SE464270B - Fail-safe safety device - Google Patents

Fail-safe safety device

Info

Publication number
SE464270B
SE464270B SE8902378A SE8902378A SE464270B SE 464270 B SE464270 B SE 464270B SE 8902378 A SE8902378 A SE 8902378A SE 8902378 A SE8902378 A SE 8902378A SE 464270 B SE464270 B SE 464270B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
diode
load
capacitor
voltage
input
Prior art date
Application number
SE8902378A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8902378L (en
SE8902378D0 (en
Inventor
J I Almqvist
Original Assignee
Binaer Elektronik Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Binaer Elektronik Ab filed Critical Binaer Elektronik Ab
Priority to SE8902378A priority Critical patent/SE464270B/en
Publication of SE8902378D0 publication Critical patent/SE8902378D0/en
Publication of SE8902378L publication Critical patent/SE8902378L/en
Publication of SE464270B publication Critical patent/SE464270B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/007Fail-safe circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

In a fail-safe safety device for supplying electrical energy to a load K the energy is transferred from a voltage source to the load by two connection elements Q1,Q2 alternately conducting and being cut off dependent upon two control signals S1,S2 generated in antiphase. A first condenser C1 acts as a transmission component for transmitting energy from the connection point C of the connection element to the connection point D of two series-connected diodes D1,D2. The load is connected across the diodes. The first condenser is charged via the first diode D1 and alternately is discharged via the second diode D2 to generate the voltage across the load. The supply of energy to the load is broken off when any one or more of the following conditions arises: a) absence of either or both of the control signals; b) both connection elements conducting or being cut off at the same time; c) short-circuiting of the first connection element and/or the second connection element and/or the first diode and/or the second diode and/or the first condenser; d) interruption in the first connection element and/or the first diode and/or the second diode and/or the first condenser. <IMAGE>

Description

464 270 å 8107568-1. I den beskrivna nödstoppsanordningen tänds tran- sistorer omväxlande av i motfas alstrade fyrkantssignaler. I den enklaste utföringsformen med tvà transistorer ansluts en första transistors emitter till en andra transistors kollek- tor, samt till den elektriska minusledningen via primärlind- ningen hos en transformator och en kondensator. En last är ansluten 'till transformatorns sekundärlindning. Nackdelen med denna anordning är att lasten får ström och drivs även om kondensatorn skulle bli kortsluten. Andra beskrivna utför- ingsformer utelämnar kondensatorn och använder i stället ytterligare ett eller två par transistorer, eller mittuttaget hos transformatorns primärlindning. Även i dessa alternativa utföringsformer kan dock lasten drivas om enstaka komponenter blir kortslutna eller avbrutna. 464 270 å 8107568-1. In the described emergency stop device, the systems alternating with square signals generated in opposite phase. IN the simplest embodiment with two transistors is connected one emitter of the first transistor to the collector of a second transistor as well as to the negative electrical line via the primary winding of a transformer and a capacitor. A load is connected 'to the secondary winding of the transformer. The downside with this device is that the load is powered and driven even if the capacitor would be shorted. Other described embodiments forms omit the capacitor and use instead one or two more pairs of transistors, or the center socket at the primary winding of the transformer. Even in these alternatives embodiments, however, the load can be driven on individual components become short-circuited or interrupted.

Både JP 60-229102 och JP 60-229103 beskriver andra laststyrningskretsar, vilka avbryter drivning av en last när fel uppstår i en överordnad mikroprocessor. För det första är dessa lösningar onödigt komplicerade, med ett flertal aktiva komponenter, inkl. två NAND-grindar och, i ena fallet, en operationsförstärkare, mellan mikroprocessorn och lasten.Both JP 60-229102 and JP 60-229103 describe others load control circuits, which interrupt the operation of a load when errors occur in a parent microprocessor. Firstly these solutions are unnecessarily complicated, with several active components, incl. two NAND gates and, in one case, an operational amplifier, between the microprocessor and the load.

För det andra tar de ingen hänsyn till eventuella fel hos själva de mellanliggande komponenterna; om mikroprocessorn är hel och fungerande kan alltså lasten drivas även om andra komponenter har gått sönder.Secondly, they do not take into account any errors in the intermediate components themselves; if the microprocessor is whole and functioning, the load can thus be driven on others as well components have broken.

