respective desired state of the relay coil 11 (either currentless or current flowing through) in its check.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Ansteuern eines eine Relaisspule (11) und Relaiskontakte aufweisenden elektromagnetischen Relais, bei der in einem Strompfad (10) mit der Relaisspule (11) zwei Schalteinrichtungen (12a, 12b) angeordnet sind. Es ist eine Ansteuereinrichtung (13) vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, zum Herstellen eines Stromflusses durch die Relaisspule (11) beide Schalteinrichtungen (12a, 12b) zu schließen und zum Unterbrechen eines Stromflusses durch die Relaisspule (11) beide Schalteinrichtungen (12a, 12b) zu öffnen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben. Um eine solche Schaltanordnung so auszubilden, dass eine vorausschauende Überprüfung der Relaisspule (11) und der beiden Schalteinrichtungen (12a, 12b) auf Fehler möglich ist, wird vorgeschlagen, dass die Ansteuereinrichtung (13) zum Aussenden von Prüfsignalen (P_A, P_B) an die erste und die zweite Schalteinrichtung (12a, 12b) eingerichtet ist. Eine Umsetzeinrichtung (15) ist mit einer Messspannung ( Umess ) beaufschlagt, die in ein binäres Antwortsignal (BS) umgesetzt wird. Ein Fehler in der Relaisspule (11) oder einer der Schalteinrichtungen (12a, 12b) wird anzeigt, wenn der Verlauf des binären Antwortsignals (BS) von einem erwarteten Verlauf abweicht. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais.

Description

Beschreibung
Schaltanordnung und Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Ansteuern eines eine Relaisspule und Relaiskontakte aufweisenden elektromagnetischen Relais, bei der in einem Strompfad mit der Relaisspule zwei Schalteinrichtungen derart angeordnet sind, dass eine erste Schalteinrichtung mit einem ersten An- schluss der Relaisspule und eine zweite Schalteinrichtung mit einem zweiten Anschluss der Relaisspule in Verbindung steht; es ist eine Ansteuereinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, zum Herstellen eines Stromflusses durch die Re- laisspule beide Schalteinrichtungen zu schließen und zum Unterbrechen eines Stromflusses durch die Relaisspule beide Schalteinrichtungen zu offnen. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais.
In elektrischen Geraten werden zur Durchfuhrung von gesteuerten Schalthandlungen häufig elektromagnetische Relais eingesetzt. Elektromagnetische Relais bestehen üblicherweise aus einer Relaisspule und zumindest einem Paar elektrischer Re- laiskontakte . Wird an die Relaisspule ein elektrischer Strom angelegt, so wird um die Relaisspule ein Magnetfeld erzeugt, wodurch - bei selbstoffnenden Relais - ein Schließen der Relaiskontakte bewirkt wird, so dass ein Stromfluss über die Relaiskontakte möglich ist. Wird der durch die Relaisspule fließende Strom wieder unterbrochen, so wird der bewegliche Teil der Relaiskontakte beispielsweise mittels einer Federeinrichtung in seine Ausgangslage zuruckbewegt , was ein Offnen der Relaiskontakte bewirkt und den Stromfluss über diese unterbricht. Bei selbstschließenden Relais sind die Kontakte im stromlosen Zustand der Relaisspule geschlossen und im stromdurchflossenen Zustand geöffnet.
Elektromagnetische Relais werden üblicherweise dort einge- setzt, wo mittels eines vergleichsweise geringen Stromes aus einem Ansteuerstromkreis ein vergleichsweise größerer Strom in einem Schaltstromkreis ein- oder ausgeschaltet werden soll. Das elektromagnetische Relais bildet in diesem Fall eine galvanische Entkopplung des Ansteuerstromkreises und des Schaltstromkreises.
Elektromagnetische Relais werden beispielsweise in elektrischen Schutzgeraten zur Überwachung elektrischer Energieversorgungsnetze eingesetzt, um im Falle eines Fehlers (z.B. eines Kurzschlusses) in dem elektrischen Energieversorgungsnetz durch Schließen der Relaiskontakte eines sogenannten „Kommandorelais" eine Auslosung eines elektrischen Leistungsschalters zu veranlassen und so den Fehlerstrom zu unterbrechen. Beim Einsatz von elektromagnetischen Relais in solchen sicherheitsrelevanten Gebieten ist es von größter Wichtigkeit, ein ungewolltes Ein- oder Ausschalten sicher zu verhindern, um einerseits eine große Sicherheit im Fehlerfall zu gewahrleisten und andererseits kostentrachtige Fehlauslosungen zu vermeiden.
Um eine Überwachung des Zustandes der Relaiskontakte vorzunehmen, bietet es sich zunächst an, ihren tatsachlichen Zustand, d.h. geöffnet oder geschlossen, an die Ansteuereinrichtung der Relaisspule zuruckzukoppeln . Bei einer Abwei- chung zwischen dem Soll- und dem Istzustand der Relaiskontakte wird auf einen Fehler in der Relaisansteuerung geschlossen . Eine solche Überwachung ist jedoch vergleichsweise aufwendig, weil hierbei die von dem Relais erreichte galvanische Entkopplung zwischen Ansteuerstromkreis und Schaltstromkreis zur Ruckkopplung der Information über den Zustand der Relaiskon- takte überschritten werden muss. Außerdem lasst sich ein Fehler hierbei nur dann erkennen, wenn er bereits eingetreten ist, also die Relaiskontakte bereits einen ungewunschten Zustand eingenommen haben. Eine vorausschauende Überwachung ist nicht möglich.
Daher wurden Bestrebungen vorgenommen, den Ansteuerstromkreis der Relaisspule möglichst fehlersicher auszugestalten. Fehler können bei Schalteinrichtungen beispielsweise durch ein Verschmelzen der Schaltkontakte durch eine zu hohe Schaltleis- tung oder zu hohe Temperatur entstehen, so dass die entsprechende Schalteinrichtung dauerhaft kurzgeschlossen ist. Bei Halbleiterschaltern, wie z.B. Transistoren, ist ein ahnlicher Effekt als ein sogenanntes „Durchlegieren" der Anschlüsse des Halbleiterschalters bekannt. Ebenso kann es sowohl bei mecha- nischen Schalteinrichtungen als auch bei Halbleiterschaltern vorkommen, dass sie aufgrund eines internen Fehlers den Stromfluss dauerhaft sperren. Ferner kann auch bei der Relaisspule selbst ein Fehler auftreten, bei dem z.B. durch Leitungsbruch kein Stromfluss durch die Relaisspule mehr mog- lieh ist.
Zur möglichst fehlersicheren Ausgestaltung des Ansteuerstromkreises wird die Relaisspule nicht nur über eine ggf. fehler- anfallige einzige Schalteinrichtung angesteuert, sondern stattdessen über zwei im Strompfad der Relaisspule liegende Schalteinrichtungen. Die Relaisspule wird nur dann angesteuert, wenn beide Schalteinrichtungen gleichzeitig geschlossen sind. Sobald eine Schalteinrichtung geöffnet ist, wird der Stromfluss durch die Relaisspule unterbrochen. Hierdurch wird eine relativ große Zuverlässigkeit der Ansteuerung gegen ungewolltes Aktivieren der Relaisspule erreicht, da eine schadhafte, dauerhaft kurzgeschlossene Schalteinrichtung allein keine ungewollte Aktivierung der Relaisspule bewirken kann. Eine solche Schaltanordnung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 44 09 287 Cl bekannt, aus der eine Relaisspule hervorgeht, die mit zwei Schalteinrichtungen in Form von Transistoren in einem Strompfad liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, die eine vorausschauende Überprüfung der Relaisspule und der beiden Schalteinrichtungen auf ggf. aufgetretene Fehler erlauben.
Diese Aufgabe wird bezuglich der Schaltanordnung durch eine Schaltanordnung der eingangs genannten Art gelost, bei der die Ansteuereinrichtung zum Aussenden von Prufsignalen an die erste und die zweite Schalteinrichtung eingerichtet ist, wo- bei die Prufsignale derart beschaffen sind, dass sie den momentanen Zustand der Relaiskontakte nicht beeinflussen; ein Eingang einer Umsetzeinrichtung mit einer Messspannung beaufschlagt ist, die zwischen einem Anschluss der Relaisspule und einer der Schalteinrichtungen abgegriffen wird, wobei die Um- Setzeinrichtung zum Umsetzten der Messspannung in ein binares Antwortsignal eingerichtet ist; und mit einem Ausgang der Umsetzeinrichtung eine Überwachungseinrichtung verbunden ist, die wahrend des Aussendens der Prufsignale durch die Ansteuereinrichtung den Verlauf des binaren Antwortsignals auswer- tet und einen Fehler in der Relaisspule oder einer der
Schalteinrichtungen anzeigt, wenn der Verlauf des binaren Antwortsignals von einem erwarteten Verlauf abweicht. Der besondere Vorteil der erfindungsgemaßen Schaltanordnung besteht darin, dass eine vergleichsweise unaufwendige Überprüfung der korrekten Funktion der Relaisspule und der beiden Schalteinrichtungen bereits dann möglich ist, wenn noch keine fehlerhafte Schalthandlung des Relais durchgeführt worden ist. Auf diese Weise kann sozusagen vorausschauend eine Überprüfung der Relaisspule und der beiden Schalteinrichtungen auf mögliche Fehler durchgeführt werden. „Vorausschauend" bedeutet in diesem Zusammenhang also, dass eine Überprüfung der Funktionsfahigkeit stattfinden kann, ohne eine Schalthandlung der Relaiskontakte herbeizufuhren. Hierzu wird in vergleichsweise unaufwandiger Weise nur ein einziges Messsignal in Form der Messspannung abgegriffen und überwacht. Eine Fehlfunktion der beiden Schalteinrichtungen oder der Relais- spule lasst sich vorteilhaft sowohl bei eingeschaltetem als auch bei ausgeschaltetem Zustand der Relaisspule erreichen, indem die beiden Schalteinrichtungen mit Prufsignalen beaufschlagt werden, die den momentanen Zustand der Relaiskontakte jedoch nicht beeinflussen.
