SE502306C2 - Säkerhetsåterställningsanordning - Google Patents

Description

502 10 15 20 25 30 35 306 2 återställningsknappen kortsluts erhålles således ingen återställningssignal. Slutligen övervakas även utgångarna genom att båda måste ha brutits före återställningen för att de skall kunna slutas när återställningssignalen fås.

I det svenska patentet SE 8801088-9 visas en säker- hetsåterställningsanordning, som har två återställningska- naler med var sin ingång från ett personsäkerhetsskydd och vidare en återställningsströmställare, vilken, när den sluts och utgångarna är brutna drar ett första relä, vilket medför att en kondensator laddas upp. När åter- ställningsströmställaren bryts faller det första reläet och kondensatorn laddas ur genom ett andra relä. Det andra reläet har en reläkontakt i vardera återställningskanalen.

När det andra reläets reläkontakt i den första återställ- ningskanalen sluts och ingången från personsäkerhetsskyd- det är sluten dras ett tredje relä, som är placerat i den- na återställningskanal. Det tredje reläet får självhåll- ning och sluter den tillhörande utgången till en maskin.

Den andra återställningskanalen fungerar på samma sätt.

Denna kända säkerhetsåterställningsanordning innehål- ler alltså fyra reläer. Reläer är emellertid som bekant dyra och skrymmande komponenter. Det vore därför önskvärt att kunna åstadkomma en säkerhetsåterställningsanordning med lika tillförlitlig funktion, men som är billigare och mindre.

Detta kan uppnås med hjälp av en återställningssäker- hetsanordning av den inledningsvis beskrivna typen, I säkerhets- som har de i patentkravet 1 angivna särdragen. återställningsanordningen enligt uppfinningen är åtminsto- ne startorganen och hållorganen helt uppbyggda av elektro- niska komponenter, varigenom antalet reläer kan minskas.

Byte av reläer mot elektroniska komponenter medför emel- lertid att anordningen blir mera störningskänslig. Detta problem har lösts genom att mot varandra svarande elek- troniska komponenter i de båda kanalerna väsentligen är elektriskt spegelvända. Om en komponent i den första åter- ställningskanalen arbetar slutande till plus arbetar mot- 10 15 20 25 30 35 502 306 3 svarande komponent i den andra kanalen således till minus. Eftersom en störning vanligtvis är antingen positiv eller negativ betyder detta att risken för att mot varandra svarande komponenter i båda kanalerna skall på- verkas är ytterst liten, vilket i sin tur betyder att risken är minimal att båda kanalerna samtidigt felaktigt skall sluta utgångarna eller undgå att bryta utgångarna vid stoppsignal från en ingång.

Det är fördelaktigt att även organen för alstring av en återställningssignal år helt uppbyggda av elektroniska komponenter, varvid antalet reläer kan reduceras ytter- slutande ligare.

De elektroniska komponenterna kan i vardera åter- ställningskanalen utgöras av exempelvis en mirkoprocessor.

Ytterligare utföringsformer av uppfinningen framgår i underkraven.

Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas genom ett utföringsexempel av uppfinningen under hänvisning till bi- fogade ritningar, på vilka fig 1 visar ett blockschema över en utföringsform av uppfinningen , och fig 2 visar ett kretsschema för den i fig l visade utföringsformen av uppfinningen.

I fig 1 visas ett utföringsexempel av en säkerhets- återställningsanordning enligt uppfinningen, vilken inne- fattar två återställningskanaler 1, 2 och en för dessa gemensam återställningsströmställare 3. Vardera återställ- ningskanalen innefattar i serie en återställningskrets ll resp 21 för alstring av en återställningssignal, en in- gångskrets 12 resp 22 med en ingång A resp B från person- säkerhetsskydd, en startkrets 13 resp 23, som är förbunden med ett utgångsrelä 14 resp 24 och en hållkrets 15 resp 25, vilken i sin tur är förbunden med ingången 12 resp 22.