Tekniska problemet: Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är därför att åstadkomma en säkerhetsanordning uppbyggd av ett fåtal komponenter, medelst vilken matningsspänning matas säkert fram. till en last under' aktiv kontroll av ett överordnat system, men som snabbt avbryter spänningsmatningen när någon ingående komponent går sönder, eller när korrekta styrsigna- ler inte föreligger. 464 270 lw Lösningen: Nämnda ändamål uppnås medelst en anordning enligt upp- finningen, vilken kännetecknas därav att: den första ingången är kopplad till en elektrisk spän- ningskälla med en matningsspänning; den första utgången är kopplad till den andra ingången; den andra utgången är kopplad till en elektrisk jord; den första utgången år kopplad till den elektriska jor- den över en första kondensator och en första diod; en första lastanslutningspunkt är ansluten till den elektriska jorden; en andra lastanslutningspunkt är ansluten till den elektriska jorden över en andra diod och den första dioden; den första dioden år seriekopplad med den andra dioden; den första styrsignalen och den andra styrsignalen är i motfas för att omväxlande försätta det första kopplingsele- mentet och det andra kopplingselementet i det ledande till- ståndet för omväxlande laddning via den första dioden av den första kondensatorn respektive urladdning via den andra dio- den av den första kondensatorn med alstring av en elektrisk potential över lasten; en säkring är ansluten mellan nämnda spänningskålla och nämnda första ingång varigenom energimatning till lasten medelst säkerhetsanordningen avbrytes om något eller några av följande tillstånd uppstår: a) frånvaro av någon eller båda av styrsignalerna; b) båda kopplingselement samtidigt intar det ledande tillståndet eller samtidigt intar det icke-ledande tillstån- det; c) kortslutning av det första kopplingselementet och/eller det andra kopplingselementet och/eller den första dioden och/eller den andra dioden och/eller den första kon- densatorn; d) avbrott i det första kopplingselementet och/eller den första dioden och/eller den andra dioden och/eller den första kondensatorn. 464 270 bh Figurbeskrivning: Fig. 1 är ett kretsschema av en fördelaktig utförings- form av uppfinningen; och Fig. 2 illustrerar representativa signaler, som uppstår vid valda punkter i laststyrkretsen enligt uppfinningen.Technical problem: The object of the present invention is therefore to provide a safety device built up of a few components, by means of which supply voltage is supplied safely forward. to a load under the active control of a superior system, but which quickly interrupts the voltage supply when someone component breaks down, or when the correct control signals does not exist. 464 270 lw Solution: Said object is achieved by means of a device according to the finding, which is characterized by: the first input is connected to an electrical voltage supply source with a supply voltage; the first output is connected to the second input; the second output is connected to an electrical ground; the first output year is connected to the electrical ground it over a first capacitor and a first diode; a first load connection point is connected to it electric earth; a second load connection point is connected to it electric earth over a second diode and the first diode; the first diode is connected in series with the second diode; the first control signal and the second control signal are in opposite phase to alternately attach the first coupling element. the element and the second coupling element in the conductive the state of alternating charge via the first diode of it first capacitor and discharge via the second diode that of the first capacitor with the generation of an electric potential over the load; a fuse is connected between said voltage source and said first input whereby energy supply to the load by means of the safety device is interrupted if any or some of the following conditions occur: a) absence of one or both of the control signals; b) both coupling elements simultaneously occupy the conductive the permit or at the same time the non-conductive permit the; c) short circuit of the first coupling element and / or the second coupling element and / or the first the diode and / or the second diode and / or the first con- densator; d) interruption of the first coupling element and / or the first diode and / or the second diode and / or the first capacitor. 464 270 bh Figure description: Fig. 1 is a circuit diagram of an advantageous embodiment form of the invention; and Fig. 2 illustrates representative signals that occur at selected points in the load control circuit according to the invention.

Beskrivning av föredragna utföringsformer: En utföringsform av säkerhetsanordningen enligt uppfin- ning skall nu beskrivas med hänvisning till figurerna. En icke visad spänningskälla matar kretsen med matningsspänning- en +Us volt. I strömbanan mellan spänningskällan och den elektriska jorden finns ett första och ett andra styrbart kopplingselement Q1 resp. Q2. Varje kopplingselement kan inta ett ledande tillstånd och ett icke ledande tillstànd.Description of preferred embodiments: An embodiment of the safety device according to the invention will now be described with reference to the figures. One voltage source (not shown) supplies the circuit with the supply voltage and + Us volt. In the current path between the voltage source and it electric earth there is a first and a second controllable coupling element Q1 resp. Q2. Each coupling element can take a leading state and a non-leading state.

En första styrsignal S1 är kopplad till en styringång hos det första kopplingselementet Ql, så att Q1 intar det ledande tillståndet när amplituden hos S1 överstiger ett tröskelvär- de, och det icke ledande tillståndet när amplituden hos S1 understiger tröskelvärdet. Pá analogt sätt bestämmer en andra styrsignal S2 tillståndet för det andra kopplingsele- mentet Q2. Högsta amplituden för styrsignalerna S1 och S2 väljs med hänsyn till kopplingselementens elektriska egenska- per och behöver naturligtvis inte vara lika med matningsspän- ningen +Us.A first control signal S1 is connected to a control input thereof the first coupling element Q1, so that Q1 takes the lead the state when the amplitude of S1 exceeds a threshold de, and the non-conductive state when the amplitude of S1 below the threshold. In an analogous way, one decides second control signal S2 the state of the second switching element meant Q2. Maximum amplitude of control signals S1 and S2 selected with regard to the electrical properties of the coupling elements. and of course need not be equal to the supply voltage ningen + Us.

