ES2307263T3 - Dispositivo para la generacion segura de señales. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la generación segura de señales con un medio de control (10), al que se alimenta una señal de control (12), en donde el medio de control (10) genera dependiendo de la señal de control (12) al menos una primera y una segunda señal de activación (54, 56) para activar un medio de conexión (16), que activa o desactiva una carga (50), en donde están previstos medios de reconocimiento (10, 66) para reconocer un funcionamiento adecuado del medio de conexión (16), en donde los medios de reconocimiento (10, 66) influyen al menos en una primera y una segunda señal de activación (54, 56), en dependencia del funcionamiento adecuado del medio de conexión (16), y en donde el medio de conexión (16) comprende al menos dos rutas paralelas con al menos en cada caso dos medios de conexión (58, 60; 62, 64) conectados en serie, caracterizado porque la primera señal de activación (54) activa un medio de conexión (58) de la primera ruta y, con el dispositivo invertido para ello con un primer inversor (51), activa un medio de conexión (64) de la segunda ruta.
Description
Dispositivo para la generación segura de
señales.
La invención se basa en un dispositivo para la
generación segura de señales según el género de la reivindicación
independiente. Las señales críticas en cuanto a seguridad se
conectan en los sistemas actuales directamente al disipador de
señales, como por ejemplo señales de control de bornes del
conmutador de arranque del encendido. Sin embargo, si se desea
generar una señal crítica en cuanto a seguridad mediante un
microcontrolador, es necesario asegurar que su señal de salida
crítica en cuanto a seguridad, en el caso de producirse un fallo
sencillo de un componente en el sistema, no pase a un estado erróneo
o no pueda conmutarse de un estado a otro.
Del documento
US-A-5 559 438 se conoce un
interruptor de seguridad, que comprende un circuito en serie o en
paralelo de dos conmutadores sencillos y que sirve para la
activación protegida contra fallos de una carga crítica en cuanto a
seguridad. Cada uno de los conmutadores del interruptor de seguridad
contiene un elemento para medir la corriente a través del
interruptor en el caso de un circuito en paralelo o para medir la
tensión a través del interruptor en el caso de un circuito en
serie. Un circuito de vigilancia recibe las informaciones de los
elementos de medición y apronta una señal de activación para cada
conmutador, en donde estos se activan cuando la tensión medida es
elevada o la corriente medida es reducida, y se desactivan cuando la
tensión medida es reducida o la corriente medida es elevada.
Es por ello tarea de la invención aumentar la
seguridad del aprontamiento de señales mediante un
microcontrolador.
Esta tarea es resuelta mediante las
particularidades de la reivindicación independiente.
El dispositivo conforme a la invención para la
generación segura de señales comprende un medio de control, al que
se alimenta una señal de control, en donde el medio de control
genera dependiendo de la señal de control al menos una primera y
una segunda señal de activación para activar un medio de conexión,
que activa o desactiva una carga. Están previstos medios de
reconocimiento para reconocer un funcionamiento adecuado del medio
de conexión, en donde los medios de reconocimiento influyen al
menos en una primera y una segunda señal de activación, en
dependencia del funcionamiento adecuado del medio de conexión. Para
aumentar adicionalmente la seguridad, el medio de conexión
comprende al menos dos rutas paralelas con al menos en cada caso dos
medios de conexión conectados en serie. Conforme a la invención
está previsto que la primera señal de activación active un medio de
conexión de la primera ruta, e invertida para ello a través de un
primer inversor, un medio de conexión de la segunda ruta. De forma
ventajosa se consigue por medio de esto que sólo una de las dos
señales de control tenga que estar protegida contra fallos.
De la descripción se deducen otros
perfeccionamientos convenientes.
Los ejemplos de ejecución de la invención están
representados en el dibujo y se describen a continuación con más
detalle.
Las figuras 1 a 3 muestran esquemas de
conexiones en bloques de varios ejemplos de ejecución del
dispositivo conforme a la invención para una generación segura de
señales.
A un medio de control 10 y a un medio de
funcionamiento de emergencia 30 se alimenta una señal de control
12. El medio de control 10 genera una señal de salida 13, que se
alimenta al medio de conexión de funcionamiento de emergencia 32.
