DE19946471A1 - Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren Auswertung - Google Patents
Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren AuswertungInfo
- Publication number
- DE19946471A1 DE19946471A1 DE1999146471 DE19946471A DE19946471A1 DE 19946471 A1 DE19946471 A1 DE 19946471A1 DE 1999146471 DE1999146471 DE 1999146471 DE 19946471 A DE19946471 A DE 19946471A DE 19946471 A1 DE19946471 A1 DE 19946471A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- channel
- switching element
- safety
- signaling
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000009007 sensory signaling Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
- H01H13/02—Details
- H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
- H01H2001/506—Fail safe contacts, i.e. the contacts being kept in a safe position, usually in an open circuit position, at end of life time of switch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
- H01H2003/0293—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch with an integrated touch switch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H2009/0083—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 using redundant components, e.g. two pressure tubes for pressure switch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Durch mechanische Entkopplung zweier signalgebender Elemente (S1 und S2) eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelementes (T) mit einem Tastenkopf (K) läßt sich die Sicherheit von Tastenelementen steigern und in eine bereits existierende mehrkanalige Signalführung industrieller Steuerungen integrieren. Erfindungsgemäß wird die mechanische Entkopplung erreicht, indem ein signalgebendes Element (S1) als mechanisches kontaktbehaftetes Element und ein anderes signalgebendes Element (S2) als elektronisches sensorisches Element, z. B. einem Piezo-Drucksensor, ausgeprägt ist. Damit wird ein Verklemmen des Tastenkopfes (K) von der Folgeelektronik beherrschbar und eine lückenlose Fehleraufdeckung ist gewährleistet, weil sich ein Verklemmen nicht auf das elektronische sensorische Element und die entsprechende Signalführung auswirkt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrkanaliges sicherheits
gerichtetes Schaltelement mit einem Tastenkopf und mindestens
zwei getrennten signalgebenden Elementen, welche bei einer
Betätigung des Tastenkopfes eine Mehrzahl voneinander unab
hängiger Signale generieren. Außerdem bezieht sich die Erfin
dung auf ein Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von si
cherheitsgerichteten Signalen mit mindestens zwei getrennten
signalgebenden Elementen.
Die Konzeption und Entwicklung von industriellen Maschinen
und Anlagen ist geprägt von einem steigenden Einsatz von Si
cherheitstechnik. Dies verlangt durchgängige Systemlösungen.
Um dies erfüllen zu können, müssen vermehrt auch einfache Pe
ripheriegeräte, wie z. B. Tipptasten, sicherheitsgerichtete
Signale liefern, die bezüglich der Fehlerbeherrschung die Si
cherheitsanforderungen (z. B. Sicherheitskategorie 3 bzw. 4
nach der EG-Norm EN954-1) ermöglichen.
Bei Tipptasten mit mechanischen Kontakten kann eine lückenlo
se Fehleraufdeckung, auch wenn mechanische Kontakte doppelt
vorgesehen sind, nicht gewährleistet werden, da ein Verklem
men der Tastenmechanik von der Folgeelektronik nicht be
herrschbar ist.
Dies ist problematisch, da einfache Peripheriegeräte wie
Tipptasten bei nahezu allen industriellen Maschinen und Anla
gen an Bediengeräten oder Steuerpulten zum Einsatz gelängen
und somit auch sicherheitstechnisch von Bedeutung sind. An
wendungsgebiete liegen beispielsweise in der Kraftwerkstech
nik, Verkehrstechnik, Chemieanlagen, allgemein im Maschinen-
bau mit Werkzeugmaschinen und Produktionsmaschinen, Personen
aufzügen, Krananlagen, Luft- und Raumfahrtechnik etc. Betrof
fene Anwendungsfunktionen sind dabei u. a. allgemeine Start-
und Stop-Funktionen, Verfahrtasten von Antrieben, die An
steuerung von Ventilen, allgemeine Zustimmungsfunktionen, so
genannte "Totmanntasten" usw.
Um durch solche Tasten generierte Signale sicher verarbeiten
zu können, müssen von der Taste bis zum Auslösen der entspre
chenden Funktion inklusive deren Rückmeldung die Signale im
gesamten System sicherheitsgerichtet geführt werden. Die Wei
terverarbeitung wird dann von Sicherheitssteuerungen übernom
men, die solche Signale aufnehmen und gezielt Folgeaktionen
in sicherer Technik auslösen können.