Startkretsen 13 resp 23 har även en ingång från utgångs- reläet 24 resp 14 i den andra återställningskanalen. 502 10 15 20 25 30 35 306 4 Funktionen är den följande: När áterställningsströmställaren 3 har slutits och därefter bryts skapar áterställningskretsen 11 resp 21 en áterställningssignal, vilken, om ingången A resp B i in- gàngskretsen 12 resp 22 är sluten, vidarebefordras till startkretsen 13 resp 23, vilken drar utgàngsreläet 14 resp 24 om utgángsreläet 24 resp 14 i den andra áterställnings- kanalen är fallet eller har varit slutet kortare tid än en förutbestämd tid. Startkretsen aktiverar också hållkretsen 15 resp 25 som haller utgàngsreläet draget så länge in- gängen A resp B är sluten.

I fig 2 visas ett kretsschema för den i fig 1 visade utföringsformen av uppfinningen. I kretsschemat har de mot respektive block i fig 1 svarande komponenterna ringats in och identifierats med hänvisningsnummer.

Aterställningskretsen ll innefattar en resistor R116 och kondensator C102 som är seriekopplade mellan matnings- spänningen +24V och jord. En diod D10l är parallellkopplad i backriktningen över resistorn Rll6. Förbindningspunkten mellan resistorn R116 och kondensatorn C102 är ansluten till basen på en PNP-transistor T107, vars kollektor är ansluten till matningsspänningen och vars emitter är an- sluten till en resistor R1l7, som är seriekopplad med lys- dioden i en optokopplare 0203 i den andra kanalen 2. En resistor R100 i serie med en kondensator C100 är kopplade mellan matningsspänningen och jord. Förbindningspunkten mellan resistorn Rl00 och kondensatorn C100 är dels för- bunden med katoden pá lysdioden i en optokopplare 0100 dels med kollektorn pà transistorn i en annan optokopplare 0104. Anoden pà lysdioden i denna optokopplare 0104 är förbunden med den första polen i áterställningsströmstäl- laren 3, vars andra pol är förbunden med katoden pà lys- dioden i optokopplaren 0203. Katoden pá lysdioden i opto- kopplaren 0104 är förbunden med jord, vilket också emit- tern i samma optokopplares transistor är. Anoden pá lys- dioden i optokopplaren 0100 är ansluten till förbindnings- punkten mellan katoden på lysdioden i optokopplaren 0203 10 15 20 25 30 35 502 306 5 och àterställningsströmställarens 3 andra pol, medan dess katod är ansluten till en första pol på en automatàter- ställningsingàng A, vars andra pol är ansluten till jord.

När automatàterställning önskas byglas automatàterställ- ningsingángen Auto A. Kollektorn på transistorn i opto- kopplaren 0100 är ansluten till en resistor Rl01 som i sin tur är ansluten till matningsspänningen. Kollektorn är vi- dare ansluten till basen pà en NPN-transistor TlO0. Emit- tern på optokopplarens 0100 transistor är kopplad till jord, liksom emittern på transistorn Tl00. Kollektorn på transistorn Tl0O är via en resistor Rl02 ansluten till matningsspänningen och den bildar vidare en utgång som är 13. 21 är uppbyggd pá motsvarande förbunden med startkretsen Återställningskretsen sätt, men elektriskt spegelvänd. Komponenter som har mot- svarighet i áterställningskretsen ll betecknas med samma hänvisningsnummer men med första siffran 2 istället för l.

Det skall vidare påpekas att transistorerna T200 och T207 är PNP-transistorer.

