ES2933059T3

ES2933059T3 - Interruptor de seguridad

Info

Publication number: ES2933059T3
Application number: ES17157287T
Authority: ES
Inventors: Frederic Hahn; Gerd Zeiler
Original assignee: Euchner GmbH and Co KG
Current assignee: Euchner GmbH and Co KG
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: US10550998B2; EP3367569A1; CN108462513B; EP3367569B1; US20180238490A1; JP7094116B2; JP2018137223A; CN108462513A

Abstract

La invención se refiere a un interruptor de seguridad (1) con una cabeza de lectura (2) y un actuador (3) que se puede mover con respecto a la cabeza de lectura (2) y tiene un transpondedor (4). Las señales codificadas del transpondedor (4) se pueden detectar por medio del cabezal de lectura (2). El cabezal de lectura (2) dispone de un circuito oscilante (6) controlado por un equipo informático como medio de adquisición de señales codificadas, determinándose la distancia entre el actuador (3) y el cabezal de lectura (2). Las señales de control se generan en función de las señales de distancia determinadas de esta manera. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Interruptor de seguridad

La presente invención hace referencia a un interruptor de seguridad según el preámbulo de la reivindicación 1. Los interruptores de seguridad de esa clase se utilizan en el área de la técnica de seguridad, donde los mismos en particular se utilizan para la monitorización de la zona de riesgo de máquinas e instalaciones.

El interruptor de seguridad, en correspondencia con su función de monitorización, genera una señal de conmutación que se emite hacia un controlador, con el cual, por ejemplo, se controla una máquina que debe monitorizarse. Si con el interruptor de seguridad se detecta un estado sin riesgos, en particular de manera que está cerrada una puerta que debe monitorizarse, se genera una señal de conmutación con el estado de conmutación "estado activado", en correspondencia con una condición de seguridad activa, es decir, una señal de habilitación. Si el controlador del interruptor de seguridad recibe esa señal de habilitación, el controlador puede poner o dejar en funcionamiento la máquina. Sin embargo, si con el interruptor de seguridad se detecta un estado riesgoso, por ejemplo si se registra una puerta abierta, el mismo genera una señal de conmutación con el estado de conmutación "estado desactivado", en correspondencia con una condición de seguridad no activa. En ese caso, el controlador desconecta la máquina para evitar estados riesgosos.

Los interruptores de seguridad conocidos presentan una cabeza de lectura y un accionador que puede moverse relativamente con respecto a la cabeza de lectura, donde en el accionador está proporcionado un transpondedor. Para el caso de que con el interruptor de seguridad se monitoree una puerta, en particular una puerta de protección como acceso a una zona de riesgo, habitualmente el accionador está dispuesto en la puerta. La cabeza de lectura se encuentra entonces en un marco que rodea la puerta. Con el interruptor de seguridad diseñado de ese modo se genera una señal de conmutación correspondiente a un estado sin riesgos, cuando la cabeza de lectura recibe señales codificadas, generadas por el transpondedor. En el caso de la monitorización de una puerta, ése es el caso cuando la puerta está cerrada y, debido a ello, el transpondedor se encuentra a una distancia reducida con respecto a la cabeza de lectura. Además, con el interruptor de seguridad diseñado de ese modo se genera una señal de conmutación correspondiente a un estado riesgoso, cuando la cabeza de lectura no recibe señales del transpondedor. En el caso de la monitorización de una puerta, ése es el caso cuando la puerta está abierta y, debido a ello, el transpondedor se encuentra a una gran distancia con respecto a la cabeza de lectura.

La solicitud EP 0 111 753 A2 hace referencia a una disposición para la identificación de un objeto y para la determinación de la distancia, por ejemplo de un vehículo, de una parte de una máquina o de un lugar, en un trayecto. Un dispositivo de identificación emite energía mediante una antena de emisión. Un portador de código sobre el objeto, mediante una antena de recepción, recibe esa energía y la convierte en energía de funcionamiento. El portador de código activa una memoria de código. El código es leído y, debido a ello, la antena de recepción se interconecta. Esa interconexión, en la antena de emisión del dispositivo de identificación, conduce a una variación del campo y, con ello, a una modulación. La modulación puede filtrarse, amplificarse y evaluarse. El grado de la modulación es una medida para la distancia entre el dispositivo de identificación y el portador de código.