Una señal de disparo 18 aprontada por el medio de control 10 es
tratada por un medio de vigilancia 20. El medio de control 10
genera asimismo una señal de control de funcionamiento de emergencia
15 para el medio de funcionamiento de emergencia 30. El medio de
funcionamiento de emergencia 30 obtiene además una señal de salida
de vigilancia 22 generada por un medio de vigilancia 20. El medio de
funcionamiento de emergencia 30 genera una señal de salida de
funcionamiento de emergencia 34 y una señal de control de
funcionamiento de emergencia 36. A través de la señal de control de
funcionamiento de emergencia 36 puede modificarse el medio de
conexión de funcionamiento de emergencia 32 en una posición de
interruptor. En una de las posiciones de interruptor el medio de
conexión de funcionamiento de emergencia 32 transmite la señal de
salida 13 del medio de control 10 como señal de activación 14 a un
medio de conexión 16. En la otra posición de interruptor el medio
de conexión de funcionamiento de emergencia 32 transmite la señal de
salida 13 del medio de control 10 como señal de activación 14 al
medio de conexión 16. Con el medio de conexión 16 conectado mediante
la señal de activación 14 puede activarse o desactivarse un
componente relevante en cuanto a seguridad.
En el caso del ejemplo de ejecución conforme a
la figura 2 se alimentan al medio de control 10 la señal y una
señal de reset 24, que es generada por el medio de vigilancia 20. El
medio de control 10 entrega a su vez la señal de salida 13 al medio
de conexión de funcionamiento de emergencia 32, la señal de disparo
18 al medio de vigilancia 20 y la señal de activación de
funcionamiento de emergencia 15 al medio de funcionamiento de
emergencia 30. Como ya se ha descrito con relación al ejemplo de
ejecución conforme a la figura 1 el medio de funcionamiento de
emergencia 30 entrega la señal de funcionamiento de emergencia 32,
cuya señal de salida se alimenta como señal de activación 14 al
medio de conexión 16 para su activación. Está previsto un segundo
medio de control 40, que intercambia datos a través de una línea de
comunicación 44 con el medio de control 10. Una señal de activación
de funcionamiento de emergencia 42 del segundo medio de control 40
se entrega al medio de funcionamiento de emergencia 30.
En el ejemplo de ejecución conforme a la figura
3 llega una primera señal de activación 54 tanto al primer inversor
51 como a un primer medio de conexión 58. Con la señal de salida del
primer inversor 51 se controla un cuarto medio de conexión 64. Una
segunda señal de activación 56 se alimenta tanto a un segundo medio
de conexión 60 como a un segundo inversor 52. La señal de salida
del segundo inversor 52 sirve para el tercer medio de conexión 62
como señal de activación. El primer medio de conexión 58 y el tercer
medio de conexión 62 están conectados en serie, al igual que el
segundo medio de conexión 60 y el cuarto medio de conexión 64. El
primer medio de conexión 58 y el tercer medio de conexión 62 están
conectados en paralelo con respecto a los medios de conexión
segundo y cuarto 60, 64 situados en serie. Los potenciales comunes
de los medios de conexión tercero y cuarto 62, 64 están unidos (a
modo de ejemplo) a masa, a los potenciales comunes de los medios de
conexión 58, 60 primero y segundo (a modo de ejemplo) con la carga
50. Para detectar la señal con la que se activa la señal 50 está
prevista una línea de retroalimentación 66.
El ejemplo de ejecución conforme a la figura 1
se utiliza por ejemplo para la generación segura de señales para un
conmutador de arranque del encendido en un vehículo de motor. La
señal correspondiente del estado de encendido deseado llega como
señal de control 12 tanto al medio de control 10 como al medio de
funcionamiento de emergencia 30. El medio de control 10 trata la
señal de control 12 entrante, dado el caso, con ayuda de otras
informaciones. En el medio de control 10 está materializado por
ejemplo un dispositivo automático de arranque/parada, que desactiva
o activa automáticamente el encendido (como ejemplo para una carga
50) en caso de presentarse determinadas condiciones. El medio de
control 10 genera por ello, dependiendo de la señal de control 12,
una señal de salida 13 con la que en funcionamiento normal se activa
el medio de conexión 16 por ejemplo para activar o desactivar el
encendido.
Debido a que en el caso del encendido se trata
de una función crítica en cuanto a seguridad, el medio de conexión
16 debe activarse correctamente también cuando el medio de control
10 no funcione adecuadamente. Para esto está previsto conforme a la
invención el medio de funcionamiento de emergencia 30 con el medio
de conexión de funcionamiento de emergencia 32 correspondiente. En
caso de fallo del medio de control 10 el medio de funcionamiento de
emergencia 30 controla el medio de conexión de funcionamiento de
emergencia 32, de tal modo que el medio de conexión de
funcionamiento de emergencia 32 ya no rectifica la señal de salida
13 del medio de control 10 como señal de activación 14 para el
medio de conexión 16, sino la señal de salida de funcionamiento de
emergencia 34. En el caso de la señal de salida de funcionamiento de
emergencia 34 se trata del estado correspondiente de la señal de
control 12. En el caso más sencillo se rectifica la señal de control
12 a través del medio de funcionamiento de emergencia 30,
sencillamente como señal de salida de funcionamiento de emergencia
34. Sin embargo, en el medio de funcionamiento de emergencia 30
también podría estar integrada una lógica adicional, que transforme
la señal de control 12 en la señal de salida de funcionamiento de
emergencia 34, dependiendo de determinadas condiciones.