I den illustrerade utföringsformen består kopplingsele- menten Q1 och Q2 av MOS-FET transistorer. Detta val är för- delaktigt för att minimera spänningsfallet över varje ele- ment, men är inte nödvändigt. Vanliga PNP och NPN transis- torer, reläer, tyristorer, och andra styrbara kopplingsele- ment kan också användas. Endast i syfte att förenkla den fortsatta beskrivningen skall kopplingselementen nedan kallas "transístorerna" Ql resp. Q2, varvid varje transistors in- gång, utgång, och styringång skall kallas kollektor, emitter, respektive bas. Att en transistor intar det ledande till- ståndet innebär att den bottnar, och att den intar det icke ledande tillståndet innebär att den stryps. Dessa termer och begrepp är välkända inom digitaltekniken och beskrivs därför inte närmare. 464 270 ä Såsom illustreras i fig. 2 har varje styrsignal S1 och S2 ett logiskt högt värde och ett logiskt lågt värde, varvid det höga. värdet. motsvarar en signalamplitud över transis- torernas tröskelvärde och det låga värdet motsvarar en signa- lamplitud mindre än tröskelvârdet, företrädesvis vid eller nära jordpotentialen. Styrsignalerna S1 och S2 alstras på känt sätt såsom pulståg i motfas av en icke visad överordnad enhet. Under normala förhållanden alstras alltså den andra styrsignalen S2 enklast som den logiska inversen av den för- sta styrsignalen S1: detta är dock inte nödvändigt, och korta perioder, under vilka ingen styrsignal är "hög", får också förekomma, under förutsättningar som kommer att framgå av den fortsatta beskrivningen. Det är dessutom fördelaktigt men inte nödvändigt för styrsignalerna att ha en konstant frek- vens. I en praktisk tillämpning av uppfinningen alstrades båda styrsignaler exempelvis med en frekvens i storleksord- ningen 1 kHz.In the illustrated embodiment, the coupling element elements Q1 and Q2 of MOS-FET transistors. This choice is to minimize the voltage drop across each element. ment, but is not necessary. Common PNP and NPN transis- relays, relays, thyristors, and other controllable switching ment can also be used. Only for the purpose of simplifying it further description, the coupling elements below shall be called "transistors" Ql resp. Q2, each transistor being passage, output, and control input shall be called collector, emitter, respective bass. That a transistor occupies the conductive supply the state means that it bottoms out, and that it does not take it leading condition means that it is strangled. These terms and concepts are well known in digital technology and are therefore described not closer. 464 270 ä As illustrated in Fig. 2, each control signal has S1 and S2 a logic high value and a logic low value, whereby the high. the value. corresponds to a signal amplitude over the trans- the threshold value of the meters and the low value corresponds to a lamp height less than the threshold value, preferably at or close to the ground potential. The control signals S1 and S2 are generated on known method as pulse train in opposite phase of a parent (not shown) unit. Under normal conditions, the other is thus generated the control signal S2 is simplest as the logical inverse of the sta control signal S1: however, this is not necessary, and short periods during which no control signal is "high" may also occur occur, under conditions which will be apparent from it continued description. It is also beneficial though not necessary for the control signals to have a constant frequency vens. In a practical application of the invention was generated both control signals, for example with a frequency of the order of 1 kHz.

Den överordnade enheten består företrädesvis av en mik- roprocessor för att uppnå högsta graden av anpassbarhet och övervakningsförmàga. Den kan dock också utgöras av exempel- vis bistabila vippor eller andra kända kretsar.The parent unit preferably consists of a micro- processor to achieve the highest degree of adaptability and monitoring ability. However, it can also consist of examples bistable flip-flops or other known circuits.

I ett grundutförande kopplas spänningskällan till den första transistorns Ql kollektor. Emittern hos Q1 kopplas till den andra transistorns Q2 kollektor (vid punkt C i fig. 1), och emittern hos Q2 kopplas till den elektriska jorden.In a basic embodiment, the voltage source is connected to it the collector of the first transistor Q1. The emitter of Q1 is connected to the collector of the second transistor Q2 (at point C in FIG. 1), and the emitter of Q2 is connected to the electrical ground.

En första säkring Fl anordnas dock företrädesvis mellan spän- ningskällan och den första transistorn Q1. Om styrsignalerna S1 och S2 oavsiktligen skulle inta det logiskt höga värdet samtidigt, exempelvis på grund av samtidig kortslutning, så att båda transistorer bottnar, kommer säkringen Fl att bry- tas, varvid matningsspänningen till hela resten av kretsen snabbt uteblir.However, a first fuse F1 is preferably arranged between the source and the first transistor Q1. About the control signals S1 and S2 would inadvertently assume the logically high value simultaneously, for example due to simultaneous short circuit, so that both transistors are grounded, the fuse F1 will be broken. is taken, whereby the supply voltage to the entire rest of the circuit quickly fails.

En signalbana från den första transistorns Q1 emitter går också via en första kondensator C1 till en första diod Dl (vid punkt D) och över D1 till jord.A signal path from the emitter of the first transistor Q1 also goes via a first capacitor C1 to a first diode D1 (at point D) and over D1 to ground.

En last K har två anslutningspunkter Pl och P2. I den illustrerade utföringsformen är lasten K induktiv, närmare bestämt ett relä, men den kan också vara en icke induktiv 464 270 á last såsom en glödlampa, ett larmsystem, o s v. Lasten K kan också innefatta fler än en strömförbrukare, t ex tvä eller fler reläer, lampor, o s v. I det visade exemplet, i vilken lasten K utgörs av ett enda relä, styr lastreläet på sedvan- ligt sätt en brytkontakt, vilken förbinder en andra icke visad spänningskälla, med spänningen U1, med en anslutnings- punkt F. Lasten K är via sin andra anslutningspunkt P2 ansluten över en andra säkring F2 till en andra diod D2, och därifrån över den första dioden Dl till jord. Den andra säkringen F2 kan utelämnas, men inkluderas med fördel för att skydda lasten ytterligare mot eventuell felkopplíng.A load K has two connection points P1 and P2. In it illustrated embodiment, the load K is inductive, closer definitely a relay, but it can also be a non-inductive one 464 270 á load such as a light bulb, an alarm system, etc. The load K can also include more than one power consumer, such as two or more relays, lamps, etc. In the example shown, in which the load K consists of a single relay, the load relay controls in a manner a break contact, which connects a second non shown voltage source, with voltage U1, with a connection point F. The load K is via its second connection point P2 connected across a second fuse F2 to a second diode D2, and thence across the first diode D1 to ground. The other one fuse F2 can be omitted, but is included with advantage to further protect the load against any incorrect coupling.

I en praktisk tillämpning av uppfinningen arbetade den föreliggande säkerhetskretsen med matningsspänningen Us i intervallet 20 - 35 VDC. Uppfinningen är dock naturligtvis lika användbar även vid andra matningsspänningsnivàer.In a practical application of the invention, it worked the present safety circuit with the supply voltage Us i range 20 - 35 VDC. However, the invention is, of course equally useful at other supply voltage levels.