La solicitud WO 2008/031367 A1 hace referencia a un procedimiento para el control de un área de conmutación de un sistema de conmutación sin contacto, con al menos un sensor y con al menos un transductor, donde el transductor envía datos hacia el sensor. Un control del área de conmutación extremadamente flexible y práctico se consigue de manera que una variación de al menos un parámetro del sistema, del sistema de conmutación, deriva al menos una primera información con respecto a la posición del transductor. El procedimiento representa una posibilidad del control del rango de conmutación, que presenta opciones para la definición y la clasificación de los rangos de activación, de desactivación y de histéresis.

La solicitud DE 20 2010 006 043 U1 hace referencia a un sensor de proximidad para la determinación de una distancia, el cual presenta al menos un dispositivo de lectura y al menos un transpondedor, donde el dispositivo de lectura está proporcionado para la emisión y la recepción de señales, así como para la evaluación de las señales recibidas. El transpondedor se activa mediante las señales emitidas por el dispositivo de lectura, donde el transpondedor, en el estado activado, envía por sí mismo señales o modifica señales emitidas por el dispositivo de lectura. La señal enviada por el transpondedor preferentemente presenta un identificador, mediante el cual se identifica el transpondedor. El dispositivo de lectura y el transpondedor están acoplados uno con otro de forma electromagnética, inductiva, capacitiva y/u óptica. La intensidad del acoplamiento entre el dispositivo de lectura y el transpondedor se utiliza para determinar la distancia entre el dispositivo de lectura y el transpondedor.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un interruptor de seguridad con una funcionalidad aumentada.

Para solucionar dicho objeto se proporcionan las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se describen formas de ejecución ventajosas y perfeccionamientos convenientes.

La invención hace referencia a un interruptor de seguridad con una cabeza de lectura y un accionador que puede moverse relativamente con respecto a la cabeza de lectura, el cual presenta un transpondedor. Mediante la cabeza de lectura pueden detectarse señales codificadas del transpondedor. Como medio de detección para la detección de señales codificadas, la cabeza de lectura presenta un circuito de oscilador controlado por una unidad de ordenador, donde la distancia entre el accionador y la cabeza de lectura se determina mediante una evaluación de amplitud de las señales del transpondedor detectadas con el circuito de oscilador. En función de las señales de distancia determinadas de ese modo se generan señales de control. En la unidad de ordenador, como variables que pueden configurarse, están predeterminadas una distancia de activación y una distancia de desactivación, con las que se comparan las señales de distancia determinadas. En la unidad de ordenador se genera una señal de control de activación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es menor que la distancia de activación o si es detectado el código del transpondedor, donde la puesta en funcionamiento de la máquina o instalación tiene lugar mediante la señal de control de activación. Una señal de control de desactivación se genera cuando el valor de distancia de la señal de distancia es mayor que la distancia de desactivación o si no es detectado el código del transpondedor, donde la máquina o la instalación se detiene mediante la señal de control de desactivación. En la unidad de ordenador se generan señales de control para el circuito de oscilador, que se utilizan para la monitorización de la tensión de suministro del circuito de oscilador, para poder diagnosticar modificaciones en el mismo.

Una ventaja esencial del interruptor de seguridad según la invención consiste en que las señales de control generadas con el mismo pueden predeterminarse de forma específica y pueden regularse en función de las señales de distancia determinadas. Debido a esto resulta una funcionalidad esencialmente aumentada en comparación con los interruptores de seguridad conocidos, puesto que allí las señales de control están predeterminadas de forma fija mediante la detección o la no detección del código de las señales del transpondedor, en la cabeza de lectura.