Wird bei der Überwachung ein Fehler in einer der Schalteinrichtungen oder in der Relaisspule entdeckt, so kann ein Betreiber eines Gerätes, in das das elektromagnetische Relais eingebaut ist - beispielsweise der Betreiber eines entspre- chenden elektrischen Schutzgerates - über eine diesbezügliche Fehlermeldung informiert werden, so dass er ein Auswechseln der das Relais und seine Ansteuerschaltung tragenden Baugruppe veranlassen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform ist vorgesehen, dass die beiden Schalteinrichtungen Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren, sind. Solche Halbleiterschalter können besonders schnell und mit geringen Schaltleistungen em- und ausgeschaltet werden. Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsge- maßen Schaltanordnung sieht ferner vor, dass im Strompfad der Relaisspule jeweils zwischen einem Anschluss der Relaisspule und einer Schalteinrichtung ein Anschluss jeweils eines Dampfungskondensators angeordnet ist. Durch die dampfende Wirkung der Kondensatoren kann der Verlauf der Messspannung und damit der Verlauf des binaren Antwortsignals derart zeitlich gestreckt werden, dass eine besonders einfache Auswertung mog- lieh ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsge- maßen Schalteranordnung sieht ferner vor, dass die Umsetzeinrichtung einen parallel zu dem Strompfad der Relaisspule an- geordneten Spannungsteiler aufweist, dessen Spannungsteilerabgriff einerseits mit der Messspannung beaufschlagt ist und andererseits zur Gewinnung des binaren Antwortsignals einem Ansteuereingang einer weiteren Schalteinrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise kann ohne großen Schaltungsaufwand ein binares Antwortsignal aus der Messspannung erzeugt werden.
Bei der weiteren Schalteinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Halbleiterschalter, insbesondere einen MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) handeln. Feldeffekttransistoren werden über Spannungen angesteuert und eignen sich daher im vorliegenden Fall für die Umsetzung der Messspannung in ein binares Antwortsignal besonders gut.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Ansteuern eines eine Relaisspule und Relaiskontakte aufweisenden elektromagnetischen Relais gelost, bei dem zum Herstellen eines Stromflusses durch die Relaisspule beide Schalteinrichtungen geschlossen werden und zum Unterbrechen eines Stromflusses durch die Relaisspule beide Schalteinrichtungen geöffnet werden, wobei die Schalteinrichtungen in einem Strompfad mit der Relaisspule derart angeordnet sind, dass die erste Schalteinrichtung mit einem ersten Anschluss der Relaisspule und die zweite Schaltein- richtung mit einem zweiten Anschluss der Relaisspule in Verbindung steht, wobei bei dem erfindungsgemaßen Verfahren die Ansteuereinrichtung Prüfsignale an die beiden Schalteinrichtungen abgibt, die den momentanen Zustand der Relaiskontakte nicht beeinflussen; zwischen einem Anschluss der Relaisspule und einer der Schalteinrichtungen wird eine Messspannung abgegriffen; die Messspannung wird in ein binares Antwortsignal umgesetzt; und ein Fehler in der Relaisspule oder einer der beiden Schalteinrichtungen wird angezeigt, wenn der Verlauf des binaren Antwortsignals von einem erwarteten Verlauf ab- weicht. Mit dem beschriebenen Verfahren kann in vorteilhafter Weise vorausschauend eine Überprüfung des Ansteuerstromkreises des elektromagnetischen Relais stattfinden.
Als vorteilhafte Weiterbildung wird es zudem angesehen, wenn im geöffneten Zustand der Relaiskontakte zeitversetzt Pruf- signale an die beiden Schalteinrichtungen abgegeben werden, die kürzer sind als eine Ansprechzeit des Relais. Hierbei wird als Ansprechzeit des Relais diejenige Zeit angesehen, die ein von der Relaisspule erzeugtes Magnetfeld beno- tigt, um bei sprunghafter Veränderung einer an der Relaisspule anliegenden Spannung mit einer Veränderung des Schaltzustandes der Relaiskontakte zu reagieren.
Wird beispielsweise bei einem vollständig aufgebauten Magnet- feld die Relaisspule abgeschaltet, so baut sich das Magnetfeld erst mit einer gewissen Zeitverzogerung ab. Erst wenn die Magnetfeldstarke nicht mehr ausreicht, die Relaiskontakte in ihrer bisherigen Position zu halten, ändert sich der Zustand der Relaiskontakte. Schaltet man rechtzeitig wieder die Relaisspule ein, so baut sich das Magnetfeld wieder auf und die Relaiskontakte verharren ohne Änderung in ihrem Zustand.
Im umgekehrten Fall benotigt ein Magnetfeld der Relaisspule bei einem sprunghaften Anlegen einer Spannung an die - zuvor stromlose - Relaisspule eine gewisse Zeitdauer, bis seine Magnetfeldstarke ausreicht, die Relaiskontakte anzusteuern. Wird der Stromfluss rechtzeitig wieder unterbrochen, so ändert sich der Zustand der Relaiskontakte nicht.
Die Prufsignale müssen daher hinsichtlich ihrer Zeitdauer so kurz beschaffen sein, dass durch die Trägheit des sich auf- oder abbauenden Magnetfeldes der Relaisspule keine Änderung des Zustandes der Relaiskontakte eintritt.
Eine Überprüfung der beiden Schalteinrichtungen und der Relaisspule auf mögliche Fehler lasst sich mit dem erfindungs- gemaßen Verfahren sowohl im stromlosen als auch im strom- durchflossenen Zustand der Relaisspule durchfuhren.
Konkret kann eine Überprüfung im stromlosen Zustand der Relaisspule und beim Abgriff der Messspannung zwischen dem zweiten Anschluss der Relaisspule und der zweiten Schalteinrichtung beispielsweise durchgeführt werden, indem die Pruf- Signale in folgender Abfolge abgegeben werden:
a) ein Prufsignal wird an die zweite Schalteinrichtung abgegeben;
b) wahrend einer Signalpause wird kein Prufsignal abgegeben;
c) ein Prufsignal wird an die erste Schalteinrichtung abgegeben . Beim Abgriff der Messspannung zwischen dem ersten Anschluss der Relaisspule und der ersten Schalteinrichtung ist die Verteilung der Prufsignale auf die Schalteinrichtungen entspre- chend umzukehren.
Im stromdurchflossenen Zustand der Relaisspule kann eine Überprüfung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgen, indem die erste Schalteinrichtung dauerhaft angesteuert wird, wahrend die zweite Schalteinrichtung über ein gepulstes Pruf- signal angesteuert wird.
Der zeitliche Verlauf des binaren Antwortsignals kann beispielsweise kontinuierlich mit dem erwarteten Verlauf vergli- chen werden. Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens sieht allerdings vor, dass zur Bestimmung, ob ein Fehler in der Relaisspule oder einer der Schalteinrichtungen vorliegt, das binare Antwortsignal zu zumindest zwei charakteristischen Zeitpunkten mit dem erwarte- ten Verlauf verglichen wird, wobei zwischen den charakteristischen Zeitpunkten zumindest eine Änderung hinsichtlich des Zustands mindestens eines Prufsignals stattgefunden hat. Bei dieser Ausfuhrungsform wird die für den Vergleich benotigte Rechenleistung der Uberwachungseinrichtung relativ gering gehalten, da der Verlauf des binaren Antwortsignals und der erwartete Verlauf im einfachsten Fall nur an zwei besonders charakteristischen Zeitpunkten miteinander verglichen werden müssen und folglich ein kontinuierlicher Vergleich nicht notig ist. Da eine hundertprozentige Deckungsgleichheit des bi- naren Antwortsignals und des erwarteten Verlaufs üblicherweise ohnehin nur schwer zu erreichen sein wird, besteht ein weiterer Vorteil dieser Ausfuhrungsform darin, dass bei sinnvoller Wahl der betrachteten Zeitpunkte - nämlich in ausreichendem Anstand zu denjenigen Zeitpunkten, zu denen eine Ver- anderung der Prufsignale stattfindet - unbedeutende Abweichungen zwischen dem Verlauf des binaren Antwortsignals und dem erwarteten Verlauf nicht zu einer Fehlermeldung fuhren.
Um eine standige Überwachung der beiden Schalteinrichtungen und der Relaisspule auf möglich Fehler vornehmen zu können, sollte das erfindungsgemaße Verfahren in regelmäßigen Zeitabstanden wiederholt werden.