Herkömmliche bekannte Tipptasten zur Generierung von sicher
heitsgerichteten Signalen erzeugen zwei Tastensignale über
einen Tastenkopf mit zwei darunterliegenden getrennten Kon
taktbausteinen. Jeder einzelne Kontaktbaustein, als Öffner
oder Schließer ausgeprägt, ist zwar mechanisch unabhängig,
jedoch sind diese über den Tastenkopf wieder mechanisch ver
bunden.
Da ein Verklemmen des Tastenkopfes von der Folgeelektronik
nicht beherrschbar ist, ist damit keine lückenlose Fehlerauf
deckung gewährleistet.
Dieses Problem versucht man nach dem Stand der Technik da
durch zu lösen, daß man, wenn ein Fehler (z. B. Klemmen der
Taste) bemerkt wird, davon ausgeht, daß der Bediener mittels
Not-Aus die Anlage ganz oder teilweise abschalten kann.
Bleibt der Fehler jedoch unbemerkt und ist auch eine Fehler
aufdeckung über zyklische Selbsttests (Zwangsdynamisierung)
nicht beherrschbar, so wird dieser Fehler zu einem sogenann
ten "schlafenden Fehler". Dieser kann dann nur noch über ei
nen fehlgelaufenen Prozeß aufgedeckt werden, wobei hier eine
direkte Personengefährdung entstehen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah
ren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten
Signalen sowie eine mehrkanalige sicherheitsgerichtete Tipp
taste zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche den
gestiegenen Sicherheitsanforderungen in vollem Umfang gerecht
werden und auch die vorangehend dargestellten "schlafenden
Fehler" sicher erkennen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst
durch eine mehrkanalige sicherheitsgerichtete Tipptaste mit
einem Tastenkopf und mindestens zwei getrennten signalgeben
den Elementen, welche bei einer Betätigung des Tastenkopfes
eine Mehrzahl voneinander unabhängiger Signale generieren,
welche dadurch weitergebildet ist, daß die signalgebenden
Elemente mechanisch entkoppelt sind, indem ein signalgebendes
Element als mechanisches kontaktbehaftetes Element und ein
anderes signalgebendes Element als elektronisches sensori
sches Element ausgeprägt ist.
Außerdem wird die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung
durch ein Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicher
heitsgerichteten Signalen mit mindestens zwei getrennten sig
nalgebenden Elementen gelöst, welches dadurch weitergebildet
ist, daß die signalgebenden Elemente mechanisch entkoppelt
werden, indem ein signalgebendes Element als mechanisches
kontaktbehaftetes Element und ein anderes signalgebendes Ele
ment als elektronisches sensorisches Element ausgeprägt wird.
Bei dieser Ausführung nach der Erfindung werden die beiden
signalgebenden Elemente mit einer Kombination aus mechani
scher (kontaktbehaftet) und elektronischer Ebene realisiert.
Die mechanische Tastenebene ist ein Standardkontakt (Schlie
ßer oder Öffner) und vermittelt in der Regel das typische Ge
fühl beim Betätigen einer Taste (Gegendruck, Hub, Rastmoment
und Rastgeräusch). Die elektronische Tastenebene besteht z. B.
aus einem in den Tastenkopf integrierten Sensor.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung verwendet als elektro
nisches sensorisches Element einen Drucksensor nach dem Pie
zo-Effekt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung setzt als elektroni
sches sensorisches Element einen Temperatursensor ein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen verwenden als elektroni
sches sensorisches Element einen Widerstandssensor, insbeson
dere mit einem Dehnungsmeßstreifen, einen Kapazitätssensor,
einen Hochfrequenzsensor, einen elektromagnetischen Sensor
oder einen optischen Sensor.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung setzt mindestens ein
signalgebendes Element ein, welches als Kontakt-Öffner ausge
prägt ist, um für das Ruhe-Stromprinzip einen Leitungsbruch
aufdecken zu können.
Bei Funktionen, die ein Wirkprinzip wie "Stop" haben, wird
nach einer vorteilhaften Ausgestaltung jedes signalgebende
Element als Kontakt-Öffner ausgeführt.