Se considera esencial aquí que la evaluación de amplitud de las señales del transpondedor proporcione una medida unívoca para la distancia del transpondedor con respecto al accionador. De este modo, la amplitud de la señal de distancia es tanto menor, cuanto mayor es la distancia. La distancia entre el accionador y la cabeza de lectura proporciona una información fiable sobre si se encuentra presente o no un estado riesgoso. En particular, mediante la señal de distancia puede determinarse si una puerta que debe monitorizarse está o no cerrada. Para ello, en principio, las señales de control podrían derivarse solamente a partir de las señales de distancia determinadas. De manera especialmente ventajosa, sin embargo, en la generación de las señales de control no se emplean solamente las señales de distancia, sino también la detección del código del transpondedor, debido a lo cual se incrementa considerablemente la seguridad de funcionamiento del interruptor de seguridad.

Para el caso de que un interruptor de seguridad se utilice solamente para una monitorización de una zona de riesgo, las señales de control generadas en el interruptor de seguridad pueden formar señales de conmutación que son emitidas directamente hacia el exterior desde el interruptor de seguridad, y las cuales son leídas en un controlador que, de ese modo, controla una máquina o instalación riesgosa, en particular la detiene o la pone en funcionamiento. Para el caso de que se utilicen varios interruptores de seguridad para una monitorización de la zona de riesgo, y por ejemplo formen un circuito en serie, se consideran o asocian las señales de control de todos los interruptores de seguridad, donde entonces esa señal de conmutación se emite hacia el controlador, que después controla la máquina o instalación riesgosa.

Según la invención, una configuración de señales de control tiene lugar debido a que en la unidad de ordenador, como variables que pueden configurarse, están predeterminadas una distancia de activación y una distancia de desactivación, con las que se comparan las señales de distancia determinadas.

Si la señal de distancia se ubica por debajo de la distancia de activación, se encuentra presente un criterio para un estado no riesgoso, de manera que, de modo correspondiente, como señal de control puede generarse una señal de control de activación que posibilita la puesta en funcionamiento de una máquina o instalación riesgosa. Si la señal de distancia se ubica por encima de la distancia de desactivación, en cambio, se encuentra presente un criterio para un estado riesgoso, de manera que, de modo correspondiente, como señal de control puede generarse una señal de control de desactivación, mediante la cual la máquina o instalación riesgosa puede detenerse.

De manera especialmente ventajosa, en la unidad de ordenador se genera una señal de control de activación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es menor que la distancia de activación o si es detectado el código del transpondedor.

Además, en la unidad de ordenador se genera una señal de control de desactivación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es mayor que la distancia de desactivación o si no es detectado el código del transpondedor.

Gracias a esto se consiguen una seguridad y una fiabilidad particularmente elevadas de la función de monitorización del interruptor de seguridad. En particular esto se logra debido a que una señal de control de activación para una puesta en funcionamiento de una máquina riesgosa se genera solamente cuando dos condiciones de seguridad están realizadas en una conjunción lógica, a saber, cuando la distancia determinada es menor que la señal de control de activación y cuando es detectado el código del transpondedor.

Mediante la posibilidad de configuración de la distancia de activación y de la distancia de desactivación pueden compensarse tolerancias de fabricación en el proceso de producción, de manera que los interruptores de seguridad son independientes de las tolerancias de fabricación de esa clase.

Además, las distancias de activación y las distancias de desactivación también pueden configurarse en correspondencia con exigencias específicas del cliente. De este modo, con sólo un interruptor pueden realizarse distintas aplicaciones sin ninguna clase de modificaciones de hardware o de software.

Por último, mediante una configuración adecuada, la distancia de desactivación puede configurarse de manera que la misma coincida ampliamente con una distancia de desactivación segura, que resulta de una observación errónea del interruptor de seguridad, lo cual es ventajoso con respecto a las exigencias en cuanto a la técnica de seguridad. El código del transpondedor se detecta con la cabeza de lectura del interruptor de seguridad cuando el accionador se encuentra a una distancia suficientemente reducida con respecto a la misma. Para ello, las señales del transpondedor presentan una modulación de amplitud correspondiente a un código.

De manera ventajosa, la modulación de amplitud de las señales del transpondedor también se utiliza para la evaluación de amplitud, para la determinación de la distancia. De este modo, la evaluación de amplitud de la señal del transpondedor tiene lugar de manera que se determina su grado de modulación.