El medio de conexión de funcionamiento de
emergencia 32 se conmuta después para transmitir la señal de salida
de funcionamiento de emergencia 34 como señal de activación, cuando
se ha reconocido un funcionamiento defectuoso del medio de control
10. La función de emergencia del medio de funcionamiento de
emergencia 30 puede activarse mediante el propio medio de control
10 o el medio de vigilancia 20. En el medio de control 10 se ha
integrado para esto una función de autodiagnóstico, para vigilar la
propia capacidad de funcionamiento. Si el medio de control 10
reconoce un caso de fallo propio, envía un mensaje correspondiente a
través de la señal de activación de funcionamiento de emergencia 15
al medio de funcionamiento de emergencia 30, para activar la función
de funcionamiento de emergencia como ya se ha descrito
anteriormente. Para la vigilancia adicional o alternativa del medio
de control 10 está previsto el medio de vigilancia 20. Aquí se trata
por ejemplo de un llamado Watchdog. El medio de control 10 entrega
una señal de disparo 18 al medio de vigilancia 20. El medio de
vigilancia 20 comprueba en la señal de disparo 18 entrante si
coincide con una señal de disparo esperada. Como criterio para un
caso de fallo podría utilizarse por ejemplo una variación de
frecuencia de la señal de disparo 18. Si el medio de vigilancia 20
reconoce una desviación significativa de la señal de disparo 18
respecto al estado normal esperado, deduce que existe un medio de
control 10 defectuoso y activa la función de funcionamiento de
emergencia del medio de funcionamiento de emergencia 30 con una
señal de salida de vigilancia 22 correspondiente. El medio de
funcionamiento de emergencia 30 produce, a través de la señal de
control de funcionamiento de emergencia 36, la rectificación de la
señal de salida de funcionamiento de emergencia 34 como señal de
activación 14 para el medio de conexión 16, como ya se ha descrito
anteriormente. El medio de vigilancia 20, sin embargo, no autoriza
en el caso del ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 un reset
del medio de control 10, sólo controla la función de emergencia del
medio de funcionamiento de emergencia 30.
En el caso del ejemplo de ejecución conforme a
la figura 2 está previsto como medio de vigilancia adicional del
medio de control 10 un segundo medio de control 40. Con base en la
comunicación dado el caso bidireccional, que es guiada a través de
la línea de comunicación 44 entre el primer medio de control 10 y el
segundo medio de control 40, el segundo medio de control 40 vigila
la capacidad de funcionamiento del medio de control 10. Para esto
el segundo medio de control 40 podría por ejemplo enviar señales de
prueba al medio de control 10, que envía de vuelta señales de
respuesta correspondientes. Con base en las señales de respuesta
entrantes el segundo medio de control 40 determina si el medio de
control 10 funciona todavía adecuadamente. Si la respuesta entrante
del medio de control 10 se desviara de la esperada, el segundo medio
de control 40 deduce que existe un funcionamiento defectuoso y
activa el funcionamiento de emergencia consignado en el medio de
funcionamiento de emergencia 30, a través de la señal de activación
de funcionamiento de emergencia 42. El funcionamiento de emergencia
coincide con el descrito en el ejemplo de ejecución 1. Se hace
referencia a las ejecuciones correspondientes. El segundo medio de
control 40 asume fundamentalmente la función del medio de vigilancia
20 del primer ejemplo de ejecución. De este modo el medio de
vigilancia 20 conforme a la figura 2 está liberado de estas tareas
y puede asumir la función de Watchdog citada. El medio de vigilancia
20 vigila a su vez si la señal de disparo 18 presenta desviaciones
inesperadas de importancia. Si se produjeran éstas, el medio de
vigilancia 20 envía una señal de Reset 24 correspondiente al medio
de control 10. El medio de control 10 se reinicia. Este Reset es
reconocido por el segundo medio de control 40, que activa como muy
tarde entonces la función de emergencia del medio de funcionamiento
de emergencia 30. Como también en el ejemplo de ejecución conforme
a la figura 1, el propio medio de control 10 puede activar la
función de emergencia del medio de funcionamiento de emergencia 30.
Esto podría ser el caso si el propio medio de control 10 reconoce
que funciona con fallos y/o si detecta un fallo del segundo medio
de control 40. Alternativamente la función de emergencia del medio
de funcionamiento de emergencia 30 podría activarse, después de un
número prefijable de señales de Reset 24, mediante el medio de
vigilancia 20. La llamada función de Watchdog del medio de
vigilancia 20 se mantendría aquí.
Para aumentar más la seguridad, el medio de
conexión 16 podría presentar una estructura como la representada en
la figura 3. El medio de control 10 generaría dos señales, la
primera y la segunda señal de activación 54, 56, en lugar de
solamente una señal de salida 13. Sólo una de las dos señales de
activación 54, 56 tendría que estar ejecutada con protección contra
fallos (como se ha descrito anteriormente). La señal de activación
sin protección contra fallos tiene que adoptar, en caso de fallo,
solamente un estado definido. Aparte de esto, el medio de control
10 recibe y trata la señal tomada desde la línea de
retroalimentación 66. Para garantizar ahora una apertura segura del
medio de conexión 16, al primer medio de conexión 58 está conectado
además un tercer medio de conexión 62 en serie. Si por ejemplo ya
no pudiera abrirse el primer medio de conexión 58, la señal de
salida deseada podría producirse todavía mediante la apertura del
tercer medio de conexión 62. Sin embargo, si el primer medio de
conexión 58 no pudiera cerrarse más, podría alcanzarse el estado de
salida deseado mediante el cierre del segundo y del cuarto medio de
conexión 60, 64.
En el estado básico, es decir, con la carga 50
desconectada, la primera y la segunda señal de activación 54, 56
presentan el estado de cero lógico. En cooperación con los dos
inversores 51, 52 el tercero y el cuarto medio de conexión 62, 64
están cerrados. Debido a que el primer y el segundo medio de
conexión 58, 60 permanecen asimismo abiertos, la carga 50 está
desactivada.
Si se desea conectar la carga 50, como indica un
cambio de la señal de control 12, el medio de control 10 genera una
segunda señal de activación 56 con el nivel uno lógico. Por medio de
esto se cierra el segundo medio de conexión 60. La ruta derecha del
medio de conexión 16 se hace ahora conductora y de este modo se ha
conectado la carga 50. En paralelo a esto el medio de control 10
detecta, a través de la línea de retroalimentación 66, el estado de
la carga 50. En el caso de un funcionamiento adecuado del medio de
conexión 16, un nivel de la segunda señal de control 56 de uno
lógico conduce también a que por la carga 50 circule una
corriente.
Sin embargo, si el medio de control 10 no
reconoce una acción pretendida, a pesar de la activación deseada,
pasa a un funcionamiento de emergencia. Para remediar el estado
defectuoso se activa la ruta izquierda del medio de conexión 16 a
través de una variación de la primera señal de activación 54 en uno
lógico. Aquí se cierra el primer conmutador 58 y por medio de esto
se conecta la carga 50.
Si el segundo medio de conexión 60 no se abriera
en funcionamiento normal "desconectar" (primera señal de
activación 54 cero lógico, segunda señal de activación 56 cero
lógico) a pesar de una activación correspondiente, esto es también
reconocido a través de la señal detectada por la línea de
retroalimentación 66. Después se pasa la primera señal de
activación 54 a uno lógico, de tal modo que se abre el cuarto medio
de conexión 64 y con ello se desactiva la ruta derecha. Esta
función puede ser asumida a continuación a través de la primera
señal de activación 54 con una lógica inversora correspondiente.
Claims (1)
1. Dispositivo para la generación segura de
señales con un medio de control (10), al que se alimenta una señal
de control (12), en donde el medio de control (10) genera
dependiendo de la señal de control (12) al menos una primera y una
segunda señal de activación (54, 56) para activar un medio de
conexión (16), que activa o desactiva una carga (50), en donde
están previstos medios de reconocimiento (10, 66) para reconocer un
funcionamiento adecuado del medio de conexión (16), en donde los
medios de reconocimiento (10, 66) influyen al menos en una primera
y una segunda señal de activación (54, 56), en dependencia del
funcionamiento adecuado del medio de conexión (16), y en donde el
medio de conexión (16) comprende al menos dos rutas paralelas con al
menos en cada caso dos medios de conexión (58, 60; 62, 64)
conectados en serie, caracterizado porque la primera señal
de activación (54) activa un medio de conexión (58) de la primera
ruta y, con el dispositivo invertido para ello con un primer
inversor (51), activa un medio de conexión (64) de la segunda
ruta.
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