Dioderna D1 och D2 är företrädesvis av Schottky-typ för att minska spänningsfallet över dem.Diodes D1 and D2 are preferably of the Schottky type to reduce the voltage drop across them.

Från sin första anslutningspunkt P1 är lasten K anslu- ten till jord, företrädesvis via en tredje diod D3. Den tredje dioden D3 kan utelämnas men, såsom beskrivs närmare nedan, genom att inkludera den ökas systemets felsäkerhet.From its first connection point P1, the load K is connected to ground, preferably via a third diode D3. The the third diode D3 can be omitted but, as described in more detail below, by including it increases the system's failsafe.

I den föredragna utföringsformen inkluderar säkerhets- anordningen enligt uppfinningen även en andra kondensator C2, vilken är inkopplad parallellt med de seriekopplade dioderna D1 och D2. I det visade utföringsexemplet är ena änden av C2 ansluten till en punkt E mellan lastens andra anslutnings- punkt P2 och den andra dioden D2, och den andra änden jordad.In the preferred embodiment, the security features include the device according to the invention also a second capacitor C2, which is connected in parallel with the series-connected diodes D1 and D2. In the embodiment shown, one end of C2 connected to a point E between the second connection of the load point P2 and the other diode D2, and the other end grounded.

Såsom framgår nedan glättar den andra kondensatorn C2 spän- ningssignalen till lasten K.As shown below, the second capacitor C2 smooths the voltage signal to the load K.

På grund av den stora energimängd som kondensatorerna Cl och C2 normalt kommer att behöva lagra när uppfinningen används för att skydda laster med en så stor effektförbruk- ning som exempelvis växeldrivmotorer är de företrädesvis elektrolytiska. I en praktisk tillämpning var den första kondensatorn Cl exempelvis elektrolytisk med en kapacitans i storleksordningen 1000 uF. Denna kapacitans kan vara mindre, men valdes för att minska den inre resistansen hos Cl. I denna praktiska tillämpning' var den andra kondensatorn C2 -x 464 270 Z elektrolytisk med en kapacitans på ungefär 220 uF. Den andra kondensatorn C2 valdes med mindre kapacitans än Cl eftersom medelströmmen genom C2 är mindre, och eftersom ett för stort värde hade gett för lång frånslagstid för den valda lasten, vilken förbrukade ström på 0.3 till 1.0 A. I andra tillämp- ningar väljs C1 och C2 med hänsyn till den aktuella lastens strömförbrukning.Due to the large amount of energy provided by the capacitors C1 and C2 will normally need to be stored when the invention used to protect loads with such a large power consumption such as gear motors, they are preferably electrolytic. In a practical application was the first the capacitor C1, for example, electrolytic with a capacitance in of the order of 1000 uF. This capacitance may be less, but was chosen to reduce the internal resistance of Cl. IN this practical application 'was the second capacitor C2 -x 464 270 Z electrolytic with a capacitance of approximately 220 uF. The other one the capacitor C2 was chosen with less capacitance than C1 because the average current through C2 is smaller, and because one is too large value had given too long a cut-off time for the selected load, which consumed current of 0.3 to 1.0 A. In other applications C1 and C2 are selected with regard to the current load power consumption.

Om matningsspänningen +Us är positiv ansluts därvid den första kondensatorns Cl positiva ledning till punkten A mel- lan transistorerna, och den andra kondensatorns C2 positiva ledning kopplas till jord. Den första och den andra dioden Dl resp D2 framspänns i riktning mot jorden, och om den tred- je dioden D3 inkluderas främspänns den i riktning mot lasten K.If the supply voltage + Us is positive, it is connected positive line of the first capacitor C1 to the point A between lan the transistors, and the positive of the second capacitor C2 wire is connected to ground. The first and the second diode D1 and D2, respectively, are prestressed in the direction of the earth, and if the If the diode D3 is included, it is biased in the direction of the load K.

Med hänvisning till både fig. 1 och fig. 2 skall upp- finningens arbetssätt vid normal drift och vid fel nu beskri- VaS .With reference to both Fig. 1 and Fig. 2, the operation of the invention during normal operation and in the event of faults is now described. VaS.

I. Normala driftsförhållanden Såsom nämndes ovan alstras vid normal drift styrsignal- erna Sl och S2 såsom pulståg i motfas, varvid transistorerna Ql och Q2 omväxlande bottnar och stryps, men aldrig intar sitt ledande eller icke ledande tillstånd samtidigt. När den första transistorn Q1 leder laddas den första kondensatorn Cl upp till en spänning som är endast något lägre än matnings- spänningen +Us. Skillnaden i spänningarna uppstår på grund av spänningsfallet över den första säkringen Fl (om denna inkluderas), över transistorn Q1, och över den första dioden D1. Skillnaden minimeras genom användning av MOS-FET och Schottky teknologi såsom nämnts ovan.I. Normal operating conditions As mentioned above, during normal operation, control signals are generated. S1 and S2 as pulse trains in opposite phase, the transistors Q1 and Q2 alternately bottom and choke, but never take over their conducting or non-conducting state at the same time. When it the first transistor Q1 conducts, the first capacitor C1 is charged up to a voltage that is only slightly lower than the supply voltage + Us. The difference in voltages occurs due to of the voltage drop across the first fuse F1 (if this) included), across transistor Q1, and across the first diode D1. The difference is minimized by using MOS-FET and Schottky technology as mentioned above.