Bei Funktionen, die ein Wirkprinzip wie "Start" haben, werden
nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung jeweils
zwei signalgebende Elemente als Kontakt-Öffner/Kontakt-
Schließer-Kombination ausgeführt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird zur Fehleraufdeckung immer überprüft, ob die Pegelwech
sel der signalgebenden Elemente nach einer entsprechenden To
leranzzeit plausibel anstehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird bei solchen Tipptasten, die ausschließlich mit Kontakt-
Öffnern oder mit Kontakt-Schließern ausgestattet sind, ein
Fehlerzustand erkannt, wenn sich die generierten Signale al
ler signalgebenden Elemente unterscheiden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird bei Tipptasten, die mit Kontakt-Öffner/Kontakt-Schlie
ßer-Kombinationen ausgestattet sind, ein Fehlerzustand er
kannt, wenn sich nach Generierung der Signale diese Signale
beider signalgebenden Elemente nicht unterscheiden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird bei mehrkanaligen sicherheitsgerichteten generierten Sig
nalen mit Auslöse-Wirkprinzip eine Generierung erst dann als
erfolgt erkannt, wenn bei allen signalgebenden Elementen ein
Pegelwechsel erfolgt ist.
Nach einer alternativen Ausgestaltung wird bei Signalen mit
Stop-Wirkprinzip die Generierung bereits dann als erfolgt er
kannt, wenn bei einem signalgebenden Element ein Pegelwechsel
erfolgt ist.
Weitere Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung erge
ben sich anhand der folgenden Beschreibung vorteilhafter Aus
führungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Es zei
gen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Ausführung eines sensorisch
mechanischen Schaltelementes für eine Leiterplattenmon
tage und
Fig. 2 die Prinzipskizze einer Ausführung eines sensorisch
mechanischen Schaltelementes für eine Schalttafelmonta
ge.
In der Darstellung nach Fig. 1 ist eine mögliche Ausführung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten sensorisch
mechanischen Schaltelementes T für Leiterplattenmontage auf
einer Leiterplatte L gezeigt. Das Schaltelement T besteht aus
einem ersten mechanischen Schaltkontakt S1 und einem zweiten
sensorischen Schaltkontakt S2, welcher oberhalb des ersten
Schaltkontaktes S1 angeordnet ist. Die obere Oberfläche des
Schaltelementes T bildet einen Tastenkopf K. Das Schaltele
ment T ist auf der Leiterplatte aufgebracht, z. B. durch Löten
in konventioneller oder in SMD-Technik.
Das Schaltelement T weist Anschlüsse K1 des mechanischen
Schaltkontaktes S1 auf, die einen ersten Kanal bilden. Dar
über hinaus sind weitere Anschlüsse K2 des sensorischen
Schaltkontaktes vorgesehen, die den zweiten Kanal der mehrka
naligen Ausführung bilden. Der Tastenkopf K des Schaltelemen
tes T ragt durch eine entsprechende Aussparung einer Front
platte F, wodurch er von außen betätigt werden kann, was bei
spielhaft durch eine skizzierte Fingerkuppe angedeutet ist.
Die Leiterplatte L mit dem Schaltelement T wird hierzu durch
der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Ab
standshaltern zur Frontplatte F an dieser montiert.
Das Schaltelement T ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als
Sensortipptaste zweikanalig in diversitärer Technik ausge
führt. Die Information, ob eine Taste gedrückt wird, wird aus
den zwei entkoppelten signalgebenden Elementen S1 und S2 ge
wonnen. Die signalgebenden Elemente S1 und S2 bestehen aus
einem mechanischen und einem elektronischen Teil. Ein Fehler
aufgrund eines Verklemmens im Tastenkopf K kann sich damit
maximal auf einen der beiden Kanäle K1 und K2 auswirken. Der
elektronische sensorische Teil S2 besteht aus einem Sensor,
z. B. einem Druck-, Temperatur-, Widerstands-, Kapazitäts-,
Hochfrequenz-, Elektromagnetfeld- oder Optosensor. Die sig
nalgebenden Elemente S1 und S2 können als zweimal Öffner
oder eine Öffner/Schließer-Kombination ausgeführt sein. Es
ist stets mindestens ein Öffner-Kontakt vorgesehen, um über
das Ruhe-Stromprinzip einen Leitungsbruch aufdecken zu kön
nen.