Funktionen hos àterstållningskretsen ll är den föl- jande. När återställningsströmställaren 3 sluts sluts strömkretsen från transistorn Tl07 via resistorn Rl17, lysdioden i optokopplaren 0203, lysdioden i optokopplaren 0204, àterställningsströmställaren 3 och lysdioden i opto- kopplaren 0104 till minus, varvid lysdioderna i optokopp- laren 0203 och optokopplaren 0104 tänds. Spänningen över lysdioden i optokopplaren 0100, vilken spänning är lika med spänningen över lysdioden i optokopplaren 0104 minus kollektor-emitterspånningen över transistorn i samma opto- kopplare, är däremot alltför liten för att denna skall tändas. Kondensatorn C100 som före slutningen av äter- ställningsströmställaren 3 laddats upp via resistorn RIOO, laddas vid slutning av àterstållningsströmställaren ur genom transistorn i optokopplaren 0104. När återställ- ningsströmställaren 3 sedan bryts laddas kondensatorn C100 upp igen via resistorn Rl0O och lysdioden i optokopplaren 0100. Under uppladdningen blir spänningen över lysdioden 502 10 15 20 25 30 35 306 6 LO100 kortvarigt tillräckligt stor för att denna skall tändas. Den är tänd tills potentialen på lysdiodens katod på grund av uppladdningen av kondensatorn C100 blir för hög. När lysdioden LO100 tänder börjar dess transistor leda, varvid den tidigare ledande transistorn T100 stryps och åstadkommer en positiv återställningssignal på sin kollektors utgång. Denna återställningssignal vidarebe- fordras till ingångskretsen 12. För att förhindra automa- tisk återställning vid spänningstillslag i den första återställningskanalen måste spänningen på katoden på lys- dioden i optokopplaren 0100 vara högre än eller lika med spänningen på dess anod minus tändspänningen för lysdio- den. Eftersom kondensatorn C100 kan vara urladdad vid spänningstillslag måste spänningen på lysdiodens anod stiga långsammare än spänningen över kondensatorn. Kon- densator C100, resistorn Rllö, dioden D10l och transistorn T107 säkerställer detta om Rll6 * C102 är större än R100 * C100. Återställningskretsen 21 fungerar på motsvarande sätt och avger på sin utgång en negativ återställningssignal.

Ingångskretsen 12 innefattar en ingång A från ett personsäkerhetsskydd, vilken ingång sluter till jord. In- gångens positiva pol är ansluten till en resistor Rl15, som i sin tur är förbunden med katoden på en lysdiod i en optokopplare 0103. Lysdiodens anod är ansluten till kol- lektorn på en PNP-transistor T106, vars emitter är anslu- ten till matningsspänningen via en byglad ingång. Emittern hos transistorn i optokopplaren 0103 är kopplad till jord, medan dess kollektor är ansluten till katoden på en diod Dl00, vars anod är ansluten till emittern på en NPN-tran- sistor T10l, vars bas är kopplad till utgången från åter- ställningskretsen 11 och vars kollektor bildar utgången till startkretsen 13.

Ingångskretsen 22 saknar optokopplaren 0103 och re- sistorn 115, men är för övrigt uppbyggd av samma komponen- ter som ingångskretsen 12. Den är vidare elektriskt spe- gelvänd i förhållande till ingångskretsen 12. 10 15 20 25 30 35 502 306 7 Funktionen hos ingångskretsen 12 är den följande: När ingång A sluts tänds lysdioden i optokopplaren 0103, varvid transistorn i denna optokopplare blir ledande så att katoden på dioden DIOO har en låg spänning. Om en återställningssignal då erhålles från återställningskret- sen ll på basen på transistorn TlOl börjar denna leda och ger en återställningssignal på kollektorutgången till startkretsen 13. Om ingången A däremot inte är sluten när återställningssignalen kommer från återställningskretsen ll blir transistorn TlOl inte ledande och någon återställ- ningssignal erhålles ej på utgången från ingångskretsen 12.

Ingångskretsen 22 fungerar på motsvarande sätt.

Startkretsen 13 innefattar tre resistorer R103, Rl04 och Rl05 som är seriekopplade mellan matningsspänningen och jord. Utgången från ingångskretsen 12 är ansluten till förbindningspunkten mellan resistorerna Rl03 och RIO4.

Förbindningspunkten mellan resistorn R104 och resistorn R105 är ansluten till basen på en NPN-transistor Tl02, vars emitter är ansluten till jord och vars kollektor år ansluten till anoden på en lysdiod i en optokopplare 0101, varvid lysdiodens katod är kopplad till jord. Kollektorn på optokopplarens 0101 transistor är kopplad till mat- ningsspänningen, medan dess emitter är kopplad via en re- sistor Rl08 till jord. Anoden på lysdioden i optokopplaren 0101 är vidare ansluten till resistorn Rl06, som i sin tur är ansluten till förbindningspunkten mellan en kondensator C101, vars andra pol år kopplad till jord, och två serie- kopplade reläkontakter, av vilka den ena utgörs av test- ingången B och den andra av en reläkontakt för utgångsre- läet 24 i den andra kanalen 2. Förbindningspunkten mellan emittern på transistorn i optokopplaren 0101 och resistorn RlO8 är kopplad till basen på en PNP-transistor T103, vars emitter är kopplad till matningsspänningen och vars kol- lektor via en resistor R109 är kopplad till jord. Transis- torns TlO3 kollektor är också kopplad till basen på en PNP-transistor Tl04, vars emitter är kopplad till mat- ningsspänningen och vars kollektor är kopplad till ut- gångsreläet 14 och till hållkretsen 15. 502 306 10 15 20 25 30 35 8 Startkretsen 23 är uppbyggd på motsvarande sätt men med en elektrisk spegelvändning, varvid transistorn T202 är en PNP-transistor och transistorerna T203 och T204 är NPN-transistorer.

Startkretsarnas uppgift är att när en återställnings- signal erhålls på utgången från ingångskretsen dra ut- gångsreläet och aktivera hållkretsen, som sedan skall hålla reläet draget tills ingången bryts. I startkretsarna finns ett samtidighetskrav mellan de båda återställnings- kanalerna, vilket innebär att den ena startkretsen endast kan dra utgångsreläet om utgångsreläet i den andra kanalen är fallet eller har varit draget maximalt en förutbestämd tid.

Samtidighetskravet fungerar på följande sätt avseende den första återställningskanalen: När utgångsreläet 24 i den andra återställningskanalen har fallit laddas konden- satorn C101 upp via testingången test B och kontrollkon- takten för utgångsreläet 24. När någon av dessa kontakter bryts kopplas kondensatorn C101 bort från matningsspän- ningen och börjar i stället laddas ur genom antingen lys- dioden i optokopplaren 0101 eller transistorn T102. När det inte finns någon återställningssignal leder transis- torn T102 och kortsluter därmed lysdioden i optokopplaren 0101, varvid kondensatorn C101 laddas ur genom transistorn T102 och inget ytterligare händer. Om en återställnings- signal erhålles på utgången från transistorn Tl01 stryps transistorn T102 och kondensatorn laddas då ur via lys- dioden i optokopplaren 0101. Lysdioden tänds då och bringar sin tillhörande transistor att leda, varvid tran- sistorn TlO3 stryps och transistorn TlO4 med hjälp av re- sistorn RlO9 börjar leda och drar utgàngsreläet 14. Stor- leken av kondensatorn C101 bestämmer således det intervall inom vilket båda utgångsreläerna 14 och 24 måste dra. När kondensatorn C101 är urladdad kan reläet 14 inte längre dras. Startkretsen 23 fungerar på motsvarande sätt. 10 15 20 25 30 35 502 306 9 Hållkretsen 15 innefattar en optokopplare 0102, vars lysdiods anod är kopplad till utgångsreläet 14 och vars lysdiods katod är ansluten till en resistor R107, som i sin tur är ansluten till transistorn i optokopplaren 0103 i ingångskretsen 12. Resistorns Rl07 uppgift är att be- gränsa strömmen till lysdioden i optokopplaren 0102. Opto- kopplarens 0102 transistor har en emitter som är kopplad till utgångsreläet 14 och en kollektor som är kopplad till förbindningsspunkten mellan resistorn R1l7 och transis- torns Tl07 emitter i ingångskretsen. Anledningen till att kollektorn på transistorn i optokopplaren 0102 är ansluten till transistorn T107 och resistorn R1l7 istället för di- rekt till matningsspänningen är att spänningen på transis- torns kollektor skall stiga långsamt vid spänningstill- slag. Om spänningen inte stiger långsamt och ingång A är sluten finns risk att en kortvarig puls, vid spännings- tillslag, går igenom till transistorns emitter varvid lys- dioden hinner tända och öppna transistorn som drar reläet.

När startkretsen 13 drar utgångsreläet 14 och ingång A är sluten tänds lysdioden i optokopplaren 0102, varvid dess transistor börjar leda. När återställningssignalen för- svinner och transistorn T104 slutar att leda, fortsätter transistorn i optokopplaren 0102 att leda och hålla ut- gångsreläet draget. Lysdioden fortsätter att lysa eftersom den förses med ström via den slutna ingången. När ingång A bryts slutar lysdioden att lysa, varvid transistorn i optokopplaren 0102 slutar att leda och utgångsreläet 14 faller. Hållkretsen 25 är konstruerad och fungerar på mot- svarande sätt. Återställningsanordningen är så konstruerad att in- gångarna A och B direkt skall kunna anslutas till en trampmatta. En trampmattas båda utgångar är vanligtvis alltid slutna. När trampmattan påverkas kortsluts ut- gångarna till varandra. Detta skall då resultera i att båda utgångsreläerna 14, 24 faller. Eftersom ingång B sluts till matningsspänningen, medan ingång A sluts till jord innebär en kortslutning mellan ingångarna att mat- 502 306 10 15 20 25 30 10 ningsspänningen kortsluts. Återställningsanordningen är därför försedd med strömbegränsningsorgan 16 och 26 i återställningskanalen l resp 2. Strömbegränsningsorganen 26 innefattar en NPN-transistor T205, ansluten till matningsspänningen och vars emitter är an- vars kollektor är sluten till en resistor R210 som i sin tur är kopplad till ingången B. Strömbegränsningsorganen 26 innefattar vidare en NPN-transistor 206, vars bas är kopplad till förbind- ningspunkten mellan transistorns 205 emitter och resistorn 210, vars emitter är kopplad till ingången B och vars kol- lektor via en resistor 211 är kopplad till matningsspän- ningen. När en till ingångarna A och B ansluten trampmatta påverkas kortsluts ingång B till ingång A som då är noll volt. Strömmen genom resistorn R2l0 ökar då till spän- ningsfallet över resistorn blir så stort att transistorn T206 börjar leda, varvid transistorn 205 stryps så att strömmen begränsas. Eftersom ingång B fortfarande ligger till noll volt bryts hállkretsen ner och utgångsreläet 24 faller.

Strömbegränsningsorganen 16 i återställningskanalen 1 Rll2, kopplade mellan matningsspänningen och jord. Förbindnings- punkten mellan resistorn R111 och R1l2 är via en diod D1 ansluten till basen på transistorn 205 i den andra åter- innefattar tre resistorer Rll0, Rlll, som är serie- ställningskanalen 2. Förbindningspunkten mellan resistorn Rll0 och Rlll är förbunden med basen på en NPN-transistor Tl05, vars emitter är kopplad till jord och vars kollektor är via en resistor R1l3 är förbunden med en PNP-transistor Tl06, vars emitter är förbunden med matningsspänningen och dessutom via en resistor Rll4 till sin bas och vars kol- lektor är förbunden med anoden på lysdioden i optokoppla- ren 0103.

I áterställningskanalen l matas ingång A av transis- torn TlO6 som styrs av transistorn TlO5. När strömmen i ingång B i den andra återställningskanalen 2 begränsas av strömbegränsningsorganen 26 blir kollektorn på transistorn T206 nära noll volt, varvid transistorn Tl05 stryps och i 10 15 20 25 30 35 502 306 11 sin tur stryper transistorn T106. När detta sker släcks lysdioden i optokopplaren 0103 och därmed bryts hàllkret- sen 15 ner och utgángsreläet 14 faller.

Många modifieringar av ovan beskrivna utföringsexem- pel kan göras inom ramen för uppfinningen. Utgángsreläerna 14, 24 kan bytas ut mot transistorutgàngar, som kan anord- nas att driva externa reläer eller kontaktorer, vars kon- takter övervakas i àterställningsanordningen. Denna lös- ning har fördelen att áterställningsanordningen blir helt elektronisk och därigenom billig att tillverka. Om ett ex- ternt relä gár sönder kan detta enkelt bytas ut.

Vidare kan áterställningskretsarna ll och 12 vara uppbyggda pá annat sätt och ändå fylla samma funktion.

Till exempel skulle kondensatorn kunna vara anordnad att laddas upp ur via en transistor eller optokopplare, som skapar en àterställningssignal, när àterställningsström- ställaren bryts. Återställningsanordningen kan förutom reläutgàngarna vara försedd med signalutgàngar, i form av transistorer eller optokopplare, som seriekopplas med optokopplaren 0102 resp 0202.

Claims (9)

502 506 10 15 20 25 30 35 12 PATENTKRAV

1. Säkerhetsåterställningsanordning, som är avsedd att användas tillsammans med personsäkerhetsskydd, inne- fattande en återställningsströmställare (3): organ (11, 21) för alstring av en återställningssignal, vilka alst- ringsorgan är så anordnade att återställningsströmstäl- laren (3) måste både ha slutits och brutits för att åter- ställningssignalen skall alstras; två återställningskana- ler, (1, 2) vilka var och en innefattar en ingång (A: B) från ett personsäkerhetsskydd, en utgång (14: 24), håll- organ (15: 25) för utgången och startorgan (13: 23), som är anordnade att sluta utgången och aktivera hållorganen (15:25) när en återställningssignal erhålles och ingången (A: B) är sluten, k ä n n e t e c k n a d av att åtmin- stone startorganen (13: 23) och hållorganen (15: 25) är helt uppbyggda av elektroniska komponenter och att mot va- randra svarande elektroniska komponenter i startorganen och hållorganen är i huvudsak elektroniskt spegelvända, varvid när en komponent sluter till matningsspänningens ena pol i den ena återställningskanalen sluter motsvarande komponent i den andra återställningskanalen till matnings- spänningens andra pol.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att organen (ll, 21) för alstring av en återställnings- signal är helt uppbyggda av elektroniska komponenter och att varje återställningskanal har sina egna, från den an- dra kanalen skilda organ för alstring av återställnings- signalen.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att de elektroniska komponenterna inne- fattar en mikroprocessor i vardera återställningskanalen (1, 2).

4. Anordning enligt krav 2, av att organen (ll, 21) för alstring av en àterställnings- signal innefattar en första kondensator (C100: C200), som k ä n n e t e c k n a d laddas ur och laddas upp när återställningsströmställaren 10 15 20 25 30 35 502 306 13 (3) sluts och bryts, varvid kondensatorns laddningsgrad påverkar spänningen över ett första strömställarorgan (0100: 0200), som aktiveras kortvarigt under laddnings- förloppet för alstring av återställningssignalen.

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av återställ- ningskanalerna (1, 2) vidare innefattar ett andra ström- ställarorgan (Tl01; T201), som är anordnat att motta åter- ställningssignalen och som är så kopplat till ingången (A, B) från personsäkerhetsskyddet att det bringas att sluta av återställningssignalen, när ingången (A, B) är sluten.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att varje återställningskanal (1, 2) innefattar strömbegränsningsorgan, som är anordnade att begränsa strömmen när ingången från personsäkerhets- skyddet i den ena återställningskanalen kortsluts med in- gången från personsäkerhetsskyddet i den andra återställ- ningskanalen, så att utgångarna (14, 24) bryts.

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att startorganen (13: 23) innehåller avkänningsorgan för avkänning av tillståndet hos utgången i den andra kanalen, vilka avkänningsorgan är anordnade att förhindra slutning av utgången från sin återställningskanal, om utgången i den andra återställ- ningskanalen varit sluten mer än en förutbestämd tid när återställningssignalen erhålls.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda avkänningsorgan innefattar en kondensator (C101: C201), som laddas upp när utgången (24: 14) i den andra återställningskanalen bryts och som, när ingången (A, B) från personsäkerhetsskyddet i dess återställnings- kanal är sluten och återställningssignalen mottas, laddas ur genom ett tredje strömställarorgan (0101: 0201), som är anordnat att sluta utgången.

9. Anordning enligt krav 8, 25) utgörs av en optokopplare k ä n n e t e c k n a d av att hållorganen (15: (0102: 0202), vars lysdiod aktiveras när det tredje ström- 502 306 14 ställarorganet sluter utgången och vars transistor håller utgången dragen så länge ingången fràn personsäkerhets- skyddet är sluten. 10 15 20 25 30 35