El grado de modulación está definido como la diferencia de máximos y mínimos consecutivos de la señal modulada en cuanto a la amplitud.

Según una configuración ventajosa de la invención, en la unidad de ordenador se genera una señal de excitación para la excitación del circuito de oscilador.

Mediante la señal de excitación, por medio de una bobina de excitación, se genera un campo electromagnético que es influenciado por la señal de un transpondedor que se encuentra en el área de influencia del circuito de oscilador. De este modo, la unidad de ordenador se encarga de una función de control central, de manera que con la misma se activa el circuito de oscilador para la lectura de las señales del transpondedor. Además, en la unidad de ordenador también tiene lugar la evaluación de la señal, donde para la detección del código, por una parte, y para la determinación de la distancia, por otra parte, de manera ventajosa, están proporcionados canales de evaluación separados en la unidad de ordenador.

Según la invención, en la unidad de ordenador se generan señales de control para el circuito de oscilador.

De este modo, las señales de control se utilizan para la monitorización de la tensión de suministro del circuito de oscilador, para poder diagnosticar modificaciones en el mismo. En general, con las señales de control se asegura un comportamiento reproducible, controlado, del circuito de oscilador, de manera que en gran medida pueden excluirse alteraciones de las señales de medición debido a variaciones del circuito de oscilador.

Para cumplir con las exigencias para una utilización en el área de la técnica de seguridad, la unidad de ordenador presenta una estructura redundante.

En particular, la unidad de ordenador presenta dos microcontroladores o dos ASIC. En general, la unidad de ordenador también puede presentar otro número de microcontroladores o ASIC. Por último, la unidad de ordenador también puede presentar una estructura de un solo canal.

En consecuencia, la función de control y la evaluación de la señal están realizadas en el software de los microcontroladores.

De manera alternativa también pueden estar proporcionadas realizaciones orientadas al hardware, en forma de ASICs o similares.

Según una configuración ventajosa, el interruptor de seguridad presenta un medio de cierre.

Con un medio de cierre de esa clase, el accionador se asegura en una posición de cierre en la cabeza de lectura, es decir, se sostiene. El medio de cierre puede estar diseñado como una unidad mecánica o también como una unidad eléctrica, con un electroimán o similares.

A continuación, la invención se explica mediante los dibujos. Muestran:

Figura 1: una representación esquemática de un ejemplo de ejecución del interruptor de seguridad según la invención;

Figura 2: un diagrama de la evaluación de la señal implementada en la unidad de ordenador del interruptor de seguridad según la figura 1.

La figura 1 muestra de manera esquemática la estructura del interruptor de seguridad 1 según la invención. El interruptor de seguridad 1 en particular puede utilizarse para la monitorización de una puerta como acceso a una máquina o instalación que pueden resultar riesgosas para las personas.

El interruptor de seguridad 1 presenta una cabeza de lectura 2 y un accionador 3. En la monitorización de una puerta, el accionador 3 habitualmente se encuentra en la puerta móvil, mientras que la cabeza de lectura 2 está dispuesta en un marco o similares. Cuando la puerta se ha desplazado a su posición de cierre, el accionador 3 se encuentra montado en un alojamiento de la cabeza de lectura 2, no representado, y allí, de manera ventajosa, es sostenido con un medio de cierre, tampoco representado.

Como puede apreciarse en la figura 1, el accionador 3 presenta un transpondedor 4. La cabeza de lectura 2 presenta una unidad de ordenador redundante con dos microcontroladores 5a, 5b. Además, la cabeza de lectura 2 presenta un circuito de oscilador 6 que, mediante un circuito de excitación 7, es activado por un microcontrolador 5a. Con el circuito de oscilador 6 pueden detectarse señales del transpondedor 4. Las señales de medición del circuito de oscilador 6, generadas debido a ello, son conducidas a los dos microcontroladores 5a, 5b; preferentemente mediante circuitos de desacoplamiento que eliminan pulsos negativos en las señales de medición. En función de las señales de medición del circuito de oscilador 6, en los microcontroladores 5a, 5b se generan señales de control, en este caso señales de conmutación, que son conducidas hacia salidas 8a, 8b. Las señales de conmutación en las salidas 8a, 8b son suministradas a un controlador, no representado, con el que se controla la máquina o instalación que debe monitorizarse. Las señales de conmutación que se emiten hacia una salida 8a, 8b mediante un microcontrolador 5a, 5b; mediante respectivamente una línea de lectura de control 9a, 9b en el otro microcontrolador 5a, 5b; son leídas para un control, para verificar el funcionamiento de esas unidades.