In der Darstellung nach Fig. 2 ist ein alternatives Ausfüh
rungsbeispiel eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten
Schaltelementes T gezeigt, welches den gleichen Aufbau wie in
der Darstellung nach Fig. 1 besitzt. Elemente mit gleicher
Funktionalität sind daher mit gleichen Bezugszeichen bezeich
net. Im Unterschied zu der in der Darstellung nach Fig. 1 ge
zeigten Ausführungsform ist das Schaltelement T direkt an der
Frontplatte F befestigt und somit für eine Schalttafelmontage
geeignet. Dazu besitzt das Schaltelement T einen Tastenkopf
K, welcher eine größere Ausdehnung besitzt, als die darunter
liegend angeordneten signalgebenden Elemente S1 und S2.
Selbstverständlich weist auch dieses Schaltelement T die ent
sprechenden Anschlüsse K1 und K2 für eine zweikanalige Si
gnalführung auf.
Zwar können die signalgebenden Elemente S1 und S2 auch umge
kehrt angeordnet werden, so daß der mechanische Schaltkontakt
S1 unterhalb des Tastenkopfes und oberhalb des sensorischen
Schaltkontaktes S2 angeordnet ist, jedoch besitzt die umge
kehrte Anordnung den Vorteil, daß sich ein Verklemmen des me
chanischen Schaltkontaktes S1 nicht auf den elektronischen
sensorischen Schaltkontakt S2 auswirkt, was nachteilig wäre,
sofern letzterer als Drucksensor ausgeprägt ist.
Zur Realisierung einer Sensortipptaste mit einem Wirkprinzip
wie "Start" wird das Schaltelement T vorzugsweise mit einer
Öffner/Schließer-Kombination ausgerüstet. Ein signalgebendes
Schaltelement S1 ist damit als Öffner-Kontakt ausgestaltet,
das andere als Schließer-Kontakt. Ein gleichzeitiger Kurz
schluß und Leitungsbruch in den entsprechenden Kanälen K1 und
K2 kann dann als unwahrscheinlich ausgeschlossen werden.
Der Einsatz von zwei Öffner-Kontakten hingegen ist nicht zu
lässig, da bei einem zweikanaligen Leitungsbruch ein Start-
Signal erfolgen würde und keine Fehlererkennung möglich ist.
Zwei Schließer-Kontakte sind ebenfalls nicht zulässig, da bei
einem zweikanaligen Leitungskurzschluß ein Start-Signal er
folgen würde und ebenfalls keine Fehlererkennung möglich ist.
Eine solche Fehlererkennung wäre im Fall des Einsatzes von
zwei Schließer-Kontakten nur dann möglich, wenn die beiden
Kanäle einmal mit Plus- und einmal mit Minus-Potential ge
schaltet sind.
Eine solche Sensortipptaste mit einem Schaltelement T nach
der vorliegenden Erfindung und Wirkprinzip "Start" gilt erst
dann als gedrückt, wenn auf beiden Kanälen K1 und K2 ein Pe
gelwechsel der durch die signalgebenden Elemente S1 und S2
generierten Signale erfolgt ist.
Zur Fehleraufdeckung kann vorteilhafterweise zusätzlich immer
überprüft werden, ob die Pegelwechsel der signalgebenden Ele
mente S1 und S2 nach einer entsprechenden Toleranzzeit plau
sibel anstehen.
Zur Realisierung einer Sensortipptaste mit einem mehrkanali
gen sicherheitsgerichteten Schaltelement T nach der vorlie
genden Erfindung mit Wirkprinzip "Stop" wird die Sensortipp
taste vorzugsweise mit zwei Öffner-Kontakten ausgerüstet.
Vorteilhafterweise werden beide Leiterschleifen mit den Kon
takten K1 und K2 nach dem Ruhestromprinzip überwacht.
Zwei Schließer-Kontakte sind hingegen nicht zulässig, da bei
einem zweikanaligen Leitungsbruch ein "schlafender Fehler"
entsteht und die Stop-Funktion unwirksam wird.
Das Schaltelement mit Wirkprinzip "Stop" wie im vorangehenden
geschildert, gilt bereits dann als ausgelöst bzw. die Tipptas
te als gedrückt, wenn auf einem der beiden Kanäle K1 und K2
ein Flankenwechsel erfolgt ist.