Vorteilhafterweise werden von der Ansteuereinrichtung je nach Zustand der Relaiskontakte unterschiedliche Prufsignale abgegeben .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausfuhrungsbei- spielen naher erläutert. Hierzu zeigen
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer allgemeinen Ausfuhrungsform einer Schaltanordnung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais,
Figur 2 ein Schaltbild einer möglichen Ausfuhrungsform einer Schaltanordnung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais,
Figur 3 mehrere Diagramme zur Erläuterung von beispielhaften Prufsignalen und die hierdurch hervorgerufenen Messspannungen und binaren Antwortsignale bei einer Überprüfung im stromlosen Zustand der Relaisspule,
Figur 4 ein VerfahrensablaufSchema zur Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispiels einer Überprüfung im stromlosen Zustand der Relaisspule, Figur 5 eine Prüfsignalfolge für eine Überwachung im strom- durchflossenen Zustand der Relaisspule,
Figur 6 mehrere Diagramme zur Erläuterung von beispielhaf- ten Prufsignalen und die hierdurch hervorgerufenen
Messspannungen und binaren Antwortsignale bei einer Überprüfung im stromdurchflossenen Zustand der Relaisspule und
Figur 7 ein VerfahrensablaufSchema zur Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispiels einer Überprüfung im stromdurchflossenen Zustand der Relaisspule.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausfuh- rungsbeispiels einer Schaltanordnung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Relais. Ein Ansteuerstromkreis des elektromagnetischen Relais umfasst in einem Strompfad 10 eine Reihenschaltung einer Relaisspule 11 mit einer ersten Schalteinrichtung 12a sowie einer zweiten Schalteinrichtung 12b, wobei die Schalteinrichtungen 12a und 12b in Figur 1 lediglich beispielhaft durch mechanische Schalteinrichtungen symbolisiert sind. Die Schalteinrichtungen 12a und 12b können durch mechanische Schalter oder Halbleiterschalter, wie beispielsweise Transistoren, gebildet sein.
Mit „V+" und „V-„ ist ein hohes bzw. niedriges Spannungsniveau angedeutet. Beispielsweise kann das hohe Spannungsniveau V+ bei 10 V liegen, wahrend das niedrige Spannungsniveau V- bei 0 V liegt. Die erste Schalteinrichtung 12a steht mit einem ersten Anschluss IIa der Relaisspule 11 auf der Seite des hohen Spannungsniveaus V+ in Verbindung, wahrend die zweite Schalteinrichtung 12b auf der Seite des niedrigen Spannungsniveaus V- mit einem zweiten Anschluss IIb der Relaisspule 11 in Verbindung steht. Die erste und die zweite Schalteinrichtung 12a und 12b stehen mit ihren Ansteuereingangen mit einer Ansteuereinrichtung 13 in Verbindung. Über die Ansteuereinrichtung 13 können die Schalteinrichtungen 12a und 12b ein- oder ausgeschaltet werden. Die Ansteuereinrichtung 13 ist zur Abgabe von Prufsigna- len an die Ansteuereingange der ersten und der zweiten Schalteinrichtung 12a und 12b eingerichtet, wie spater naher erläutert werden wird.
An der Verbindung des zweiten Anschlusses IIb der Relaisspule 11 mit der zweiten Schalteinrichtung 12b wird über einen Abzweig 14 eine Messspannung Umess abgegriffen und einer Umsetzeinrichtung 15 zugeführt. Die Umsetzeinrichtung 15 ist dazu eingerichtet, die Messspannung Umess in ein binares
Antwortsignal BS umzusetzen und dieses an ihrem Ausgang abzugeben. Das binare Antwortsignal BS wird einer Uberwachungs- emrichtung 16 zugeführt, die mit der Ansteuereinrichtung 13 Informationen austauschen kann. Die Uberwachungsemrichtung 16 kann entweder - wie in Figur 1 dargestellt - eine eigen- standige Einheit bilden oder aber - abweichend von der Darstellung in Figur 1 - in die Ansteuereinrichtung 13 integriert sein. Sowohl die Ansteuereinrichtung 13 als auch die Uberwachungsemrichtung 16 können einen Mikroprozessor oder einen anderen Logikbaustein (z.B. einen ASIC) aufweisen, der die ihre Funktionsweise steuert.
Abweichend zur Darstellung in Figur 1 kann die Messspannung £/me„ auch an der Verbindung zwischen der ersten Schalteinrichtung 12a und dem ersten Anschluss der Relaisspule 11 angeordnet sein. Die im folgenden beschriebene Abfolge der Prufsignale zur Überwachung des Strompfades 10 ist in einem solchen Fall entsprechend umgekehrt auf die beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b zu verteilen, die unten beschriebenen Fehlerfalle sind ebenfalls entsprechend anzupassen. Im den folgenden Beispielen soll jedoch von einem Abgriff der Messspannung Ume„ gemäß Figur 1, also zwischen der zweiten Schalteinrichtung 12b und dem zweiten Anschluss der Relaisspule 11 ausgegangen werden.
In einer möglichen konkreteren Ausführungsform kann eine Schaltanordnung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Re- lais beispielsweise wie in Figur 2 gezeigt aufgebaut sein. Für der Figur 1 entsprechende Komponenten werden in Figur 2 dieselben Bezugszeichen verwendet.
In Figur 2 ist eine Relaisspule 11 gezeigt, die auf der Seite des hohen Spannungsniveaus V+ mit ihrem ersten Anschluss IIa mit einer ersten Schalteinrichtung 12a verbunden ist, wahrend der zweite Anschluss IIb der Relaisspule 11 auf der Seite des niedrigen Spannungsniveaus V- mit einer zweiten Schalteinrichtung 12b in Verbindung steht.
Beispielhaft sind die Schalteinrichtungen 12a und 12b in Figur 2 als Halbleiterschalter in Form von Transistoren dargestellt.
Mittels einer gestrichelt dargestellten Umrandung ist eine
Gruppe von Schaltelementen angegeben, die der Umsetzeinrichtung 15 gemäß Figur 1 entspricht. Kernstuck der Umsetzeinrichtung 15 bildet bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ein Spannungsteiler 22, der beispielhaft aus zwei ohmschen Wider- standen 22a und 22b besteht. Zwischen den beiden ohmschen Widerstanden 22a und 22b liegt ein Spannungsteilerabgriff 23, der einerseits mit dem Abzweig 14 für die Messspannung und andererseits mit einem Steuereingang einer weiteren Schalteinrichtung 24 in Verbindung steht.
Eine parallel zu der Relaisspule 11 und der Schalteinrichtung 12a angeordnete Reihenschaltung 25 aus einem ohmschen Widerstand 25a und einer Diode 25b dient zum Abfangen von Überspannungen, die beim Unterbrechen des Stromflusses durch die Relaisspule 11 entstehen können. Ein weiterer ohmscher Widerstand 26 dient zur Einstellung des Spannungsniveaus des bina- ren Antwortsignals BS.
An der Verbindung der ersten Schalteinrichtung 12a mit dem ersten Anschluss IIa der Relaisspule 11 ist ein Anschluss eines ersten Dampfungskondensators 27a verbunden, der mit seinem anderen Anschluss auf dem niedrigen Spannungsniveau V- liegt. Entsprechend ist an der Verbindung zwischen der zweiten Schalteinrichtung 12b und dem zweiten Anschluss IIb der Relaisspule 11 mit seinem einen Anschluss ein zweiter Dampfungskondensator 27b verbunden, dessen zweiter Anschluss ebenfalls auf dem niedrigen Spannungsniveau V- liegt.
Im Folgenden soll die Funktionsweise der in Figur 2 dargestellten Schaltanordnung, insbesondere hinsichtlich der Überprüfung der beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b und der Relaisspule 11 auf mögliche Fehler, naher erläutert werden. Hierzu wird außer auf Figur 2 auch auf die Figuren 3 bis 7 Bezug genommen.
Die Ansteuereinrichtung 13 dient zunächst dazu, durch gleich- zeitiges Offnen bzw. Schließen der Schalteinrichtungen 12a und 12b einen Stromfluss durch die Relaisspule 1 herzustellen oder diesen zu unterbrechen. Durch gleichzeitiges Schließen der beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b wird ein Stromfluss durch die Relaisspule 11 hergestellt, wodurch sich ein entsprechendes Magnetfeld in der Relaisspule 11 entwickelt und ab einer gewissen Magnetfeldstarke, eine Veränderung des Zustandes der (nicht dargestellten) Relaiskontakte des elektromagnetischen Relais bewirkt. Um den Stromfluss in der Relaisspule zu unterbrechen öffnet die Ansteuereinrichtung 13 die beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b, so dass sich das von der Relaisspule 11 erzeugte Magnetfeld wieder abbaut. Reicht die von dem Magnetfeld erzeugte Feldstarke nicht mehr aus, um die Relaiskontakte in ihrer Stellung zu halten, gehen diese - beispielsweise durch Federkrafteinwirkung - in ihre normale Stellung über.
Für den Fall, dass ein Fehler in einer der beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b oder der Relaisspule 11 vorliegt, kann die ordnungsgemäße Ansteuerung der Relaisspule 11 und damit des an den Relaiskontakten angeordneten Schaltstromkreises nicht mehr gewährleistet werden. Für den beispielhaften Fall, dass es sich bei dem elektromagnetischen Relais um ein Kommandorelais zum Ansteuern eines elektrischen Leistungsschal- ters handelt, kann durch eine solche Fehlfunktion beispielsweise eine ungewollte Fehlauslosung des Leistungsschalters hervorgerufen oder eine gewollte Auslosung des Leistungsschalters verhindert werden. Deswegen findet eine Überprüfung des aus den beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b und der Relaisspule bestehenden Strompfades 10 statt. Abhangig davon, ob sich die Relaisspule 11 im stromlosen oder stromdurchflos- senen Zustand, werden seitens der Ansteuereinrichtung 13 an die Schalteinrichtungen 12a und 12b unterschiedliche Prufsig- nale P_A, P_B abgegeben, die eine Veränderung des Spannungs- niveaus am Abzweig 14 zur Folge haben.