Las señales de conmutación se crean de manera que con las mismas se habilita el funcionamiento de la máquina o instalación que debe monitorizarse sólo cuando no se encuentra presente un estado riesgoso, que en este caso se presenta cuando la puerta está cerrada o bloqueada. En caso contrario, la máquina o instalación se detiene mediante las señales de conmutación.

El modo de funcionamiento del interruptor de seguridad 1 es tal, de manera que en el microcontrolador 5a, una señal de salida, en particular una señal modulada por ancho de pulsos, se emite hacia el circuito de oscilador 6, mediante el circuito de excitación 7. Mediante el circuito de oscilador 6 excitado de ese modo, en una bobina de excitación del circuito de oscilador 6 se genera un campo electromagnético. La magnitud del campo electromagnético, en el campo próximo, se reduce de forma proporcional con respecto al cuadrado de la distancia con respecto al circuito de oscilador 6. Si el transpondedor 4 se encuentra en el área de influencia del circuito de oscilador 6, mediante el campo electromagnético de la bobina de excitación, se acopla energía a una bobina del transpondedor 4. Si la energía en el transpondedor 4 es suficiente, el mismo emite un código almacenado, mediante la bobina, hacia la cabeza de lectura 2. La emisión de la señal modulada en cuanto a la amplitud, correspondiente al código, tiene lugar mediante una modulación de carga. En esa modulación de carga, mediante un cortocircuito, se extrae energía del campo electromagnético. Esa variación de la energía del campo electromagnético puede observarse en la bobina de excitación del circuito de oscilador 6, es decir que la señal modulada en cuanto a la amplitud, en correspondencia con el código del transpondedor 4, se registra en el circuito de oscilador 6. La variación del campo depende directamente de la distancia de la cabeza de lectura 2 con respecto al accionador 3, es decir que la señal del transpondedor 4, modulada en cuanto a la amplitud, que se registra en el circuito de oscilador 6, proporciona una medida directa para la distancia entre la cabeza de lectura 2 y el transpondedor 4.

En los microcontroladores 5a, 5b; mediante las señales registradas en el circuito de oscilador 6, tiene lugar tanto una detección del código del transpondedor 4, como también una determinación de la distancia. La evaluación prevista para ello en el software de los microcontroladores 5a, 5b está representada esquemáticamente en la figura 2. Un registro de datos 10 se encarga de la lectura de las señales del circuito de oscilador 6. Un primer sector de evaluación comprende un filtro 11 para el filtrado de señales, una unidad de decodificación 12 para la decodificación de la señal del transpondedor 4 y una unidad de evaluación de códigos 13, para la evaluación del código.

Un segundo sector de evaluación comprende una unidad de determinación de distancia 14. Allí, mediante una evaluación de la amplitud de las señales del transpondedor 4, se determina la distancia del accionador 3 con respecto a la cabeza de lectura 2.

En la unidad de determinación de distancia 14, para evaluar las señales de distancia que proporciona el circuito de oscilador 6, como variables que pueden configurarse están proporcionadas una distancia de activación y una distancia de desactivación. La distancia de activación y la distancia de desactivación forman valores umbral, con los que se comparan las señales de distancia determinadas, donde la distancia de activación es menor que la distancia de desactivación.

En función de los resultados de las evaluaciones de la señal, en la unidad de determinación de distancia 14 y en la unidad de evaluación de código 13, en la unidad de ordenador, se generan señales de control, como señales de conmutación, que se emiten hacia el controlador, mediante las salidas 8a, 8b, para activar la máquina o instalación que debe monitorizarse.

De este modo, en la unidad de ordenador, como señal de control, se genera una señal de control de activación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es menor que la distancia de activación y si al mismo tiempo si es detectado el código del transpondedor 4 en la unidad de evaluación de códigos 13. Al cumplirse esas condiciones se garantiza de forma segura que la puerta está cerrada y, con ello, que no se encuentra presente un estado riesgoso. Con la señal de control de activación, por tanto, se habilita el funcionamiento de la máquina o instalación que debe monitorizarse.

En la unidad de ordenador se genera una señal de control de desactivación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es mayor que la distancia de desactivación o si no es detectado el código del transpondedor 4. Puesto que de este modo no se encuentra presente al menos una de las condiciones para un estado sin riesgos, es decir, que la puerta esté cerrada, en la unidad de ordenador esto se evalúa como un estado riesgoso, de manera que como señal de conmutación, la señal de control de desactivación se emite hacia el controlador, con el que se pone fuera de funcionamiento la máquina o instalación que debe monitorizarse.

Lista de símbolos de referencia

(1) Interruptor de seguridad

(2) Cabeza de lectura

(3) Accionador

(4) Transpondedor

(5a, 5b) Microcontrolador

(6) Circuito de oscilador

(7) Circuito de excitación

(8a, 8b) Salida

(9a, 9b) Línea de lectura de control

(10) Registro de datos

(11) Filtro

(12) Unidad de decodificación

(13) Unidad de evaluación de código

(14) Unidad de determinación de distancia

Claims

REIVINDICACIONES

1. Interruptor de seguridad (1) para la monitorización de la zona de riesgo de una máquina o instalación, con una cabeza de lectura (2) y un accionador (3) que puede moverse relativamente con respecto a la cabeza de lectura (2), el cual presenta un transpondedor (4), donde mediante la cabeza de lectura (2) pueden detectarse señales codificadas del transpondedor (4), donde como medio de detección para la detección de señales codificadas, la cabeza de lectura (2) presenta un circuito de oscilador (6) controlado por una unidad de ordenador, donde la distancia entre el accionador (3) y la cabeza de lectura (2) se determina mediante una evaluación de amplitud de las señales del transpondedor (4) detectadas con el circuito de oscilador (6), y donde se generan señales de control en función de las señales de distancia determinadas de ese modo, caracterizado porque en la unidad de ordenador, como variables que pueden configurarse, están predeterminadas una distancia de activación y una distancia de desactivación, con las que se comparan las señales de distancia determinadas, en la unidad de ordenador se genera una señal de control de activación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es menor que la distancia de activación y si es detectado el código del transpondedor (4), donde la puesta en funcionamiento de la máquina o instalación tiene lugar mediante la señal de control de activación, porque en la unidad de ordenador se genera una señal de control de desactivación cuando el valor de distancia de la señal de distancia es mayor que la distancia de desactivación o si no es detectado el código del transpondedor (4), donde la máquina o la instalación se detiene mediante la señal de control de desactivación, y porque en la unidad de ordenador se generan señales de control para el circuito de oscilador (6), donde las señales de control se utilizan para la monitorización de la tensión de suministro del circuito de oscilador, para poder diagnosticar modificaciones en el mismo.

2. Interruptor de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque las señales del transpondedor (4) presentan una modulación de amplitud correspondiente a un código.

3. Interruptor de seguridad según la reivindicación 2, caracterizado porque la evaluación de amplitud de la señal del transpondedor (4) tiene lugar de manera que se determina su grado de modulación.

4. Interruptor de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la unidad de ordenador se genera una señal de excitación para la excitación del circuito de oscilador (6).

5. Interruptor de seguridad según la reivindicación 4, caracterizado porque mediante la señal de excitación, por medio de una bobina de excitación, se genera un campo electromagnético que es influenciado por la señal de un transpondedor (4) que se encuentra en el área de influencia del circuito de oscilador (6).

6. Interruptor de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las señales generadas en el circuito de oscilador (6) son suministradas a la unidad de ordenador mediante un circuito de desacoplamiento.

7. Interruptor de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de ordenador presenta una estructura redundante.

8. Interruptor de seguridad según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de ordenador presenta dos microcontroladores (5a, 5b) o dos ASIC.

9. Interruptor de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el mismo presenta un medio de cierre.