Zum besseren Verständnis soll im folgenden eine Übersicht
über die Auswertung der durch zwei getrennte signalgebende
Elemente S1 und S2 generierten unabhängigen Signale gegeben
werden.
Prinzipiell ist ein mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes
Schaltelement bzw. ein Verfahren zur mehrkanaligen Generie
rung von sicherheitsgerichteten Signalen nach der vorliegen
den Erfindung nicht auf zwei getrennte signalgebende Elemente
beschränkt, sondern kann - unter Berücksichtigung der im vor
angehenden geschilderten Logik - auch mit einer über die
Zahl 2 hinausgehenden Anzahl von signalgebenden Elementen mit
entsprechenden über zwei hinausgehenden Kanälen realisiert
werden, wodurch die Sicherheit weiter steigt. Durch die vor
liegende Erfindung lassen sich Tipptasten in bereits beste
hende mehrkanalige Sicherheitskonzepte einbeziehen. Es wird
eine einfache Standard-Tastenmechanik mit geringem Platzbe
darf geschaffen. Daraus resultiert eine höhere Sicherheit für
Mensch und Maschine.
Bei Fehlern, die von der Folgeelektronik einer Steuerung wie
beispielsweise einer numerischen Steuerung für Werkzeugma
schinen aufgedeckt werden, wird zwangsweise in einen sicheren
Zustand überführt. Wenn der Defekt über eine Diagnose eindeu
tig lokalisiert werden kann, dann ist eine Meldung "Taste XY
defekt!" möglich.
Neben der im vorangehenden beschriebenen Ausgestaltung eines
mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelementes T ist es
darüber hinaus auch möglich, das mechanische kontaktbehaftete
signalgebende Elemente S1 ebenfalls durch ein elektronisches
sensorisches signalgebendes Element zu ersetzen. Damit wird
das Schaltelement T zu einer reinen Sensortaste, die keine
mechanischen Elemente mehr enthält. Dann geht jedoch das ty
pische Gefühl beim Betätigen des Schaltelementes (Gegendruck,
Hub, Rastmoment und Rastgeräusch) verloren. Es ist dann eine
Rückmeldung auf anderem Wege, z. B. über einen Piepton, erfor
derlich.
Das Konzept der mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Generie
rung von Signalen mit einem Schaltelement nach der vorliegen
den Erfindung kann auch für Softkeys zur Anwendung kommen.
Voraussetzung ist eine Steuerung, die im Hintergrund die si
cherheitsgerichtete Weiterverarbeitung der Signale sowie ein
sicheres Softkey-Management übernimmt. Das Konzept läßt sich
auch bei Folientastaturen anwenden. Das mechanische Grundele
ment bleibt erhalten, der Sensor als zweites Element wird in
die Folie integriert. Damit lassen sich heute noch relativ
große Maschinensteuertafeln verkleinern oder gar ganz elimi
nieren. Dazu werden z. B. einige Funktionen wie etwa Verfahr
tasten auf Softkeys gelegt, andere Funktionen, wie z. B. Not-
Aus, können dezentralisiert oder auf der Bedientafel inte
griert werden.
Claims (33)
1. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement (T) mit
einem Tastenkopf (K) und mindestens zwei getrennten signalge
benden Elementen (S1, S2), welche bei einer Betätigung des Tasten
kopfes (K) eine Mehrzahl voneinander unabhängiger Signale
generieren, dadurch gekennzeichnet,
daß die signalgebenden Elemente (S1, S2) mechanisch entkoppelt
sind, indem ein signalgebendes Element (S1) als mechanisches
kontaktbehaftetes Element und ein anderes signalgebendes Ele
ment (S2) als elektronisches sensorisches Element ausgeprägt
ist.
2. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als Drucksen
sor nach dem Piezo-Effekt ausgeführt ist.
3. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als Tempera
tursensor ausgeführt ist.
4. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als Wider
standssensor, insbesondere mit einem Dehnungsmeßstreifen,
ausgeführt ist.
5. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als Kapazi
tätssensor ausgeführt ist.
6. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als Hochfre
quenzsensor ausgeführt ist.
7. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als elektromag
netischer Sensor ausgeführt ist.
8. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische sensorische Element (S2) als optischer
Sensor ausgeführt ist.
9. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens ein signalgebendes
Element (S1, S2) als Kontakt-Öffner ausgeführt ist.
10. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die signalgebenden Elemente (S1, S2) alle als Kontakt-
Öffner ausgeführt sind.
11. Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement nach
Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei signalgebende Elemente (S1, S2) als Kontakt-
Öffner/Kontakt-Schließer-Kombination ausgeführt sind.
12. Schaltungsanordnung zur Auswertung von durch Betätigung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelements
nach einem der vorangehenden Ansprüche generierten Signalen,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Feh
leraufdeckung die generierten Signale nur dann akzeptiert
werden, wenn die Pegelwechsel aller signalgebenden Elemente
(S1, S2) nach einer vorgegebenen Toleranzzeit anstehen.
13. Schaltungsanordnung zur Auswertung von durch Betätigung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelements
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 mit Kontakt-
Öffnern oder mit Kontakt-Schließern generierten Signalen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich nach Betätigung des Tasten
kopfs (K) die Signale aller signalgebenden Elemente (S1,
S2) unterscheiden.
14. Schaltungsanordnung zur Auswertung von durch Betätigung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelements
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 mit Kontakt-
Öffner/Kontakt-Schließer-Kombinationen generierten Signalen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich nach Betätigung des Tasten
kopfs (K) die Signale beider signalgebenden Elemente (S1,
S2) nicht unterscheiden.
15. Schaltungsanordnung zur Auswertung von durch Betätigung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelements
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 generierten
Signalen mit Start/Stop-Wirkprinzip, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Schaltelement (T) erst
dann als betätigt erkannt wird, wenn bei allen signalgebenden
Elementen (S1, S2) ein logisch richtiger Pegelwechsel erfolgt
ist.
16. Schaltungsanordnung zur Auswertung von durch Betätigung
eines mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelements
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 generierten
Signalen mit Stop-Wirkprinzip, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Schaltelement (T) bereits dann als
betätigt erkannt wird, wenn bei einem signalgebenden Element
(S1, S2) ein Pegelwechsel erfolgt ist.
17. Steuerung für eine industrielle Bearbeitungsmaschine mit
einem mehrkanaligen sicherheitsgerichteten Schaltelement nach
einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 und einer Schal
tungsanordnung zu dessen Auswertung nach einem der Ansprüche
12 bis 16.
18. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen mit mindestens zwei getrennten signalge
benden Elementen (S1, S2), dadurch gekenn
zeichnet, daß die signalgebenden Elemente (S1, S2)
mechanisch entkoppelt werden, indem ein signalgebendes Ele
ment (S1) als mechanisches kontaktbehaftetes Element und ein
anderes signalgebendes Element (S2) als elektronisches senso
risches Element ausgeprägt wird.
19. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß das elektronische sensorische
Element (S2) als Drucksensor nach dem Piezo-Effekt arbeitet.
20. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als Temperatursensor arbeitet.
21. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als Widerstandssensor, insbesondere mit ei
nem Dehnungsmeßstreifen, arbeitet.
22. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als Kapazitätssensor arbeitet.
23. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als Hochfrequenzsensor arbeitet.
24. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als elektromagnetischer Sensor arbeitet.
25. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektronische sensori
sche Element (S2) als optischer Sensor arbeitet.
26. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach einem der vorangehenden Ansprüche
18 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein signalgebendes Element (S1, S2) mit einer
Kontakt-Öffnung arbeitet.
27. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß alle signalgebenden Ele
mente (S1, S2) mit einer Kontaktöffnung arbeiten.
28. Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheits
gerichteten Signalen nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils zwei signalgebende
Elemente (S1, S2) mit einer Kontakt-Öffner/Kontakt-Schließer-
Kombination arbeiten.
29. Verfahren zur Auswertung von mehrkanalig generierten si
cherheitsgerichteten Signalen nach einem der vorangehenden
Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeich
net, daß zur Fehleraufdeckung die generierten Signale nur
dann akzeptiert werden, wenn die Pegelwechsel aller signalge
benden Elemente (S1, S2) nach einer vorgegebenen Toleranzzeit
anstehen.
30. Verfahren zur Auswertung von mehrkanalig mit Kontakt-
Öffnung oder mit Kontakt-Schließung generierten sicherheits
gerichteten Signalen nach einem der vorangehende Ansprüche 18
bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich nach der Generie
rung die Signale beider signalgebenden Elemente (S1, S2) un
terscheiden.