När den första transistorn Ql är strypt och den andra transistorn Q2 leder urladdas den första kondensatorn Cl genom den andra dioden D2. Den andra kondensatorn C2 laddas därvid till en spänning som är till sin amplitud något mindre än matningsspänningens, men med omvänd polaritet. När den andra kondensatorn CZ har sin maximala laddning är alltså spänningen i punkten E ungefär lika med -Uy På grund av spänningsfallet över olika mellanliggande komponenter kommer 464 270 å dock amplituden hos spänningen i punkten E i praktiken att vara ungefär 2.0 V lägre än matningsspänningens. Spänningen över lasten K kommer då att vara lika med spänningen över den andra kondensatorn C2, minus spänningsbortfallet över den andra säkringen F2 och den tredje dioden D3, om dessa inklu- deras.When the first transistor Q1 is throttled and the second the transistor Q2 conducts, the first capacitor C1 is discharged through the second diode D2. The second capacitor C2 is charged thereby to a voltage which is slightly smaller in amplitude than the supply voltage, but with reverse polarity. When it the second capacitor CZ has its maximum charge is thus the voltage at point E is approximately equal to -Uy Due to the voltage drop across different intermediate components comes 464 270 å however, the amplitude of the voltage at point E in practice that be approximately 2.0 V lower than that of the supply voltage. The excitement over the load K will then be equal to the voltage across it second capacitor C2, minus the voltage drop across it the second fuse F2 and the third diode D3, if these include their.

Så länge transistorerna Ql och Q2 omväxlande leder och alla i kretsen ingående komponenter är hela "pumpas" därför energi genom lasten och fram till punkt E. Fig. 2 illustre- rar signalformerna i de i fig. 1 angivna punkterna i kretsen.As long as the transistors Q1 and Q2 alternately conduct and all components of the circuit are therefore completely "pumped" energy through the load and up to point E. Fig. 2 illustrates the signal shapes at the points in the circuit indicated in Fig. 1.

Normala driftsförhållanden antas föreligga fram till en tid- punkt tl.Normal operating conditions are assumed to exist until a point tl.

Spänningsvariationer i punkt C, d v s i den första kon- densatorns ena elektrod, följer den första styrsignalen S1, eftersom den första transistorn Q1 bottnar när S1 intar sitt logiskt höga värde och därmed förbinder den första konden- satorn Cl med spänningskällan. När S1 är "låg", så att Q1 stryps, urladdas däremot Cl, varvid spänningnen :i punkt C också sjunker. När den första kondensatorn Cl urladdas sjun- ker spänningen i punkt D till ungefär -Us. På grund av spän- ningsfallet över den första dioden D1, när den första konden- satorn är uppladdad, stiger spänningen i punkt D till något över jordpotential. I praktiken varierar spänningen i punkt D från ungefär +0.7 V till ungefär -(Us - 0.5) V.Voltage variations in point C, i.e. in the first con- one electrode of the capacitor, the first control signal S1 follows, since the first transistor Q1 bottoms out when S1 takes its logically high value and thus connects the first satin Cl with the voltage source. When S1 is "low", so that Q1 throttled, on the other hand, Cl is discharged, the voltage: at point C also decreases. When the first capacitor C1 is discharged, increases the voltage at point D to approximately -Us. Due to tension the case of the first diode D1, when the first satator is charged, the voltage at point D rises to something above ground potential. In practice, the voltage varies in points D from about +0.7 V to about - (Us - 0.5) V.

Såsom framgår av fig. 2 glättar den andra kondensatorn C2 spänningen till lasten K.As shown in Fig. 2, the second capacitor smooths C2 voltage to load K.

Om lasten K utgörs av ett relä kommer det att vara ak- tiverat så länge spänningen i punkt E är högre än dess till- slagsspänning. Genom att välja den andra kondensatorn C2 med tillräckligt hög kapacitans, och genom att välja omslagsfrek- vensen för transistorerna tillräckligt hög, kommer laddningen på C2 alltid att vara tillräckligt stor för att hålla reläet aktiverat under normala, felfria driftsförhállanden. Spän- ningen i punkt F kommer därför att hållas konstant vid U1.If the load K consists of a relay, it will be as long as the voltage at point E is higher than its stroke voltage. By selecting the second capacitor C2 with sufficiently high capacitance, and by selecting the vence of the transistors high enough, the charge will at C2 always to be large enough to hold the relay activated under normal, faultless operating conditions. Exciting the point in point F will therefore be kept constant at U1.

Om själva lasten har en sådan mekanisk eller elektrisk för- dröjning att omslag inte kan ske under enda halvperiod av signalen i punkten D behövs ingen glättningskondensator alls, och den andra kondensatorn C2 skulle då kunna utelämnas. En 464 270 2 fördel med att inkludera den andra kondensatorn C2 är dock att säkerhetskretsen enligt uppfinningen kan tillämpas även vid laster utan egenfördröjning. Glättningen gör det också möjligt för båda styrsignaler att samtidigt inta det låga värdet under korta perioder, vilket minskar behovet av syn- kronisering av styrsignalerna något.If the load itself has such a mechanical or electrical delay that wrapping can not take place during a single half period of the signal at point D does not require a smoothing capacitor at all, and the second capacitor C2 could then be omitted. One 464 270 2 advantage of including the second capacitor C2 is, however that the safety circuit according to the invention can also be applied for loads without self-delay. The smoothing does that too possible for both control signals to simultaneously assume the low value for short periods, which reduces the need for chronization of the control signals slightly.

Man kan observera att spänningen i punkten E, d v s den ungefärliga spänningen över lasten, har omvänd polaritet jämfört med matningsspänningen, och ungefär samma amplitud.It can be observed that the voltage at point E, i.e. it approximate voltage across the load, has reverse polarity compared to the supply voltage, and approximately the same amplitude.

II. Förhållanden vid signal- eller komponentfel Om den första styrsignalen S1 upphör kommer den första transistorn Ql att förbli strypt, vilket effektivt isolerar spänningskällan från resten av kretsen, och i synnerhet fràn lasten K.II. Conditions in case of signal or component failure If the first control signal S1 ceases, the first will come the transistor Q1 to remain throttled, which effectively insulates the voltage source from the rest of the circuit, and in particular from lasten K.

Om den andra styrsignalen S2 upphör kan inte den första kondensatorn Cl urladdas, så att ingen energi kan "pumpas" till den andra kondensatorn C2 och till lasten K.If the second control signal S2 ceases, the first can not the capacitor C1 is discharged, so that no energy can be "pumped" to the second capacitor C2 and to the load K.

Om båda styrsignaler är höga samtidigt kommer båda transistorer Q1 och Q2 att leda samtidigt, varvid den första säkringen Fl går sönder och avbryter all spänningsmatning.If both control signals are high at the same time, both will come transistors Q1 and Q2 to conduct simultaneously, the first the fuse F1 breaks and interrupts all voltage supply.

Detta sker också om båda transistorer Q1 och Q2 blir kort- slutna. Om endast den första transistorn Q1 blir kortsluten kommer Fl också att gå sönder så snart den andra transistorn Q2 får nästa puls.This also happens if both transistors Q1 and Q2 become shorted. closed. If only the first transistor Q1 is short-circuited F1 will also break as soon as the other transistor Q2 gets the next pulse.

Om den första kondensatorn Cl, vilken utgör en överför- ingskomponent, blir kortsluten fås kortslutning till jord genom den första dioden D1, och ingen energi kan överföras till den andra kondensatorn C2 och till lasten K.If the first capacitor C1, which is a transfer component, is short-circuited, short-circuited to earth through the first diode D1, and no energy can be transferred to the second capacitor C2 and to the load K.

Avbrott i den första dioden D1 hindrar också energi från att matas till den andra kondensatorn C2 och till lasten K.Interruptions in the first diode D1 also block energy from being fed to the second capacitor C2 and to the load K.

Energiöverföring till lasten avbryts därför när något eller nâgra av följande tillstànd uppstår: a) frånvaro av någon eller båda av styrsignalerna; b) båda transistorer Q1, Q2 samtidigt intar det ledande tillståndet eller samtidigt intar det icke-ledande tillstån- det; 464 270 lQ c) kortslutning av den första transistorn Ql och/eller den andra transistorn Q2 och/eller den första dioden D1 och/- eller den andra dioden D2 och/eller den första kondensatorn Cl: d) avbrott i den första transistorn Q1 och/eller den första dioden D1 och/eller den andra dioden D2 och/eller den första kondensatorn Cl.Energy transfer to the load is therefore interrupted when something or any of the following conditions occur: a) absence of one or both of the control signals; b) both transistors Q1, Q2 simultaneously occupy the lead the permit or at the same time the non-conductive permit the; 464 270 lQ c) short circuit of the first transistor Q1 and / or the second transistor Q2 and / or the first diode D1 and / - or the second diode D2 and / or the first capacitor Cl: d) interruption in the first transistor Q1 and / or it the first diode D1 and / or the second diode D2 and / or the first capacitor Cl.

Med hänvisning till fig. 2, antag att energiöverföring avbryts_ Den negativa laddningen på den andra kondensatorn C2 kommer då att minska tills den vid tiden tz inte längre förmår aktivera lasten K. Lasten slår därmed om, och då lasten utgörs av ett relä ändras också tillståndet för dess brytkontakt.Referring to Fig. 2, assume that energy transfer interrupt_ The negative charge on the other capacitor C2 will then decrease until at time tz no longer able to activate the load K. The load thus switches, and then the load consists of a relay also changes the state of its break contact.

Om styrsignalerna S1 och S2 är korrekta kan energi överföras till lasten endast om följande fel uppstår samtid- igt: 1) kortslutning i den första transistorn Q1; 2) kortslutning i den första kondensatorn Cl; 3) avbrott i den första dioden D1; 4) kortslutning i den andra dioden D2; och 5) kortslutning i den tredje dioden D3 (om D3 inkluderas).If the control signals S1 and S2 are correct, energy can transferred to the load only if the following errors occur simultaneously igt: 1) short circuit in the first transistor Q1; 2) short circuit in the first capacitor C1; 3) interruption in the first diode D1; 4) short circuit in the second diode D2; and 5) short circuit in the third diode D3 (if D3 included).

Genom uppfinningen är således sannolikheten att lasten K oavsiktligt aktiveras nästan obefintlig. Uppfinningen möjliggör dessutom denna grad av säkerhet genom användning av ett fåtal vanliga komponenter, och med inga andra aktiva kom- ponenter än transistorerna Q1 och Q2.Thus, by the invention, the probability of the load C unintentionally activated almost non-existent. The invention also enables this level of security through the use of a few common components, and with no other active components components other than transistors Q1 and Q2.

Den tredje dioden D3 är inte nödvänding enligt uppfinn- ingen. Om den inkluderas ökas dock säkerheten något genom att den utgör ytterligare en komponent som mäste gá sönder (kort- slutas), d v s ytterligare ett villkor som måste uppfyllas, för att energi oavsiktligen skulle kunna matas till lasten.The third diode D3 is not necessary according to the invention. No. If it is included, however, security is increased slightly by it is another component that must break (short- end), ie an additional condition that must be met, so that energy could be inadvertently fed to the load.