Die an diesem Abzweig 14 anliegende Messspannung UmeiS wird der Umsetzeinrichtung 15 zugeführt, wo sie in ein binares Antwortsignal BS umgesetzt wird. Der Verlauf des binaren Antwortsignals BS wird von der Uberwachungseinrichtung 16 mit einem erwarteten Verlauf verglichen, und es wird ein Fehler im Strompfad 10 erkannt, wenn der erwartete Verlauf und der tatsachliche Verlauf des binaren Antwortsignals BS voneinander abweichen. Um den erwarteten Verlauf und den tatsachlichen Verlauf des binaren Antwortsignals BS miteinander vergleichen zu können, ist die Uberwachungseinrichtung 16 in der Lage, mit der Ansteuereinrichtung 13 Informationen auszutau- sehen, um beispielsweise über den Beginn der Absendung der Prufsignale P__A, P_B an die beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b informiert zu sein.
Wenn die Uberwachungseinrichtung 16 einen Fehler im Strompfad 10 erkennt, kann eine entsprechende Fehlermeldung abgegeben werden, die einen Betreiber eines Gerätes, in dem das elektromagnetische Relais eingebaut ist, über den Fehler informiert. Der Betreiber des entsprechenden Gerätes kann daraufhin die entsprechende fehlerbehaftete Baugruppe austauschen, noch bevor es zu einer tatsachlichen Fehlfunktion des elektromagnetischen Relais kommen kann.
Eine Überprüfung des Strompfades 10 auf mögliche Fehler kann sowohl im stromlosen als auch im stromdurchflossenen Zustand der Relaisspule und entsprechend bei ausgeschalteten oder eingeschalteten Relaiskontakten erfolgen, ohne den Zustand der Relaiskontakte dabei zu beeinflussen.
Im Folgenden soll zunächst anhand der Figuren 2, 3 und 4 er- läutert werden, wie eine Überprüfung des Strompfades 10 bei (gewollt) stromloser Relaisspule erfolgen kann.
In Figur 3 sind hierzu in den beiden oberen Diagrammen die Verlaufe der Prufsignale P_A und P B gezeigt, wahrend in den folgenden zehn Diagrammen jeweils auf der linken Seite die Messspannungen, die am Abzweig 14 anliegen, für den fehlerfreien Fall sowie für verschiedene Fehlerfalle gezeigt, wahrend auf der rechten Seite jeweils die aus den jeweiligen Messspannungen resultierenden binaren Antwortsignale für den fehlerfreien Fall sowie für verschiedene Fehlerfälle dargestellt sind.
Wie Figur 3 entnehmbar ist, wird zum Starten eines Prufdurch- laufs zunächst der zweiten Schalteinrichtung 12b ein Prufsig- nal P_B zugeführt. Dieses Prufsignal P_B bringt die zweite Schalteinrichtung 12b in ihren geschlossenen Zustand.
Die Dauer des Prufsignals P_B ist hierbei so beschaffen, dass auch für den Fall, dass die erste Schalteinrichtung 12a aufgrund eines Fehlers dauerhaft kurzgeschlossen sein sollte, die Dauer eines dann durch die Relaisspule 11 resultierenden Stromflusses keine Auswirkung auf den Zustand der Relaiskontakte hat. Die Dauer des Prufsignals P_B muss daher geringer sein als die bereits früher erläuterte Ansprechzeit des Relais, üblicherweise kann die Dauer eines Prufsignals hierfür zwischen einer unteren und einer oberen Grenze gewählt werden, wobei die untere Grenze diejenige Zeit angibt, die benotigt wird, um in der Umsetzeinrichtung 15 ein korrektes bina- res Antwortsignal zu generieren und die obere Grenze in ausreichend sicherem Abstand von der Ansprechzeit des Relais liegen sollte. Beispielsweise kann der möglich Bereich für die Zeitdauer der Prufsignale zwischen etwa 40 und etwa 200μs liegen .
Wie Figur 3 entnehmbar ist, wird die Abgabe des Prufsignals P_B an die zweite Schalteinrichtung 12b nach einer solchermaßen gewählten kurzen Zeitdauer wieder beendet und es folgt eine Signalpause, wahrend der kein Prufsignal an die Schalt- einrichtungen 12a oder 12b abgegeben wird. Auf die Schaltpause folgend wird ein weiteres Prufsignal P_A an die erste Schalteinrichtung 12a abgegeben, das ein Schließen der Schalteinrichtung 12a bewirkt. Auch das Prufsignal P_A muss hinsichtlich seiner Zeitdauer derart kurz beschaffen sein, dass selbst wenn sich die zweite Schalteinrichtung 12b fehlerhafterweise in einem dauerhaft kurzgeschlossenen Zustand befinden sollte, der Zustand der Relaiskontakte nicht beein- flusst wird. Die Zeitdauer des Prufsignals P_A muss deshalb auch unterhalb der Ansprechzeit des Relais liegen.
Nach Beendigung dieser Prüfsignalfolge ist der Prufdurchlauf beendet; nach einer beliebigen Pause kann ein weiterer Prufdurchlauf gestartet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass alle 250μs ein erneuter Prufdurchlauf initiiert wird .
Die in der zweiten Zeile der Figur 3 angeordneten Diagramme zeigen den Verlauf der Messspannung U^e r s r s für den Fall, dass sich sowohl die Schalteinrichtungen 12a und 12b als auch die Relaisspule 11 in einem korrekten, also fehlerfreien, Zustand befinden (korr = korrekt) . Der Verlauf der Messspannung t/*°" soll nun unter Hinzunahme der Figur 2 erläutert werden. Hierzu wird davon ausgegangen, dass die beiden Schalteinrich- tungen 12a und 12b einwandfrei funktionieren und sich zunächst beide im gesperrten Zustand befinden.
Zunächst befindet sich die Messspannung U^e"s auf einem mittleren, durch den Spannungsteiler 22 vorgegebenen Span- nungsniveau. Das binare Antwortsignal BSk0" befindet sich auf einem hohen Pegel, da die Messspannung £/*"" ausreicht, um die weitere Schalteinrichtung 24 durchzusteuern. Durch die Abgabe des Prufsignals P_B an die zweite Schalteinrichtung 12b wird die Schalteinrichtung 12b geschlossen und die Messspannung
Ok°"s am Abzweig 14 wird auf das niedrige Spannungsniveau V- gezogen, da die zweite Schalteinrichtung 12b den unteren Wi- derstand 22b des Spannungsteilers 22 überbrückt. Dem Verlauf der Messspannung U^ in Figur 3 kann somit ein sprunghaftes
Absinken entnommen werden, sobald das Prufsignal P_B die Schalteinrichtung 12b schließt. Entsprechend sinkt das binare
Antwortsignal BSkorr auf einen niedrigen Pegel ab, da die wei- tere Schalteinrichtung aufgrund der niedrigen anliegenden
Messspannung Uk°^s sperrt. Nach Beendigung des Prufsignals P_B geht die zweite Schalteinrichtung 12b wieder in den gesperrten Zustand über und die zuvor entladenen Dampfungskondensa- toren 27a und 27b werden über den oberen Widerstand 22a des Spannungsteilers 22 aufgeladen. Bei ausreichender Dimensionierung der Dampfungskondensatoren 27a und 27b und des ohm- schen Widerstandes 22a des Spannungsteilers, geschieht dieser Ladungsvorgang jedoch derart langsam, dass ein Anstieg der Messspannung U^ wahrend der Signalpause kaum bemerkbar ist. Der Anstieg der Messspannung {/*"" ist zumindest nicht ausreichend, um die weitere Schalteinrichtung 24 der Umsetzeinrichtung 15 in ihren stromdurchlassigen Zustand zu überfuhren, so dass das binare Antwortsignal BSk"n wahrend der Signalpause weiter auf dem niedrigen Pegel verharrt. Wenn nach der Sig- nalpause das Prufsignal P_A auf die erste Schalteinrichtung 12a einwirkt und diese in ihren stromdurchlassigen Zustand bringt, werden die Dampfungskondensatoren 27a und 27b vergleichsweise schnell aufgeladen, da der obere Widerstand 22a des Spannungsteilers 22 überbrückt ist und das hohe Span- nungsniveau V+ direkt an den Dampfungskondensatoren 27a und
27b anliegt. Diesen schnellen Ladevorgang erkennt man auch am Verlauf der Messspannung UZL > der wahrend der Abgabe des zweiten Messsignals P_A steil ansteigt. Schließlich liegt die Messspannung £/OT°" auf dem hohen Spannungsniveau V+ . Sobald die Messspannung £/*°" einen Pegel erreicht hat, der die wei- tere Schalteinrichtung 24 zum Durchschalten veranlasst, steigt dass binare Antwortsignal BSkorr sprunghaft auf seinen hohen Pegel an. Wird die Abgabe des ersten PrüfSignals P_A nach Ablauf der entsprechenden Zeitdauer beendet, stellt sich nach Entladung der Dampfungskondensatoren 27a und 27b über den unteren Widerstand 22b des Spannungsteilers 22 am Abzweig 14 wieder auf das entsprechend des Spannungsteilers 22 vorbestimmte mittlere Spannungsniveau ein.
Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, wird das binare Antwortsignal an die Uberwachungsemrichtung 16 übertragen, die den Verlauf des binaren Antwortsignals mit einem erwarteten Verlauf vergleicht. Ein solcher Vergleich kann entweder kontinuierlich wahrend des gesamten Prufdurchlaufs durchgeführt werden oder er kann diskontinuierlich nur an be- stimmten charakteristischen Zeitpunkten erfolgen, um einerseits Rechenkapazitat der Uberwachungsemrichtung einzusparen und andererseits unsensibel für unbedeutende Abweichungen des binaren Antwortsignals vom erwarteten Verlauf zu sein, die nicht auf einen Fehler im Strompfad 10 hindeuten wurden.