31. Verfahren zur Auswertung von mehrkanalig mit Kontakt-
Öffner/Kontakt-Schließer-Kombinationen generierten sicher
heitsgerichteten Signalen nach einem der vorangehenden An
sprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeich
net, daß ein Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich nach
der Generierung die Signale beider signalgebenden Elemente
(S1, S2) nicht unterscheiden.
32. Verfahren zur Auswertung von mehrkanalig mit Auslöse-
Wirkprinzip generierten sicherheitsgerichteten Signalen nach
einem der vorangehenden Ansprüche 18 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Generierung erst dann
als erfolgt erkannt wird, wenn bei allen signalgebenden Ele
menten (S1, S2) ein Pegelwechsel erfolgt ist.
33. Verfahren zur Auswertung von mehrkanalig mit Stop-Wirk
prinzip generierten sicherheitsgerichteten Signalen nach ei
nem der vorangehenden Ansprüche 18 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Generierung bereits
dann als erfolgt erkannt wird, wenn bei einem signalgebenden
Element (S1, S2) ein Pegelwechsel erfolgt ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999146471 DE19946471A1 (de) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren Auswertung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999146471 DE19946471A1 (de) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren Auswertung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19946471A1 true DE19946471A1 (de) | 2001-03-29 |
Family
ID=7923588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1999146471 Withdrawn DE19946471A1 (de) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren Auswertung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19946471A1 (de) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1043747A3 (de) * | 1999-04-08 | 2002-09-04 | Company for Technology Transfer and Patents/Sark-Kistner | Sensortaster |
| DE10229488B3 (de) * | 2002-07-01 | 2004-02-26 | Siemens Ag | Taste zum Auslösen von Steuerungsvorgängen |
| EP1458002A1 (de) * | 2003-03-13 | 2004-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Tastatur zur Auslösung von Steuervorgängen |
| DE10312226A1 (de) * | 2003-03-19 | 2004-11-25 | Siemens Ag | Taste für sicherheitsgerichtete Schaltprozesse |
| US6958711B2 (en) | 2001-11-12 | 2005-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Keyboard |
| WO2007014780A1 (de) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Preh Gmbh | Bedienelement für ein kraftfahrzeug |
| DE102007039609A1 (de) | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Siemens Ag | Eingabeeinrichtung für sicherheitsgerichtete Eingaben, basierend auf Touchscreentechnologien |
| EP2416336A1 (de) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | KROHNE Messtechnik GmbH | Bedienfeld für ein Messgerät |
| BE1022014B1 (nl) * | 2013-12-20 | 2016-02-04 | Televic Rail Nv | Drukknop |
| US9941084B2 (en) | 2010-11-16 | 2018-04-10 | Trumpf Medizin Systeme Gmbh + Co. Kg | Switching devices for medical apparatuses and related systems and methods |
-
1999
- 1999-09-28 DE DE1999146471 patent/DE19946471A1/de not_active Withdrawn
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1043747A3 (de) * | 1999-04-08 | 2002-09-04 | Company for Technology Transfer and Patents/Sark-Kistner | Sensortaster |
| US6958711B2 (en) | 2001-11-12 | 2005-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Keyboard |
| DE10229488B3 (de) * | 2002-07-01 | 2004-02-26 | Siemens Ag | Taste zum Auslösen von Steuerungsvorgängen |
| EP1378923A3 (de) * | 2002-07-01 | 2005-04-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Auswertung von Schaltsignalen und zugehörige Vorrichtung |
| EP1378924A3 (de) * | 2002-07-01 | 2005-04-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Taste zum Auslösen von Steuerungsvorgängen und zugehörige Tastatur |
| EP1458002A1 (de) * | 2003-03-13 | 2004-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Tastatur zur Auslösung von Steuervorgängen |