Denna ökade säkerhet uppnås dock till priset av ett oftast försumbart spänningsfall på ungefär 1.0 V över D3. Om D3 inkluderas kan även någon känd övervakningskrets inkluderas för att upptäcka eventuell kortslutning hos D3. 'a af' 464 270 ll Såsom har beskrivits ovan och antytts i fig. 2 blir spänningen i punkten E (och D) ungefär lika med matningsspân- ningen men med omvänd polaritet. Om till exempel Us = +24 V blir spänningen i punkten E ungefär -24 V vid full laddning av C2. Detta innebär således en spänningsfördubbling (en förändring pá 48 V). Genom att anordna fler diod/kondensa- torsteg såsom den som har beskrivits ovan kan ytterligare fördubbling, fyrdubbling, o s v, uppnås. Om fyrdubbling av matningsspânningen anordnas, så att spänningen över lasten ökas från exempelvis -24 V till ungefär -96 V, skulle säker- heten hos kretsen ökas ytterligare, eftersom inte ens mat- ningsspânningen, om den oavsiktligen matades fram, skulle förmå utlösa lasten.However, this increased security is achieved at the cost of one most often negligible voltage drop of approximately 1.0 V across D3. About D3 included, some known monitoring circuit may also be included to detect any short circuit in D3. 'a of ' 464 270 ll As described above and indicated in Fig. 2 the voltage at point E (and D) is approximately equal to the supply voltage but with reverse polarity. If, for example, Us = +24 V the voltage at point E becomes approximately -24 V at full charge of C2. This thus means a voltage doubling (a change of 48 V). By arranging more diode / capacitor steps such as the one described above can further doubling, quadrupling, etc., is achieved. About quadrupling of the supply voltage is arranged so that the voltage across the load increased from, for example, -24 V to about -96 V, would the efficiency of the circuit is further increased, since not even the voltage, if it was inadvertently supplied, would be able to trigger the load.

Flera alternativ till det i figurerna illustrerade ut- föringsexemplet har nämnts ovan. Uppfinningen är till ex- empel ingalunda begränsad till àstadkommande av en nödstopps- funktion. Genom en enkel ändring av kopplingen hos ett la- strelä skulle exempelvis spänningsbortfall hos lasten kunna aktivera, i stället för att stänga av, något anslutet var- ningssystem. Alla dessa alternativ omfattas naturligtvis av patentkraven.Several alternatives to the design illustrated in the figures the leading example has been mentioned above. The invention is example is by no means limited to achieving an emergency stop feature. By a simple change of the coupling of a strelä could, for example, voltage loss of the load activate, instead of switching off, any connected system. Of course, all of these options are covered by patent claims.

Claims (8)

464 270 1% PATENTKRAV464 270 1% PATENT REQUIREMENTS 1. En vid fel säker säkerhetsanordning vid matning av elektrisk energi till en elektrisk last (K) innefattande ett första styrbart kopplingselement (Q1), vilket har en första styringång, en första ingång och en första utgång och intar och ett ledande och ett icke-ledande tillstånd i beroende av en första styrsignal (S1), som är kopplad till den första styringángen, och ett andra styrbart kopplingselement (Q2), f! vilket har en andra styringång, en andra ingång och en andra utgång och intar ett ledande och ett icke-ledande tillstånd i beroende av en andra styrsignal (S2), som är kopplad till den andra styringången, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den första ingången är kopplad till en elektrisk spän- ningskälla med en matningsspänning (V); den första utgången är kopplad till den andra ingången; den andra utgången är kopplad till en elektrisk jord; den första utgången är kopplad till den elektriska jor- den över en första kondensator (Cl) och en första diod (D1); en första lastanslutningspunkt (P1) är ansluten till den elektriska jorden; en andra lastanslutningspunkt (P2) är ansluten till den elektriska jorden över en andra diod (D2) och den första dioden (D1); I den första dioden (Dl) är seriekopplad med den andra dioden (D2); den första styrsignalen (S1) och den andra styrsignalen (S2) är i motfas för att omväxlande försätta det första kopp- lingselementet (Q1) och det andra kopplingselementet (Q2) i det ledande tillståndet för omväxlande laddning via den för- sta dioden (D1) av den första kondensatorn (Cl) respektive urladdning via den andra dioden (D2) av den första kondensa- torn med alstring av en elektrisk potential över lasten (K); en säkring (Fl) är ansluten, mellan nämnda spännings- källa och nämnda första ingång varigenom energimatning till lasten (K) medelst säkerhetsanordningen avbrytes om något eller några av följande tillstånd uppstår: a) frånvaro av någon eller båda av styrsignalerna (S1, S2): eller 'g 464 279 b) båda kopplingselement (Q1, Q2) samtidigt intar det ledande tillståndet eller samtidigt intar det icke-ledande tillståndet; c) kortslutning av det första kopplingselementet och/eller det andra kopplingselementet (Q2) och/eller den första dioden (D1) och/eller den andra dioden (D2) och/eller den första kondensatorn (Cl); eller d) avbrott i det första kopplingselementet och/eller den första dioden (D1) och/eller den andra dioden (D2) och/- eller den första kondensatorn (Cl).A fail-safe safety device for supplying electrical energy to an electrical load (K) comprising a first controllable coupling element (Q1), which has a first control input, a first input and a first output and inlet and a conductive and a non-conductive conductive state in dependence on a first control signal (S1), which is connected to the first control input, and a second controllable switching element (Q2), f! which has a second control input, a second input and a second output and occupies a conductive and a non-conductive state depending on a second control signal (S2), which is connected to the second control input, characterized in that the first the input is connected to an electrical voltage source with a supply voltage (V); the first output is connected to the second input; the second output is connected to an electrical ground; the first output is connected to the electric ground via a first capacitor (C1) and a first diode (D1); a first load connection point (P1) is connected to the electrical earth; a second load connection point (P2) is connected to the electrical ground via a second diode (D2) and the first diode (D1); In the first diode (D1) is connected in series with the second diode (D2); the first control signal (S1) and the second control signal (S2) are in opposite phase to alternately place the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2) in the conductive state for alternating charging via the first diode (D1). ) of the first capacitor (C1) and discharge via the second diode (D2) of the first capacitor with the generation of an electric potential across the load (K); a fuse (F1) is connected, between said voltage source and said first input whereby energy supply to the load (K) by the safety device is interrupted if one or some of the following conditions occur: a) absence of one or both of the control signals (S1, S2) : or 'g 464 279 b) both coupling elements (Q1, Q2) simultaneously assume the conductive state or simultaneously assume the non-conductive state; c) short circuit of the first coupling element and / or the second coupling element (Q2) and / or the first diode (D1) and / or the second diode (D2) and / or the first capacitor (C1); or d) interruption in the first switching element and / or the first diode (D1) and / or the second diode (D2) and / or the first capacitor (C1). 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a V, att det första kopplingselementet består av en första transistor (Ql), och det andra kopplingselementet består av en andra transistor (Q2).Device according to claim 1, characterized in that the first switching element consists of a first transistor (Q1), and the second switching element consists of a second transistor (Q2). 3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den första transistorn (Q1) och den andra transistorn (Q2) är MOS-FET transistorer.3. A device according to claim 2, characterized in that the first transistor (Q1) and the second transistor (Q2) are MOS-FET transistors. 4. Anordning enligt patentkrav 1, k â n n e t e c k n a d d ä r a v, att den inkluderar en andra kondensator (C2) som är parallellkopplad med de seriekopplade första och andra dioderna (D1, D2) för att glätta spänningen till lasten (K) vid laddning av den första kondensatorn (Cl) och för uppladdning vid urladdning av den första kondensatorn (Cl).Device according to claim 1, characterized in that it includes a second capacitor (C2) which is connected in parallel with the series-connected first and second diodes (D1, D2) for smoothing the voltage to the load (K) when charging it. the first capacitor (Cl) and for charging when discharging the first capacitor (Cl). 5. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den inkluderar en första säkring (Fl) mellan spänningskällan och den första ingången hos det första kopplingselementet (Q1).Device according to claim 1, characterized in that it includes a first fuse (F1) between the voltage source and the first input of the first coupling element (Q1). 6. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d ä r a v, att den första lastanslutningspunkten (P1) är ansluten till den elektriska jorden över en lastskyddsdiod (ns) . 464 270 ”fDevice according to claim 1, characterized in that the first load connection point (P1) is connected to the electrical earth via a load protection diode (ns). 464 270 ”f 7. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att spänningen över den första och andra dioden (D1 och D2) har omvänd polaritet jämfört med matningsspân- ningen.Device according to claim 1, characterized in that the voltage across the first and second diodes (D1 and D2) has the opposite polarity compared to the supply voltage. 8. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en andra säkring (F2) är inrättad mellan las- tens (K) andra anslutningspunkt (P2) och den andra dioden (D2) . f!Device according to claim 1, characterized in that a second fuse (F2) is arranged between the second connection point (P2) of the load (K) and the second diode (D2). f!
SE8902378A 1989-06-30 1989-06-30 Fail-safe safety device SE464270B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8902378A SE464270B (en) 1989-06-30 1989-06-30 Fail-safe safety device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8902378A SE464270B (en) 1989-06-30 1989-06-30 Fail-safe safety device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8902378D0 SE8902378D0 (en) 1989-06-30
SE8902378L SE8902378L (en) 1990-12-31
SE464270B true SE464270B (en) 1991-03-25

Family

ID=20376447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8902378A SE464270B (en) 1989-06-30 1989-06-30 Fail-safe safety device

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE464270B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001071916A1 (en) * 2000-03-20 2001-09-27 Jokab Safety Ab Security system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001071916A1 (en) * 2000-03-20 2001-09-27 Jokab Safety Ab Security system

Also Published As

Publication number Publication date
SE8902378L (en) 1990-12-31
SE8902378D0 (en) 1989-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5796182A (en) Capacator storage circuit for sustaining a DC converter
KR100210548B1 (en) Circuit arrangement
NL9001412A (en) AC POWER POWER DRIVER WITH SHORT CIRCUIT AND OVERLOAD PROTECTION.
US4719399A (en) Quick discharge motor starting circuit
JPH04229034A (en) Apparatus for maintaining power supply at the time of momentary power interruption of commercial power
SE457313B (en) POWER CONTROLLER, SPECIAL LIGHT CONTROLLER
US9640982B2 (en) Over-voltage protection system and method
US7872846B2 (en) Protective circuit for intrinsically safe electro-magnetic actuators, and protective circuit for intrinsically safe energy supply systems
US6538864B2 (en) Protective circuit for an electronic device
US20160294178A1 (en) Load driver circuit and load short-circuit detection circuit
KR100188177B1 (en) Protection circuit for electronic ballasts which use charge pump power factor correction
US4286314A (en) Inverter circuit for minimizing switching power losses
WO2005112246A1 (en) High voltage pulse generating circuit
US3961204A (en) Firing circuit for an electric valve
SE464270B (en) Fail-safe safety device
JPS58501255A (en) frequency converter
WO2001033708A1 (en) Forward converter circuit having reduced switching losses
US5781429A (en) Pulse charging apparatus using electron tube for switching control
RU2588581C1 (en) Power supply with current input
SU1053609A1 (en) Power unit of seismic signal source
US3577135A (en) Unattended flashing navigation beacon system
SU1035718A1 (en) Device for monitoring three-phase network phase breaking
SU945963A1 (en) Device for monitoring voltage loss
SU951534A1 (en) Voltage indicator
SU1756590A1 (en) Generating device with spark-proof output