In Figur 3 sind hierzu zwei Uberwachungszeitpunkte ti und t2 eingetragen, die im Verlauf der binaren Antwortsignale jeweils mit Kreisen angedeutet sind. Für den korrekten Verlauf des binaren Antwortsignals muss sich folglich beim Messzeit- punkt ti ein niedriger Signalpegel und beim Messzeitpunkt t2 ein hoher Signalpegel einstellen. Erkennt die Uberwachungs- einrichtung 16 den korrekten Verlauf anhand der zu diesen Zeitpunkten gemessenen Signalpegel, so schließt sie auf einen fehlerfreien Strompfad 10 und unternimmt keine weiteren Handlungen, bis der nächste Prufdurchlauf eingeleitet wird.
Im Folgenden sollen die Verlaufe der jeweiligen Messspannun- gen und der daraus resultierenden binaren Antwortsignale für die Fehlerfalle diskutiert werden, dass eine der beiden Schalteinrichtungen 12a oder 12b dauerhaft kurzgeschlossen ist oder dauerhaft sperrt oder ein Leitungsbruch in der Re- laisspule 11 vorliegt.
Zunächst soll der Fehlerfall Fl betrachtet werden, dass die zweite Schalteinrichtung 12b aufgrund eines Fehlers dauerhaft sperrt. In diesem Fall hat die Abgabe eines PrüfSignals P_B an die zweite Schalteinrichtung 12b keinerlei Effekt, da die dauerhaft sperrende Schalteinrichtung 12b hierdurch nicht in einen stromdurchlassigen Zustand gebracht werden kann. Folglich verharrt die entsprechende Messspannung U^]n auf dem durch den Spannungsteiler 22 eingestellten mittleren Spannungsniveau und sinkt nicht, wie nach dem gestrichelt angege- benen Verlauf der korrekten Messspannung U^k s erwartet, auf das niedrige Spannungsniveau V- ab. Entsprechend verharrt auch das binare Antwortsignal BShl auf seinem hohen Pegel.
Wahrend der Signalpause wird kein Prufsignal an die Schalteinrichtungen 12a oder 12b abgegeben, so dass sich die Mess- Spannung U™„ und das resultierende binare Antwortsignal BSF] entsprechend nicht andern. Durch die Abgabe des Prufsignals P_A an die erste Schalteinrichtung 12a wird diese - da sie korrekt funktioniert - in ihren stromdurchlassigen Zustand gebracht, wodurch sich die am Abzweig 14 anliegende Messspan- nung nach Aufladung der Dampfungskondensatoren 27a und 27b auf das hohe Spannungsniveau V+ anhebt. Für den Verlauf des binaren Antwortsignals BSFl hat dieses Anheben der Messspan- nung U™„ auf das hohe Spannungsniveau V+ jedoch keinen Em- fluss, da sich das binare Antwortsignal BSrι bereits auf seinem hohen Pegel befindet. Nach Beendigung des PrüfSignals P_A sperrt die erste Schalteinrichtung 12a wieder und die Damp- fungskondensatoren 27a und 27b entladen sich auf das durch den Spannungsteiler 22 vorbestimmte mittlere Spannungsniveau. Die Uberwachungseinπchtung 16 erfasst folglich wahrend des
Prufdurchlaufs ein binares Antwortsignal BSF] , das dauerhaft auf dem hohen Pegel liegt. Bei diskontinuierlicher Betrach- tung zu den Zeitpunkten ti und t2 erkennt die Uberwachungs- emrichtung 16 zum Zeitpunkt ti eine Abweichung des binaren
Antwortsignals BSfi vom erwarteten Verlauf (gestrichelt angegeben) , da das binare Antwortsignal BSFi auf einem hohen
Pegel und nicht wie erwartet auf einem niedrigen Pegel liegt. Hieraus schließt die Uberwachungsemrichtung 16 auf einen
Fehler im Strompfad 10 und gibt ein Fehlersignal ab, um den Betreiber eines das elektromagnetische Relais enthaltenden elektrischen Gerätes zu warnen.
Als nächstes soll der Fehlerfall F2 betrachtet werden, dass die zweite Schalteinrichtung 12b dauerhaft kurzgeschlossen ist, so dass ein Stromfluss über die Schalteinrichtung 12b standig möglich ist. Die für diesen Fall am Abzweig 14 anliegende Messspannung U™M liegt bereits vor Beginn des Prufdurchlaufes wegen der kurzgeschlossenen Schalteinrichtung 12b auf dem niedrigen Spannungsniveau V-. Ein Einschalten des Prufsignals P_B hat hierauf keinen Einfluss, da die Schalteinrichtung sich ohnehin im geöffneten Zustand befindet. Das resultierende binare Antwortsignal BSh2 liegt folglich vor Beginn des Prüfdurchlaufes sowie wahrend der Abgabe des Prufsignals P_B dauerhaft auf seinem niedrigen Pegel. Wahrend der Signalpause ändert sich der Zustand sowohl der Messspannung ^mL a-Ls auch des binaren Antwortsignals BSri nicht, da die kurzgeschlossene Schalteinrichtung 12b den Abzweig 14 dauerhaft auf dem niedrigen Spannungsniveau V- halt. Hieran kann auch die Abgabe des Prufsignals P_A an die erste Schaltein- richtung 12a nichts andern; der Abzweig 14 verharrt auch bei geschlossener Schalteinrichtung 12a durch die kurzgeschlossene Schalteinrichtung 12b dauerhaft auf dem unteren Spannungsniveau V-. Aus diesem Fehlerfall F2 wird die Bedeutung der Zeitdauer der Prufsignale erkennbar, da bei einem zu lang dimensionierten Prufsignal P_A bei dauerhaft kurzgeschlossener Schalteinrichtung 12b die Ansprechzeit des Relais überschritten wurde und somit der Zustand der Relaiskontakte ungewollt verändert werden wurde. Nur durch die entsprechend kurze Abgabe des Prufsignals P_A kann erreicht werden, dass zwar einerseits eine Erfassung des Binarsignals BSF2 möglich ist, aber andererseits die Ansprechzeit des Relais nicht überschritten wird, so dass sich der Zustand der Relaiskontakte nicht ändert. Der Uberwachungseinπchtung 16 wird in diesem Fehlerfall F2 ein dauerhaft auf niedrigem Pegel lie- gendes binares Antwortsignal BSF2 zugeführt. Bei diskreter
Betrachtung des binaren Antwortsignals BSri zu den Zeitpunkten ti und t2 wird eine Abweichung zum Zeitpunkt t2 erkannt, wo das binare Antwortsignal BS12 anstelle auf dem erwarteten hohen Pegel auf niedrigem Pegel liegt. Die Uberwachungsein- richtung 16 gibt daher ein Fehlersignal zur Anzeige eines Fehlers im Strompfad 10 ab.
Der nächste Fehlerfall F3 umfasst die beiden Fehler, dass die Schalteinrichtung 12a dauerhaft sperrt oder ein Leitungsbruch in der Relaisspule 11 vorliegt (oder beides), so dass ein Stromfluss über die Relaisspule 11 nicht möglich ist. Die Messspannung £/£/„ startet in diesem Fall auf dem durch den Spannungsteiler 22 vorbestimmten mittleren Spannungspotential und sinkt bei Abgabe des Prufsignals P_B aufgrund der dann kurzgeschlossenen zweiten Schalteinrichtung 12b auf das niedrige Spannungsniveau ab. Entsprechend fallt das binare Ant- wortsignal BSF3 auf seinen niedrigen Pegel. Wahrend der
Signalpause laden der Dampfungskondensator 27b (bei Leitungsbruch in der Relaisspule 11) oder beide Dämpfungskondensatoren 27a und 27b (bei dauerhaft gesperrter erster Schalteinrichtung 12a) über den oberen Widerstand 22a des Spannungs- teilers 22 wieder auf, wobei dieser Aufladevorgang wie bereits erwähnt derart langsam geschieht, dass keine Änderung des Zustandes der weiteren Schalteinrichtung 24 erfolgt. Das binare Antwortsignal BSF3 liegt folglich weiter auf niedrigem
Pegel. Da in dem hier betrachteten Fehlerfall F3 entweder die erste Schalteinrichtung 12a oder die Relaisspule 11 (oder beide) dauerhaft sperren, kann die Abgabe eines Prufsignals P_A an die erste Schalteinrichtung 12a keinen Stromfluss durch die Schalteinrichtung 12a und die Relaisspule 11 erzeugen, so dass der Ladevorgang der Dampfungskondensatoren 27a und 27b über den Widerstand 22a entsprechend langsam fortgesetzt wird, so dass auch wahrend der Abgabe des Prufsignals P_A die am Abzweig 14 anliegende Messspannung UF^s nicht ausreicht, um die weitere Schalteinrichtung 24 durchzusteuern. Das binare Antwortsignal BSF3 verharrt folglich auf niedrigem Pegel. Der Uberwachungseinrichtung 16 wird zu den Zeitpunkten ti und t2 jeweils ein niedriger Pegel des binaren Antwortsignals BSFi zugeführt, so dass sie zum Zeitpunkt t2 eine Abweichung vom erwarteten Verlauf feststellt und ein Fehlersignal abgibt .
Schließlich soll der Fehlerfall F4 betrachtet werden, dass die erste Schalteinrichtung 12a dauerhaft kurzgeschlossen ist. Da in diesem Fall der obere Widerstand 22a des Spannungsteilers 22 dauerhaft überbrückt ist, startet die Messspannung C/™„ in diesem Fall bereits vor Beginn des Prüfdurchlaufs auf dem hohen Spannungsniveau V+ . Entsprechend liegt das binare Antwortsignal BS1"4 auf dem hohen Pegel. Eine
Abgabe des Prufsignals P_B schließt die zweite Schalteinrichtung 12b und senkt somit das Spannungsniveau am Abzweig 14 auf das niedrige Spannungsniveau V- ab. Diesen Sprung erkennt man entsprechend am Verlauf der Messspannung Um'4 ss und auch an dem daraus resultierenden binaren Antwortsignal BSr4. Nach
Beendigung des Prufsignals P_B sperrt die zweite Schalteinrichtung 12b wieder, so dass die Kondensatoren 27a und 27b sehr schnell über die dauerhaft kurzgeschlossene Schalteinrichtung 12a auf das hohe Spannungsniveau V+ aufgeladen wer- den. Das binare Antwortsignal BS14 springt folglich schon in der Signalpause wieder auf den hohen Pegel. Eine Abgabe des Prufsignals P_A an die erste Schalteinrichtung 12a hat folglich keinerlei Effekt mehr auf die Messspannung UF4 SS und das daraus resultierende binare Antwortsignal BSF4 , da die erste Schalteinrichtung 12a ohnehin dauerhaft kurzgeschlossen ist und sich der Abzweig 14 bereits auf dem hohen Spannungsniveau V+ befindet. Der Uberwachungsemrichtung 16 wird in diesem Fehlerfall folglich der in Figur 3 dargestellte Verlauf des binaren Antwortsignals BSh4 zugeführt. Auch bei diskreter Be- trachtung lediglich der Zeitpunkt ti und t2 erkennt die Uberwachungsemrichtung 16 eine Abweichung des binaren Antwortsignals BSF4 vom erwarteten Verlauf zum Zeitpunkt ti und gibt ein Fehlersignal ab.
Der zeitliche Ablauf des Prufdurchlaufs bei diskontinuierlicher Prüfung zu den Zeitpunkten ti und t2 ist in Figur 4 nochmals anhand eines Verfahrensfließbildes zusammengefasst dargestellt. Nach Beginn des Prufdurchlaufs („TEST Start") wird zunächst gemäß Schritt 40 von der Ansteuereinrichtung 13 an die zweite Schalteinrichtung 12b das Prufsignal P_B abge- geben. Gemäß Schritt 41 wird eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise 40μs abgewartet, bevor im Schritt 42 das zweite Prufsignal P_B wieder ausgeschaltet wird. In Schritt 43 wird wahrend der Signalpause wiederum eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise wieder 40μs, gewartet, während der kein Pruf- signal abgegeben wird. Nach Ablauf dieser Zeitdauer wird im
Schritt 44 überprüft, ob das binare Antwortsignal auf dem erwarteten niedrigen Level (in Figur 4 als „0" bezeichnet) liegt. Ist dies nicht der Fall, wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Ergibt die Überprüfung in Schritt 44 jedoch, dass das binare Antwortsignal auf dem erwarteten niedrigen Pegel liegt, so wird gemäß Schritt 45 das Prufsignal P A eingeschaltet, um die Schalteinrichtung 12a durchzuschalten. Das Prufsignal P_A wird in Schritt 46 für eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise wieder 40μs, aufrechterhalten, bevor im Schritt 47 mit der Uberwachungseinrichtung 16 überprüft wird, ob das binare Antwortsignal auf dem erwarteten hohen Pegel liegt (der hohe Pegel ist in Figur 4 beispielhaft mit „1" angegeben) . Wird eine Abweichung des binaren Antwortsignals festgestellt, wird wiederum eine Fehlermeldung ausgegeben. Wird ein korrektes binares Antwortsignal erkannt, so wird in einem nächsten Schritt 48 das Prufsignal P_A ausgeschaltet und der Testdurchlauf ist erfolgreich abgeschlossen („TEST OK") .
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer kann der Prufvor- gang erneut mit Aktivierung der Sequenz „TEST Start" eingeleitet werden, um eine dauerhafte Überprüfung des Strompfades 10 zu gewahrleisten. Anhand der Figuren 5 bis 7 soll nun die Überwachung des Strompfades 10 für den Fall einer (gewollt) stromdurchflosse- nen Relaisspule 11 dargestellt werden. Auch in diesem Fall gilt wieder die Anforderung, dass die Überprüfung keinerlei Einfluss auf den Zustand der Relaiskontakte haben darf.
In Figur 5 ist zunächst der Einschalt- und Haltevorgang des elektromagnetischen Relais dargestellt. Bekannterweise benotigt eine Relaisspule zum Ansteuern der Relaiskontakte, bei- spielsweise wahrend eines Einschaltens der Relaiskontakte, eine höhere Energiezufuhr als zum Halten der Relaiskontakte in ihrer angesteuerten Stellung. Folglich werden zum Zeitpunkt to zunächst zum Bewegen der Relaiskontakte die beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b gleichzeitig eingeschaltet. Durch die gleichzeitige Ansteuerung beider Schalteinrichtungen 12a und 12b wird ein dauerhaft hoher Stromfluss durch die Relaisspule 11 gewährleistet, so dass die Kontakte schnell in ihre aktivierte Stellung gebracht werden können. Diese Aktivierungsphase der Relaiskontakte dauert gemäß Figur 5 ab dem Startzeitpunkt to bis zum Zeitpunkt t*, in dem die Relaiskontakte in ihrem aktivierten Zustand gebracht worden sind.
Danach kann durch ein gepulstes Ansteuern der zweiten Schalteinrichtung 12b ein sogenannter pulsweitenmodulierter Halte- ström durch die Relaisspule 11 getrieben werden, der über die Zeit gemittelt eine geringere Leistung (und damit auch geringere Verlustleistung in der Relaisspule) erzeugt und ausreichend ist, um die Relaiskontakte in ihrem aktivierten Zustand zu halten. Auch hier wird wiederum die Trägheit des elektro- magnetischen Relais ausgenutzt, da sich das Magnetfeld in der Relaisspule 11 - wie bereits zuvor beschrieben - erst nach einer gewissen Ansprechzeit so weit abgebaut hat, dass die Relaiskontakte wieder in ihren deaktivierten Zustand übergehen wurden, so dass bei entsprechend kurzer Pulsung diese An- Sprechzeit immer unterschritten wird und die Relaiskontakte dauerhaft in ihrem aktivierten Zustand verharren.
Diese Vorgehensweise, durch einen pulsweitenmodulierten Stromfluss in der Relaisspule 11 einen insgesamt geringeren Haltestrom für die elektromagnetische Relais zur Verfugung zu stellen, ist an sich bereits bekannt.
Zur Überwachung des Strompfades 10 wird nun die ohnehin ge- pulste Ansteuerung der zweiten Schalteinrichtung 12b vorteilhaft als gepulstes Prufsignal P B zur Überwachung der entsprechenden Messspannung Umes, am Abzweig 14 mitausgenutzt.
Zur Erläuterung ist hierzu in Figur 6 in den oberen beiden Diagrammen jeweils der Verlauf der Prufsignale P_A und P_B wahrend einer Pulsung des Prufsignals P B, wie sie in Figur 5 durch eine Umrandung hervorgehoben ist, dargestellt. Hierbei wird das Prufsignal P_A kontinuierlich abgegeben, wahrend das Prufsignal P B gepulst abgegeben wird.
Der hieraus resultierende korrekte Verlauf der Messspannung Umus sowie des daraus resultierenden korrekten Verlaufs des binaren Antwortsignals BSkorr' ist in Figur 6 in den beiden Diagrammen in der zweiten Zeile dargestellt. Der Verlauf der Messspannung UZkl' und des binaren Antwortsignals BSkorr' soll in Bezug auf Figur 2 erläutert werden.
Für den Fall, dass sowohl die beiden Schalteinrichtungen 12a und 12b als auch die Relaisspule 11 fehlerfrei sind, befindet sich zu Beginn der Prufsequenz die Schalteinrichtung 12a in ihrem geschlossenen Zustand, wahrend die Schalteinrichtung 12b aufgrund des fehlenden Prufsignals P_B gesperrt ist. Am Abzweig 14 stellt sich folglich das hohe Spannungsniveau V+ ein, das ein Durchsteuern der weiteren Schalteinrichtung 24 bewirkt und das binare Antwortsignal BSkorr' folglich auf hohem Pegel halt. Bei Abgabe des PrüfSignals P_B zieht die dann geschlossene Schalteinrichtung 12b die Messspannung £/*""' am Abzweig 14 auf das niedrigere Spannungsniveau V-, da hier der untere Widerstand 22b des Spannungsteilers 22 überbrückt wird. Entsprechend sinken sowohl die Messspannung U^' als auch das resultierende binare Antwortsignal BSkorr' sprunghaft ab. Solange das Prufsignal P_B abgegeben wird, verharren die Messspannung auf dem niedrigen Spannungsniveau V- und das bi- nare Antwortsignal BSkorr' auf dem niedrigen Pegel. Nach
Beendigung des Prufsignals P_B sperrt die zweite Schalteinrichtung 12b wieder. In der Relaisspule 11 wird durch das plötzlich Unterbrechen des Stromflusses und das sich daher abbauende Magnetfeld eine Überspannung induziert , die sich über einen Stromfluss über den Widerstand 25a und die Diode
25b langsam abbaut. Entsprechend steigt die am Abzweig 14 abgegriffene Messspannung Uk°^' zunächst über das hohe
Spannungsniveau V+ und sinkt dann allmählich wieder auf das hohe Spannungsniveau V+ . Bevor der Strom auf einen Wert un- terhalb des Haltestromes absinken wurde und damit die Magnetfeldstarke nicht mehr ausreichen wurde, um die Relaiskontakte in ihrer aktivierten Stellung zu halten, muss das Prufsignal P_B wieder eingeschaltet werden, um den Strompfad 10 wieder zu schließen.
Aus der in Figur 6 dargestellten Messspannung UZkl* resultiert folglich ein binares Antwortsignal BSkorr' , das nach Beendigung der Abgabe des Prufsignals P_B aufgrund der dann ansteigenden Messspannung £/*""' wieder auf seinen hohen Pegel springt. Der Uberwachungseinrichtung 16 wird der Verlauf der binaren Antwortsignals BS zugeführt. Wie bereits im stromlosen Zustand der Relaisspule kann eine Prüfung des korrekten Verlaufes des binaren Antwortsignals kontinuierlich oder diskonti- nuierlich durchgeführt werden. In Figur 6 sind für die diskontinuierliche Betrachtung zwei charakteristische Zeitpunkte t3 und t4 herausgegriffen, zu denen die Uberwachungseinrichtung 16 den Verlauf des binaren Antwortsignals überprüft. Bei einem korrekten Verlauf des binaren Antwortsignals entspre- chend BSkon' muss folglich zum Zeitpunkt t3 ein niedriger Pegel und zum Zeitpunkt t4 ein hoher Pegel erkannt werden.
Im Folgenden sollen nun die möglichen erkennbaren Fehlerfalle, nämlich eine dauerhaft kurzgeschlossene oder eine dau- erhaft gesperrte Schalteinrichtung 12b, eine dauerhaft gesperrte Schalteinrichtung 12a oder ein Leitungsbruch in der Relaisspule 11 erläutert werden.
Da die Schalteinrichtung 12a ohnehin dauerhaft durch Abgabe eines kontinuierlichen Prufsignals P_A in ihrem geschlossenen Zustand gehalten wird, lasst sich ein durch einen Fehler dauerhaft kurzgeschlossener Zustand der ersten Schalteinrichtung 12a mittels der Prufsequenz bei stromdurchflossener Relaisspule 11 nicht erkennen. Da dies jedoch zunächst zu keiner Fehlfunktion des elektromagnetischen Relais fuhren wurde - die erste Schalteinrichtung 12a soll ohnehin dauerhaft kurzgeschlossenen sein - stellt die Nichterkennbarkeit eines solchen Fehlers keinen Nachteil des Prüfdurchlaufs dar. Ein solcher Fehler wurde bei der bereits voranstehend beschrieben Überprüfung im stromlosen Zustand der Relaisspule leicht er¬ kannt werden können. Zunächst soll der Fehlerfall F5 behandelt werden, dass sich die zweite Schalteinrichtung 12b in einem dauerhaft gesperrten Zustand befindet. In einem solchen Fall wurde der Abzweig 14 durch die gewollt kurzgeschlossene Schalteinrichtung 12a dauerhaft auf dem hohen Spannungsniveau V+ verharren. Da ein Abgeben des Prufsignals P_B aufgrund der fehlerhaft dauerhaft gesperrten zweiten Schalteinrichtung 12b keinen Einfluss auf den Schaltzustand dieser zweiten Schalteinrichtung 12b hat, verharrt die Messspannung f/^v am Abzweig 14 unabhängig vom Zustand des Prufsignals P B auf dem hohen Spannungsniveau V+ . Das hieraus resultierende binare Antwortsignal BSF5 verharrt folglich kontinuierlich auf dem hohen Pegel, so dass die Uberwachungseinrichtung 16 eine Abweichung des Verlaufs des binaren Antwortsignals BSFS vom erwarteten Verlauf fest- stellt. Bei diskontinuierlicher Betrachtungsweise zu den
Zeitpunkten t3 und t4 stellt die Uberwachungseinrichtung 16 beim Zeitpunkt t3 eine Abweichung des binaren Antwortsignals
BSFS fest, das anstelle auf niedrigem auf hohem Pegel liegt, und kann ein Fehlersignal generieren.
Als nächstes soll der Fehlerfall F6 behandelt werden, dass die zweite Schalteinrichtung 12b dauerhaft kurzgeschlossen ist. In diesem Fall ist die Messspannung UF*it am Abzweig 14 durch die dauerhaft kurzgeschlossene Schalteinrichtung 12b kontinuierlich auf dem niedrigen Spannungsniveau V-, so dass sich der Verlauf der Messspannung U^ , wie in Figur 6 gezeigt, ergibt. Die Messspannung £/™w liegt hierbei unabhängig vom Prüfsignal P B auf dem niedrigen Spannungsniveau V-, so dass auch das resultierende binare Antwortsignal BSF6 dauer- haft auf niedrigem Pegel verharrt. Die Uberwachungseinrichtung 16 kann sowohl bei kontinuierlicher als auch bei diskontinuierlicher Überwachung des Verlaufs des binaren Antwort- Signals folglich eine Abweichung vom erwarteten Verlauf feststellen; bei diskontinuierlicher Betrachtungsweise erkennt die Überwachungseinrichtung 16 zum Zeitpunkt t4 einen niedrigen Pegel des binären Antwortsignals BSF6 anstelle eines er- warteten hohen Pegels, so dass ein Fehlersignal abgegeben werden kann.
Schließlich soll der Fehlerfall F7 betrachtet werden, dass entweder die Relaisspule 11 einen Leitungsbruch aufweist oder die erste Schalteinrichtung 12a dauerhaft sperrt. In diesem Fall startet die Messspannung Um r e η ss am Abzweig 14 zunächst bei einem über den Spannungsteiler 22 eingestellten mittleren Spannungsniveau, da auch die zweite Schalteinrichtung 12b den Stromfluss sperrt. Das binare Antwortsignal BSfl startet folglich auf hohem Pegel. Nach Einschalten des PrüfSignals P_B und daraus resultierendem Schließen der zweiten Schalteinrichtung 12b wird die Messspannung UJ'iS am Abzweig 14 auf das niedrige Spannungsniveau V- gezogen. Daraus resultiert auch ein Absinken des binaren Antwortsignals BS11 auf den niedrigen Pegel. Die Messspannung U^ verharrt auf dem niedrigen Spannungsniveau V-, solange das Prufsignal P B die zweite Schalteinrichtung 12b im geschlossenen Zustand halt. Nach Beendigung des Prufsignals P_B laden sich der Dampfungskondensator 27b (bei Leitungsbruch in der Relaisspule 11) oder beide Dampfungskondensatoren (bei dauerhaft gesperrter erster Schalteinrichtung 12a) durch den oberen Widerstand 22a des Spannungsteilers 22 wieder auf das mittleren Spannungsniveau auf.
Dies geschieht jedoch wieder entsprechend langsam, so dass das binäre Antwortsignal BSF1 zunächst auf niedrigem Pegel verharrt. Die Uberwachungseinrichtung 16 erkennt somit eine Abweichung des binaren Antwortsignals BSF1 vom erwarteten
Verlauf. Bei diskontinuierlicher Betrachtungsweise erkennt die Uberwachungseinrichtung 16 zum Zeitpunkt t4 einen niedrigen Pegel anstelle eines erwarteten hohen Pegels des binaren Antwortsignals und kann ein Fehlersignal abgeben.
In Figur 7 ist schließlich der Ablauf des Prüfdurchgangs bei stromdurchflossener Relaisspule 11 für den Fall einer diskontinuierlichen Überwachung des binaren Antwortsignals zu den Zeitpunkten t3 und t4 gezeigt. Nach einer Initiierung des
Prufdurchgangs („TEST Start") wird in einem ersten Schritt 71 das PrüfSignal P_B eingeschaltet. Nach Abwarten einer kurzen Zeitdauer im Schritt 72 findet im Schritt 73 eine Überprüfung statt, ob das binare Antwortsignal BS einen niedrigen Pegel („0") eingenommen hat.
Die im Schritt 72 geforderte Zeitdauer muss lediglich so lang bemessen sein, dass die Reaktion des binaren Antwortsignals BS auf die durch das Prufsignal P_B eingeschaltete zweite Schalteinrichtung 12b korrekt erfasst werden kann.
Wird im Schritt 73 zum Zeitpunkt t3 eine Abweichung des binaren Antwortsignals BS vom erwarteten niedrigen Pegel festgestellt, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Entspricht im Schritt 73 das binare Antwortsignal BS jedoch dem erwarteten Verlauf, so wird nach Ablauf einer für die Erzeugung des notwendigen Haltestroms ausreichenden Zeitdauer in Schritt 74 das Prufsignal P_B in Schritt 75 wieder ausgeschaltet, und es wird in Schritt 76 eine weitere kurze Zeitdauer gewartet, die so bemessen ist, dass eine Reaktion des binaren Antwortsignals erfassbar ist. In Schritt 77 wird überprüft, ob das binare Antwortsignal BS auf dem erwarteten hohen Pegel liegt. Ist dies nicht der Fall, wird wiederum ein Fehler ausgegeben. Liegt das binare Antwortsignal jedoch auf dem erwarteten hohen Pegel, so wird der Testdurchlauf erfolgreich beendet und kann nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer erneut gestartet werden.
Durch den ermöglichten Informationsaustausch zwischen der Ansteuereinrichtung 13 und der Uberwachungseinrichtung 16 ist es für die Uberwachungseinrichtung 16 möglich, den zu dem jeweiligen Sollzustand der Relaisspule 11 (entweder stromlos oder stromdurchflossen) passenden erwarteten Verlauf des binaren Antwortsignals in seine Überprüfung einzubeziehen .
Schließlich sei noch erwähnt, dass bei der diskontinuierlichen Überprüfung zu jeweils zwei charakteristischen Messzeit- punkten eine genaue Fehlerdifferenzierung nach der Art des aufgetretenen Fehlers nicht durchgangig möglich ist, da meist mehrere Fehlerarten zu den charakteristischen Zeitpunkten einander entsprechende Abweichungen vom gewünschten Verlauf des binaren Antwortsignals aufzeigen. Eine genaue Differen- zierung der Fehlerart ist jedoch häufig auch nicht notwendig, da dem Betreiber eines elektrischen Gerätes, in dem das elektromagnetische Relais eingesetzt wird, lediglich interessiert, ob die Relaisansteuerung in Ordnung oder fehlerbehaftet ist. Tritt einer der möglichen Fehler auf, so wird unab- hangig von der Fehlerart der Betreiber die entsprechende
Schaltgruppe mit der Relaisansteuerung und dem elektromagnetischen Relais austauschen, um eine korrekte Funktionsweise seines elektrischen Gerätes zu gewahrleisten.
Sollte dennoch eine genaue Fehlerdifferenzierung gewünscht sein, so muss entweder eine kontinuierliche Überwachung des binaren Antwortsignals mittels der Uberwachungseinrichtung durchgeführt werden oder es muss die Anzahl der Messzeitpunkte entsprechend um weitere charakteristische Zeitpunkte erhöht werden, da hierdurch weitere aussagekraftige Abweichungen des binaren Antwortsignals angegeben werden können. In diesem Fall ist es möglich, dass die Uberwachungseinrich- tung mit ihrer Fehlermeldung gleichzeitig auch die Fehlerart ausgibt .
Allerdings ist es auch bei der beschriebenen diskontinuierlichen Betrachtungsweise mit lediglich zwei Messzeitpunkten denkbar, zumindest die Auswahl der möglichen Fehlerarten ent- sprechend einzugrenzen. So kann beispielsweise bei der Überprüfung im eingeschalteten Zustand der Relaisspule 11 bei der Überprüfung des Pegels gemäß Schritt 77 (vergleiche Figur 7) bei einer festgestellten Abweichung eine spezifischere Fehlermeldung ausgegeben werden, die angibt, dass entweder die zweite Schalteinrichtung 12b dauerhaft kurzgeschlossen ist oder die erste Schalteinrichtung 12a dauerhaft sperrt oder die Relaisspule 11 einen Leiterbruch aufweist. Bei der Überprüfung des Pegels der binaren Antwortsignals im Schritt 73 gemäß Figur 7 ist bereits eine Eingrenzung auf eine dauerhaft gesperrte zweite Schalteinrichtung 12b möglich. Solche Fehlermeldungen können beispielsweise bei der Reparatur einer defekten Relaisbaugruppe oder der Suche nach einer systematischen Fehlerursache hilfreich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltanordnung zum Ansteuern eines eine Relaisspule (11) und Relaiskontakte aufweisenden elektromagnetischen Relais, bei der
- in einem Strompfad (10) mit der Relaisspule zwei Schalteinrichtungen (12a, 12b) derart angeordnet sind, dass eine erste Schalteinrichtung (12a) mit einem ersten Anschluss der Relaisspule (11) und eine zweite Schalteinrichtung (12b) mit einem zweiten Anschluss der Relaisspule (11) in Verbindung steht; und
- eine Ansteuereinrichtung (13) vorgesehen ist, die dazu ein- gerichtet ist, zum Herstellen eines Stromflusses durch die
Relaisspule (11) beide Schalteinrichtungen (12a, 12b) zu schließen und zum Unterbrechen eines Stromflusses durch die Relaisspule (11) beide Schalteinrichtungen (12a, 12b) zu offnen; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Ansteuereinrichtung (13) zum Aussenden von Prufsignalen (P A, P B) an die erste und die zweite Schalteinrichtung (12a, 12b) eingerichtet ist, wobei die Prufsignale (P_A, P_B) derart beschaffen sind, dass sie den momentanen Zustand der Relaiskontakte nicht beeinflussen;
- ein Eingang einer Umsetzeinrichtung (15) mit einer Messspannung (Umes^) beaufschlagt ist, die zwischen einem Anschluss der Relaisspule (11) und einer der Schalteinrichtungen (12a, 12b) abgegriffen wird, wobei die Umsetzeinrichtung (15) zum Umsetzten der Messspannung (Umess) in ein binares
Antwortsignal (BS) eingerichtet ist; und
- mit einem Ausgang der Umsetzeinrichtung (15) eine Uberwa- chungseinrichtung (16) verbunden ist, die wahrend des Aussen- dens der PrüfSignale (P_A, P_B) durch die Ansteuereinrichtung (13) den Verlauf des binaren Antwortsignals (BS) auswertet und einen Fehler in der Relaisspule (11) oder einer der Schalteinrichtungen (12a, 12b) anzeigt, wenn der Verlauf des binaren Antwortsignals (BS) von einem erwarteten Verlauf abweicht .
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die beiden Schalteinrichtungen (12a, 12b) Halbleiterschal- ter, insbesondere Transistoren, sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - im Strompfad (10) der Relaisspule (11) jeweils zwischen einem Anschluss der Relaisspule (11) und einer Schalteinrichtung (12a oder 12b) ein Anschluss jeweils eines Dampfungskon- densators (27a, 27b) angeordnet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Umsetzeinrichtung (15) einen parallel zu dem Strompfad (10) der Relaisspule (11) angeordneten Spannungsteiler (22) aufweist, dessen Spannungsteilerabgriff (23) einerseits mit der Messspannung (UmL„) beaufschlagt ist und andererseits zur
Gewinnung des binaren Signals (BS) einem Ansteuereingang einer weiteren Schalteinrichtung (24) zugeführt wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die weitere Schalteinrichtung (24) ein Halbleiterschalter, insbesondere ein MOSFET, ist.
6. Verfahren zum Ansteuern eines eine Relaisspule (11) und Relaiskontakte aufweisenden elektromagnetischen Relais, bei dem zum Herstellen eines Stromflusses durch die Relaisspule (11) zwei Schalteinrichtungen (12a, 12b) geschlossen werden und zum Unterbrechen eines Stromflusses durch die Relaisspule (11) beide Schalteinrichtungen (12a, 12b) geöffnet werden, wobei die Schalteinrichtungen (12a, 12b) in einem Strompfad mit der Relaisspule (11) derart angeordnet sind, dass die erste Schalteinrichtung (12a) mit einem ersten Anschluss der Relaisspule (11) und die zweite Schalteinrichtung (12b) mit einem zweiten Anschluss der Relaisspule (11) in Verbindung steht; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - eine Ansteuereinrichtung (13) Prufsignale (P_A, P_B) an die beiden Schalteinrichtungen (12a, 12b) abgibt, die den momentanen Zustand der Relaiskontakte nicht beeinflussen;
- zwischen einem Anschluss der Relaisspule (11) und einer der
Schalteinrichtungen (12a, 12b) eine Messspannung (UmeiS) abge- griffen wird;
- die Messspannung (Ume„) in ein binares Antwortsignal (BS) umgesetzt wird; und
- ein Fehler in der Relaisspule (11) oder einer der beiden Schalteinrichtungen (12a, 12b) angezeigt wird, wenn der Ver- lauf des binaren Antwortsignals (BS) von einem erwarteten Verlauf abweicht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - im stromlosen Zustand der Relaisspule (11) zeitversetzt Prufsignale (P A, P_B) an die beiden Schalteinrichtungen (12a, 12b) abgegeben werden, die kurzer sind als eine Ansprechzeit des Relais.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- beim Abgriff der Messspannung ( Umess ) zwischen dem zweiten Anschluss der Relaisspule (11) und der zweiten Schalteinrichtung (12b) die Prufsignale (P_A, P_B) in folgender Abfolge abgegeben werden: a) ein Prufsignal (P_B) wird an die zweite Schalteinrichtung (12b) abgegeben; b) wahrend einer Signalpause wird kein Prufsignal abgegeben; c) ein Prufsignal (P_A) wird an die erste Schalteinrichtung (12a) abgegeben.
9. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- beim Abgriff der Messspannung ( f/me„ ) zwischen dem ersten
Anschluss der Relaisspule (11) und der ersten Schalteinrichtung (12b) die Prufsignale (P_A, P_B) in folgender Abfolge abgegeben werden: a) ein Prufsignal (P_A) wird an die erste Schalteinrichtung (12a) abgegeben; b) während einer Signalpause wird kein Prufsignal abge¬ geben; c) ein Prufsignal (P_B) wird an die zweite Schalteinrichtung (12b) abgegeben.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - im stromdurchflossenen Zustand der Relaisspule (11) die erste Schalteinrichtung (12a) dauerhaft angesteuert wird, wahrend die zweite Schalteinrichtung (12b) über ein gepulstes Prufsignal (P B) angesteuert wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- zur Bestimmung, ob ein Fehler in der Relaisspule (11) oder einer der Schalteinrichtungen (12a, 12b) vorliegt, das binare Antwortsignal (BS) zu zumindest zwei charakteristischen Zeitpunkten (z.B. tl und t2) mit dem erwarteten Verlauf verglichen wird, wobei zwischen den charakteristischen Zeitpunkten (z.B. tl und t2) zumindest eine Änderung hinsichtlich des Zu- Standes mindestens eines Prufsignal (P_A, P_B) stattgefunden hat.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - es in regelmäßigen Zeitabstanden wiederholt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von der Ansteuereinrichtung (13) je nach Zustand der Relais- spule unterschiedliche Prufsignale (P_A, P_B) abgegeben werden .
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