| DE10312226A1 (de) * | 2003-03-19 | 2004-11-25 | Siemens Ag | Taste für sicherheitsgerichtete Schaltprozesse |
| EP1460666A3 (de) * | 2003-03-19 | 2005-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Taste für sicherheitsgerichtete Schaltprozesse |
| DE10312226B4 (de) * | 2003-03-19 | 2007-04-12 | Siemens Ag | Taste für sicherheitsgerichtete Schaltprozesse |
| CN101233592B (zh) * | 2005-08-03 | 2010-12-08 | 普雷有限公司 | 用于汽车的控制元件 |
| WO2007014780A1 (de) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Preh Gmbh | Bedienelement für ein kraftfahrzeug |
| US7674993B2 (en) | 2005-08-03 | 2010-03-09 | Preh Gmbh | Operating element for a motor vehicle |
| DE102007039609A1 (de) | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Siemens Ag | Eingabeeinrichtung für sicherheitsgerichtete Eingaben, basierend auf Touchscreentechnologien |
| EP2416336A1 (de) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | KROHNE Messtechnik GmbH | Bedienfeld für ein Messgerät |
| CN102419188A (zh) * | 2010-08-05 | 2012-04-18 | 克洛纳测量技术有限公司 | 用于测量仪器的操作面板 |
| US9024775B2 (en) | 2010-08-05 | 2015-05-05 | Krohne Messtechnik Gmbh | Control panel for a measuring device |
| CN102419188B (zh) * | 2010-08-05 | 2015-05-06 | 克洛纳测量技术有限公司 | 用于测量仪器的操作面板 |
| RU2597072C2 (ru) * | 2010-08-05 | 2016-09-10 | Кроне Месстехник Гмбх | Панель управления для измерительного прибора |
| US9941084B2 (en) | 2010-11-16 | 2018-04-10 | Trumpf Medizin Systeme Gmbh + Co. Kg | Switching devices for medical apparatuses and related systems and methods |
| BE1022014B1 (nl) * | 2013-12-20 | 2016-02-04 | Televic Rail Nv | Drukknop |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10023199B4 (de) | Sicherheitsschalteinrichtung für elektrische Maschinen bzw. Roboter sowie Handbediengerät und Verfahren zur Bestimmung der Schaltzustände einer derartigen Sicherheitsschalteinrichtung | |
| EP0006147A1 (de) | Türschloss, insbesondere Einstecktürschloss | |
| DE19946471A1 (de) | Mehrkanaliges sicherheitsgerichtetes Schaltelement, Verfahren zur mehrkanaligen Generierung von sicherheitsgerichteten Signalen und Schaltungsanordnung zu deren Auswertung | |
| DE3429309A1 (de) | Elektronische dateneingabe-tastatur mit galvanische kontakte aufweisenden tasten | |
| DE19909968A1 (de) | Sicherheitsschalteinrichtung für elektrisch gesteuerte Maschinen | |
| DE2711416C2 (de) | Anordnung zur Anzeige des Schaltungszustandes der Schalter | |
| EP1459895A2 (de) | Vorrichtung zum Einschalten einer Maschine | |
| DE3611020A1 (de) | Anordnung zur logischen verknuepfung mechanischer signale | |
| EP0653333B1 (de) | Anordnung mit wenigstens zwei über Schnittstellen verbindbaren Teilnehmern | |
| EP2492786A1 (de) | Bedienelement | |
| EP0770942A2 (de) | Anordnung zur Erfassung und/oder Verarbeitung von Signalen elektrischer Bauteile, die sicherheitstechnische Zwecke oder Auflagen für Geräte oder Anlagen erfüllen | |
| DE3718582A1 (de) | Elektronische sicherheitseinrichtung | |
| DE10341324A1 (de) | Verfahren zur Erkennung von fehlerhaften antivalenten Taster- oder Schaltersignalen | |
| DE10229488B3 (de) | Taste zum Auslösen von Steuerungsvorgängen | |
| DE10312226B4 (de) | Taste für sicherheitsgerichtete Schaltprozesse | |
| EP1355332B1 (de) | Elektrische Kontaktierungseinrichtung und zugehörige Tastatur | |
| EP3671797B1 (de) | Sicherheitsschaltvorrichtung | |
| EP1458002B1 (de) | Tastatur zur Auslösung von Steuervorgängen | |
| DE202009000776U1 (de) | Sicherheits-Lichtgitter | |
| DE102019008303A1 (de) | Drucktastensystem | |
| DE3543216C2 (de) | ||
| DE10155421B4 (de) | Tastaturfeld | |
| EP1050698B1 (de) | Drucktastenwähleinrichtung für automatisches Getriebe | |
| DE2721270B2 (de) | Pressensicherheitssteuerung | |
| DE1540123C (de) | Anordnung zur Erfassung der Stellungs änderungen eines Ausschalters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |