JP7842790B2 - 光学表示素子用の光学モニタリングシステム - Google Patents

Description

[関連出願の相互参照]
本願は２０２１年６月９日出願の独国出願第１０２０２１１１４８７０号の優先権を主張し、その全内容は参照として本願に組み込まれる。

本願発明は制御技術または安全技術の分野に関する。

所謂「緊急停止スイッチ」は人々が怪我すること、および、機械、システムまたは車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）が損傷（ｄａｍａｇｅ）することから確実に保護する役割を果たす。ドイツ語の用法において、「Ｎｏｔ－Ａｕｓ」という単語には多くの場合２つの機能、すなわち、緊急シャットオフ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ－ｓｈｕｔ－ｏｆｆ）［＝スイッチオフ、エネルギー供給を遮断、接続されたマシンドライブ（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｒｉｖｅ）の電源を遮断］および緊急停止（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ－ｓｔｏｐ）［＝停止、接続されたマシンドライブの電源が維持されている間に動作可能な機械部品（ｍｏｖａｂｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｐａｒｔｓ）をシャットダウン］が含まれる。ドイツ語の「Ｎｏｔ－Ａｕｓ」は英単語「緊急スイッチオフ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｏｆｆ）」に相当する単語として用いられる。しかしながら、昔も今もドイツ語の通常の用法（Ｇｅｒｍａｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ）において、「Ｎｏｔ－Ａｕｓ」という表現は誤って英単語「緊急停止（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｔｏｐ）」としても翻訳（ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ）されている。現在までに、例えばＤＩＮ ＥＮ ６０９４７－５－５のドイツ語版において、英単語「緊急停止（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｔｏｐ）」に対して誤って「Ｎｏｔ－Ａｕｓ」という単語が使用されている（実際には「Ｎｏｔ－Ｈａｌｔ」と表現されるべきである）。

機械の故障（ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ）は人々の危険（ｒｉｓｋ）につながり得る。危険が直接的に切迫しているまたは危険に向かっている場合において、問題の機械が即座にかついつでも停止できるように、欧州議会および理事会の機械指令２００６／４２／ＥＣ（ｔｈｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ２００６／４２／ＥＣ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐａｒｌｉａｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｕｎｃｉｌ）は、それぞれの機械が１つまたは複数の緊急停止スイッチを備えていなければならない、と規定している。さらに、この機械指令（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）はこれらの部品に設計要件を課している。要件の１つは、緊急停止スイッチが明確に認識され、容易に視認でき、すぐに利用できる制御部品を有していなければならないことである。例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発行ダイオード）のような追加の表示素子（ｄｉｓｐｌａｙ ｅｌｅｍｅｎｔ）を有するアクティブ緊急停止スイッチの場合、スイッチの機能は視覚的に表示される。緊急停止スイッチが分離可能、ワイヤレスまたはモバイルの操作ステーションに据え付けられている場合、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １３８５０規格は、特に、アクティブ［すなわち、照光された（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）］緊急停止スイッチと非アクティブ［すなわち、照光されていない（ｎｏｎ－ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）］緊急停止スイッチとの間での混同を避けるための対策を要求している。

独国特許出願公開１９９１９０１２号明細書では、作動した（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）分離可能な緊急シャットオフコマンドデバイス（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｈｕｔ－ｏｆｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｄｅｖｉｃｅ）を識別する方法が教示されている。当該方法は、緊急シャットオフコマンドデバイスに対して付加的なデバイスが追加され、緊急シャットオフコマンドデバイスがシステムおよび／または機械に何らかの方法で正しく接続され、また電源（ｖｏｌｔａｇｅ）に接続されている場合にのみ、緊急シャットオフコマンドデバイスを１以上の特定の色にすることを特徴としている。結果として、緊急シャットオフコマンドデバイスの運用準備完了であることを示す視覚信号が生成される。

国際公開２０１７／１３９８１７号では、電気的に制御されたシステム用の制御システムが開示されている。当該制御システムは、情報を表示する用および操作者が制御コマンドを入力する用のポータブル、モバイルの手持ち操作デバイスを少なくとも１つ備える。手持ち操作デバイスは手動で操作可能な安全スイッチ素子を少なくとも１つ有し、照明デバイスが安全スイッチ素子に割り当てられる。制御システムは、照明デバイスの視覚的に知覚可能な光度を電気的および／または電子的に制御するように設計された照明制御デバイスを備える。

したがって、表示素子を備える緊急停止スイッチは既知である。図１には緊急停止スイッチの更なる例が示されている。緊急停止スイッチは、操作素子５を介して作動位置（ｏｐｅｒａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）から非作動位置（ｎｏｎ－ｏｐｅｒａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）へと操作可能な２つのスイッチＳ１、Ｓ２を備える。２つのスイッチＳ１、Ｓ２は安全電子装置（ｓａｆｅｔｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）に接続されている。光学表示素子ＬＭ（通常はＬＥＤ）は操作素子５の中に設けられ、光学表示素子ＬＭは２つのチャネルで駆動され、２チャネル電圧フィードバック（ｔｗｏ－ｃｈａｎｎｅｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ）により動的に制御されながら監視される。光学表示素子ＬＭは１つまたは複数の表示素子を備えてもよい。監視は第１プローブＭ１および第２プローブＭ２によって行われる。第１プローブＭ１は光学表示素子ＬＭの電流を測定する。第２プローブＭ２は光学表示素子ＬＭの電圧を測定する。したがって、安全電子装置ＳＥは、電流または電圧で光学表示素子ＬＭを駆動し、第１プローブＭ１または第２プローブＭ２で電流または電圧を測定することにより、光学表示素子ＬＭの機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を監視する。駆動と測定との間で狂いが生じた場合、安全電子装置ＳＥにより緊急停止スイッチが故障したと結論付けられる。

しかしながら、このタイプの監視は光学表示素子ＬＭの機能に関する確実な表示（ｒｅｌｉａｂｌｅ ｓｔａｔｅｍｅｎｔ）に関して必然的にリスクを伴う。例えば、様々な要因によってＬＥＤのような光学表示素子に欠陥が生じた場合、ＬＥＤが光学信号を発しないにも拘わらず、電流または電圧がフィードバックまたはフィードバック信号を介して特定されるということが知られている。

これはアプリケーションに要求される安全性の程度に大きな影響を与える。なぜなら、現在のリスクに対するリスクアセスメントからの要求が、安全性の程度に関する特定の要求につながるからである。規格によって、例えば「パフォーマンスレベル（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｅｖｅｌ）」ＰＬ ａからｅ、または「安全度（ｓａｆｅｔｙ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）」ＳＩＬ１からＳＩＬ３など、安全性の程度の認定（ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ）が知られている。安全性の程度についての認定および関連するレベルに基づいて、光学表示素子ＬＭの機能に関する誤った表示により、安全性に関する問題（ｓａｆｅｔｙ－ｒｅｌａｔｅｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ）が引き起こされる可能性がある。光学表示素子ＬＭの機能に関する誤った表示があったのでは、モバイル緊急停止システムの実装に関する高い要求を満たすことはできない。

特に、モバイル緊急停止システムにおける緊急停止スイッチの場合、このタイプの監視はとりわけリスクが高い。このようなモバイル緊急停止システムはかなり稀であり、特に高い安全性の要求を満たす必要がある。とりわけ、据え付けの緊急停止システムと比較して安全性の要求が高いことに加え、モバイル緊急停止システムは更にそれぞれ適切で知られた規格に応じて特に高い基準（ｍｅａｓｕｒｅ）およびガイドラインを満たす必要がある。この場合、光学表示素子の信頼できる機能は特に重要な安全性の特徴となる。

独国特許出願公開第１９９１９０１２号明細書 国際公開２０１７／１３９８１７号

本願は緊急停止スイッチの光学表示素子用のモニタリングシステムを開示し、モニタリングシステムは光学表示素子および光学センサを有する操作素子を備える。安全電子装置は光学表示素子および光学センサと接続されている。したがって、人命および手足にとって致命的な結末になることを避けるために、光学表示素子が確実に機能していること、または、不完全でないことを保証することができる。光学表示素子ＬＭは１つまたは複数の表示素子を備えてもよい。

態様によっては、安全電子装置は安全出力部（ｓａｆｅ ｏｕｔｐｕｔ）および安全入力部（ｓａｆｅ ｉｎｐｕｔ）を備え、安全出力部を介して光学表示素子に接続されている。光学センサは安全入力部を介して接続されている。したがって、光学表示素子および光学センサは、安全出力部がスイッチする（ｓｗｉｔｃｈ）際、いかなる場合であっても安全入力部がこのスイッチプロセス（ｓｗｉｔｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ）を検出するように、機械的および電気的に安全電子装置に接続されている。

したがって、安全出力部とは、出力側の障害にも拘らず、依然として安全にスイッチオフ可能であり、出力側における障害が確実に検出されるものを意味する。これは例えば安全電子装置の１つのチャネルが障害（低インピーダンスから高インピーダンスまで）を抱えており、もはやスイッチ不能である場合が考えられる。このタイプの障害はフィードバック信号によって明確に検出される。これにも拘らず、依然として他のチャネルによって安全にスイッチオフされ得る。同様に、安全入力部とは、入力が依然として読み込み可能であり、安全入力部における障害が確実に検出されるものを意味する。障害は、例えば少なくとも１つのチャネルを介して安全電子装置におけるフィードバック信号がないことを意味すると理解されてもよい。この場合、安全電子装置の安全入力部の１つにおける障害は、２つのチャネルの間のフィードバック信号が逸脱することによって検出され、安全入力部は、障害を検出するために、信号を中断および測定することと、比較［ダイナマイゼーション（ｄｙｎａｍｉｚａｔｉｏｎ）］することと、によって継続的に確認される。

態様によっては、モニタリングシステムは光学表示素子の光学信号を光学センサへと導く光ファイバーケーブルを更に備える。結果として、光学表示素子と光学センサとの間の特定距離の制約を解消することができる。

更なる態様によっては、光学センサはフォトレジスタ、フォトダイオード、フォトトランジスタの内の少なくとも１つを備える。したがって、光学センサは個々のアプリケーションに対して最適に適合され得る。

更なる態様によっては、光学表示素子は複数の表示素子を備え、光学センサは複数の光学センサを備える。したがって、光学表示素子および光学センサの数は限定されていない。光学センサまたは光学表示素子の数は監視対象であるシステム［設備（ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）、機械、モータなど］における安全性の要求および潜在リスク次第である。リスクアセスメントにより、要求されるＰＬ（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｅｖｅｌ）またはＳＩＬ（ｓａｆｅｔｙ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）が決定される。これらは安全電子装置の構造、部品の信頼性、障害検出などによって定められる。

更なる態様によっては、安全出力部は少なくとも１つの第１出力接点および少なくとも１つの第２出力接点を備える。安全入力部は少なくとも１つの第１入力接点および少なくとも１つの第２入力接点を備える。結果として、複数の部品と安全電子装置とを接続することが可能となる。

本願の開示内容は緊急停止スイッチの光学表示素子用のモニタリングシステム用の方法を備える。この方法は、安全電子装置を介して光学表示素子に電流または電圧を供給することによって光学信号を生成することを備える。この方法は安全電子装置によって光学センサを介して光学信号を測定することを更に備える。この場合、発された光学表示素子の光学信号が測定される。この方法は、ある期間光学信号の生成を中断することと、安全電子装置によって光学センサを介して光学信号の中断を測定することと、を更に備える。このステップはシステムの安全性を高めるために繰り返され得るまたは繰り返される。この方法は更に、安全電子装置によって電流または電圧が印加された際、生成された光学信号と測定された光学信号とを比較することを備える。比較に基づいて、光学表示素子の機能性、ひいてはシステムについての結論が下される。この方法は、電流が印加されている時、生成された光学信号と測定された光学信号とを比較して逸脱がある場合に警報（ｗａｒｎｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）を出力することを更に備える。

この方法は、光学表示素子ＬＭが照明されるべき場合、照明される、またはアクティブにされることを保証する。引き換えとして、この方法は光学表示素子ＬＭが照明されるべきでない、またはアクティブではない場合、照明されないことを保証する。生成された光学信号と測定された光学信号とを比較している間に逸脱が発生した場合、光学表示素子ＬＭはシステムの操作状況に関する情報源としてはもはや信用できないことになる。結果として、システムの緊急停止機能も、もはや信用することができず、多種多様なタイプの影響をもたらす。この影響は、例えば、警報の出力からシステムの完全なるシャットダウンに至るまで及び得る。例えば、限定されるわけではないが、安全電子装置ＳＥが表示素子ＬＭの故障を検出した場合、実際の緊急停止スイッチの緊急停止機能の引き金が引かれ、それゆえ、このモバイル緊急停止システムはもはや信用することができない。

態様によっては、安全電子装置と光学表示素子との間の接続がシングルチャネル（ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈａｎｎｅｌ）の場合、光学信号生成の中断は時間的に逐次繰り返され得る。結果として、システムの安全性は向上され得る。

態様によっては、安全電子装置と光学表示素子との間の接続がマルチチャネルまたはｎチャネル（ｎ－ｃｈａｎｎｅｌ）の場合、光学信号生成の中断は同時に繰り返され得る。結果として、システムの安全性はより一層向上され得る。

態様によっては、光学信号を測定する間、光学信号の少なくとも１つのパラメータまたは光学信号の存在が安全電子装置によって測定される。光学信号のパラメータは光スペクトル（ｌｉｇｈｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、光束（ｌｉｇｈｔ ｆｌｕｘ）、照度または特定の変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の内の少なくとも１つを備える。その結果、光学信号の異なる構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を設定し、これらを光学センサによって検出することが可能となる。

態様によっては、警報の出力または故障の検出は、無線または有線で受信点（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）においてもたらされる。その結果、安全性を向上するために、警報がある特定の場所に伝達され得る。

添付の図面および後述する詳細な説明を参照することにより、本願発明をより完全に理解し、本願発明による多くの利点を理解することができるであろう。

本願発明の背景に係る緊急停止スイッチの模式図を示す。 第１態様に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステムの模式図を示す。 安全電子装置の第１態様を示す。 安全電子装置の第１態様を示す。 安全電子装置の第１態様を示す。 安全電子装置の第１態様を示す。 安全電子装置の第２態様を示す。 安全電子装置の第２態様を示す。 第２態様に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステムの模式図を示す。 光学センサの例を示す。 図２、５に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステム用の方法のフローチャートを示す。

続いて、図面を参照し本願発明を説明する。ここで説明される本願発明の態様は単なる例示であり、決して特許請求の範囲の保護範囲を制限するものではないことは言うまでもない。本願発明は特許請求の範囲およびその均等物によって定められる。本願発明のある態様の特徴は、相互に排他的でない限り、本願発明の別の態様またはその他態様の特徴と組み合わせる得ることは言うまでもない。

図２は第１態様に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステム１００の模式図を示す。モニタリングシステム１００は操作素子５および安全電子装置ＳＥを備える。操作素子５は第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、光学表示素子ＬＭ、光学センサＯＳを備える。操作素子５は回転、［移動（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）］、押し、もしくは、引きのための、スイッチ、レバー、ボタン若しくはプッシュボタンの内の少なくとも１つである。

第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２は安全電子装置ＳＥに接続されている。第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２は操作素子５の構成に依る。上述したタイプの操作素子５の第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２は既知であり、したがって、ここでは詳細について追加で説明しない。

光学表示素子ＬＭは、例えば電流および／または電圧のような電気信号に基づいて光学信号を生成または変換することができる。これに限定されるものではないが一例として、光学表示素子ＬＭはＬＥＤまたは電球（ｂｕｌｂ）である。この場合、光学表示素子ＬＭは少なくとも１つの個別光学表示素子を備える。光学表示素子ＬＭは複数の個別光学表示素子ＬＭを備えてもよい。光学信号の周波数スペクトル（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）は可視光から近赤外線および中赤外線まで延在しており、安全電子装置ＳＥによって変調（ｍｏｄｕｌａｔｅ）されてもよい。

光学表示素子ＬＭはシングルチャネルまたはマルチチャネルの様式で安全電子装置ＳＥのシングルチャネルまたはマルチチャネル安全出力部に接続されている。安全電子装置ＳＥは電気信号で光学表示素子ＬＭを制御しており、電気信号に影響を及ぼしてもよく、変調（ｍｏｄｕｌａｔｅ）してもよい。電気信号に影響を及ぼすことにより、光学信号の１つまたは複数のパラメータが設定（ｓｅｔ）されてもよい。光学信号の調整可能なパラメータは、光スペクトル、光束、照度または特定の変調の内の少なくとも１つである。結果として、緊急停止スイッチの安全性は向上されており、緊急停止スイッチのアプリケーションは個別に適合されてもよい。

ここで、図３Ａから４Ｂを参照して安全電子装置ＳＥの典型的な構造を説明する。

図３Ａから３Ｄは、発明を限定するものではないが、安全電子装置ＳＥが、安全出力部Ａにおいて、設備または機械のスイッチオフに関して、どのように２チャネルまたはマルチチャネルで構成され得るか、についての選択された例および可能性を示すものである。安全電子装置ＳＥが複数の安全入力部Ｅおよび複数の安全出力部Ａを備える場合、これら入力Ｅおよび出力ＡはチャネルＫとされてもよい。これはマルチチャネルまたはｎチャネル実装と呼ばれている。複数の、例えばｎ－１のチャネルでスイッチオフに失敗した場合においても、設備は依然として残りのチャネルを介して確実にスイッチオフすることができる。例えば、５つのチャネルの内、４つのチャネルで失敗した場合においても、設備は依然として確実にスイッチオフすることができる。したがって、より多くのチャネルが適合されればされるほど、マルチチャネル実装の場合の安全性は高くなる。安全電子装置ＳＥが１つの安全入力部Ｅおよび１つの安全出力部Ａのみを備え、チャネルを形成している場合、これは表示素子ＬＭおよび／または光学センサＯＳから構成される外部シングルチャネル実装と呼ばれる。とは言うものの、内部的にはどのようなマルチチャネル実装をされてもよい。

各チャネルＫにおいてまたは各チャネルＫの後において、安全性または安全性の程度に関するチャネルＫのスイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を監視するために、フィードバック信号ＢＡＣＫがタップオフ（ｔａｐｐｅｄ ｏｆｆ）され、安全電子装置ＳＥにフィードバックされている。１つの態様において、フィードバック信号ＢＡＣＫは安全出力部Ａの基本的な実装を示している。更なる態様において、フィードバック信号ＢＡＣＫは安全出力部Ａの基本的な実装に必要とされている。フィードバック信号ＢＡＣＫを介して、安全電子装置ＳＥによって確実に障害が検出され、ひいては安全出力部Ａを形成する。

図３Ａに示されるように、安全電子装置ＳＥは第１チャネルＫ１および第２チャネルＫ２の２チャネルで実装されている。第１安全出力部Ａは第１チャネルＫ１および第２チャネルＫ２を備える。表示素子ＬＭはチャネルＫ１、Ｋ２を介して出力接点Ａ１＋に接続され、他方では第２出力接点Ａ１－において安全電子装置ＳＥに接続されている。

図３Ｂは図３Ａに基づくアセンブリの第２態様を示しているが、違いとしては、第２チャネルＫ２は安全出力部Ａの第２出力接点Ａ１－において配置されている。

図３Ｃは更なる態様を示しており、監視のために第１表示素子ＬＭ１および第２表示素子ＬＭ２が安全電子装置ＳＥに接続されている。この場合、図示された構成は２チャネルの形式であることを除き図３Ａの構成に対応している。第１表示素子ＬＭ１は別々に、チャネルＫ１およびチャネルＫ２の両方を介して出力接点Ａ１＋に接続され、他方では第２出力接点Ａ１－において安全電子装置ＳＥに接続されている。第２表示素子ＬＭ２は別々に、チャネルＫ１およびチャネルＫ２の両方を介して出力接点Ａ２＋に接続され、他方では第２出力接点Ａ２－において安全電子装置ＳＥに接続されている。この例は、どのように複数の表示素子ＬＭが安全電子装置ＳＥの安全出力部において別々に接続および監視され得るかについて示している。

図３Ｄは図３Ｂに基づくアセンブリの第２態様を示しているが、違いとしては、第１表示素子ＬＭ１および第２表示素子ＬＭ２が直列に接続され、第１出力接点Ａ１＋および第２出力接点Ａ１－を介して安全電子装置に接続されている。この場合、第１チャネルＫ１は第１出力接点Ａ１＋において設けられ、第２チャネルＫ２は第２出力接点Ａ１－において設けられている。

図４Ａ、４Ｂは、発明を限定するものではないが、安全電子装置ＳＥが、安全入力部Ｅにおいて、どのようにシングルチャネルまたはｎチャネルで構成され得るか、についての選択された例および可能性を示すものである。入力Ｅはスイッチおよびフィードバックを介して監視されてもよい。ｎ－１チャネルで失敗が発生した場合、依然として有効な入力が検出されている。例えば、３チャネルの内の２チャネルで失敗が発生した場合においても、安全電子装置ＳＥはフィードバック信号ＢＡＣＫを介して依然として確実に入力信号を検出することができる。

図４Ａは光学センサＯＳのシングルチャネル接続用のチャネルＫ１およびチャネルＫ２を備える安全電子装置ＳＥを示している。光学センサＯＳは入力接点Ｅ１＋およびＥ１－がそれぞれ第１チャネルＫ１および第２チャネルＫ２に接続された第１安全入力部Ｅ１を介して安全電子装置ＳＥに接続されている。

図４Ｂは複数の光学センサＯＳがどのようにして安全電子装置ＳＥの安全入力部Ｅに接続され得るかについての更なる態様を示している。この場合、第１光学センサＯＳ１は第１チャネルＫ１を介して安全電子装置ＳＥに接続されている。第２光学センサＯＳ２は、第１チャネルＫ１とは別々に、第２チャネルＫ２を介して安全電子装置ＳＥに接続されている。この結果、内部および外部の２チャネル実装が存在する完全な２チャネルシステムとなっている。

図３Ａから図４Ｂに示されるような、どのようにしてＳＥを用いて表示素子ＬＭが１つまたは複数の安全出力部Ａと接続され、また、光学センサＯＳが１つまたは複数の安全入力部Ｅと接続され得るかについての例および可能性は、適宜好都合かつ望ましい、または相互に排他的にならない様式でお互い組み合わせ可能である。

図５は第２態様に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステム１００の模式図である。この場合、第２態様に係るモニタリングシステム１００は、光学センサＯＳが操作素子５の中に収容されていないという点において第１態様に係るモニタリングシステム１００と異なっている。第２態様に係るモニタリングシステム１００の光学センサＯＳは安全電子装置ＳＥにおいて設けられている。光学表示素子ＬＭの光学信号は、光ファイバーケーブルＬＷＬを介して光学表示素子ＬＭから光学センサＯＳへと送られている。残りの部品の構造は第１態様に係るモニタリングシステム１００のものに対応する。この理由から、同じ部品には同じ参照符号が設けられており、ここでは繰り返されない。

図６は第１態様および第２態様に係るモニタリングシステム１００の光学センサＯＳの別の例が示されている。光学センサＯＳはフォトレジスタＯＳａ、フォトダイオードＯＳｂ、フォトトランジスタＯＳｃの内の少なくとも１つを備える。

フォトレジスタＯＳａに降り注ぐ光が多ければ多いほど、フォトレジスタＯＳａの電気抵抗は小さくなる。この機能の原因はアモルファス半導体（ａｍｏｕｐｈｏｕｓ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）から構成される層における内部光電効果である。他の光センサと比較して、フォトレジスタの反応は非常に遅い。

フォトダイオードＯＳｂは、光学信号とともに伝達される情報を受信するために、内部光電効果によって、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合において、可視光領域、赤外光領域または紫外光領域の光を電流または電圧に変換する半導体ダイオードである。

フォトトランジスタＯＳｃは増幅トランジスタ（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が接続された感光性フォトダイオードを備える。感光性フォトダイオードは、回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）の観点ではトランジスタのコレクタ－ベース電極（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ－ｂａｓｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ）と並列である。入射した光は内部光電効果によって微弱な電流を流す。この電流はトランジスタにおいて電流増幅率によってコレクタ電流に増幅される。

この点については、既知の光電効果に関する文献を参照されたい。

図７は第１態様および第２態様に係る緊急停止スイッチ用のモニタリングシステム１００の方法のフローチャートを示す。ステップＳ１において、光学信号は、電気信号によって光学表示素子ＬＭを駆動することにより安全電子装置ＳＥによって生成されている。同時に、各チャネルＫにおいてまたは各チャネルＫの後において、電気信号は、安全性または安全性の程度に関するチャネルＫのスイッチングを監視するために、フィードバック信号ＢＡＣＫがタップオフされ安全電子装置ＳＥにフィードバックされている。ステップＳ２において、光学信号のパラメータまたは光学信号の存在の内の少なくとも１つが測定されている。この場合、光学信号の光スペクトル、光束、照度または特定の変調の内の少なくとも１つが測定されている。ステップＳ３において、安全電子装置ＳＥを介して、電気信号によって光学表示素子ＬＭを駆動することは、期間ｔ_Ｄの間中断されている。安全電子装置ＳＥと光学表示素子ＬＭとの接続がシングルチャネルの場合、中断は時間的に逐次繰り返されてもよい。安全電子装置ＳＥと光学表示素子ＬＭとの間の接続がマルチチャネルの場合（図３Ａ、３Ｂを参照）、中断は同時または時間的にオフセットして繰り返されてもよい。中断が時間的にオフセットすることにより、安全出力部Ａ間、安全入力部Ｅ間、安全出力部Ａと安全入力部Ｅとの間におけるクロス接続（ｃｒｏｓｓ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が検出されてもよい。これら１つまたは複数の中断は、少なくとも１つの光学センサＯＳによって測定されている。ステップＳ４において、安全電子装置ＳＥによって、生成された電気信号は測定された光学信号と比較されている。電気信号の中断および測定と比較とは「ダイナマイゼーション（ｄｙｎａｍｉｚａｔｉｏｎ）」と呼ばれている。したがって、ダイナマイゼーションによって、１つまたは複数の安全入力部Ｅおよび１つまたは複数の安全出力部Ａは、機能を継続的に監視され得る。したがって、発生する可能性のある全ての障害は、遅くとも次のダイナマイゼーションの期間で検出され得る。ダイナマイゼーションの程度、すなわち、期間がどれくらいの頻度で繰り返されるかおよびいつ繰り返されるかは、システムの安全性の要求度合いに比例している。安全性の要求は、リスクポテンシャルまたはリスク状況にそれぞれ依存している。したがって、例えば原子力発電所における安全電子装置およびこの機能は、事実上、継続的、動的に制御されながら監視されている。したがって、ダイナマイゼーションは一種の機能テストとしてみなされてもよい。システムが、分離および隔離されて実装された余分なシステムとして構成されており、その結果、例えば機械的にクロス接続またはグラウンド接続（ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）され得ないことが技術的に保証されている場合、ダイナマイゼーションは完全に省略されてもよい。

ステップＳ５において、生成された光学信号（電気信号次第である）が測定された光学信号から逸脱した場合、警報が出力されている。警報の出力は無線または有線で受信点に送られている。警報はアナログまたはデジタル信号であってもよい。受信点は、警報から制御コマンドおよび／または音響もしくは光学信号を生成してもよい。例えば、制御コマンドは機械のシャットダウンである。

１００ モニタリングシステム
５ 操作素子
ＬＭｘ 表示素子
ＯＳｘ 光学センサ
ＳＥ 安全電子装置
Ａ 安全出力部
Ａｘ＋、Ａｘ－ 出力接点
Ｅ 安全入力部
Ｅｘ＋、Ｅｘ－ 入力接点
ＬＷＬ 光ファイバーケーブル
Ｓｘ スイッチ
Ｍｘ プローブ
ＯＳａ フォトレジスタ
ＯＳｂ フォトダイオード
ＯＳｃ フォトトランジスタ
ｔ_Ｄ 期間
ＰＬ パフォーマンスレベル
ＳＩＬ 安全度

Claims (15)

1. 緊急停止スイッチの光学表示素子用のモニタリングシステムであって、
   前記モニタリングシステムは、
   前記光学表示素子を備える操作素子と、
   前記光学表示素子の光学信号をセンシングするように構成されている光学センサと、
   前記光学表示素子と前記光学センサとに接続されている安全電子装置と、を備え、
   前記安全電子装置は安全出力部と安全入力部とを備え、
   前記安全電子装置は前記安全出力部を介して前記光学表示素子に接続されており、
   前記安全電子装置は前記安全入力部を介して前記光学センサに接続されている、モニタリングシステム。
2. 緊急停止スイッチの光学表示素子用のモニタリングシステムであって、
   前記モニタリングシステムは、
   前記光学表示素子を備える操作素子と、
   少なくとも１つの光ファイバーケーブルと、
   光学センサを備える安全電子装置と、を備え、
   前記安全電子装置は安全出力部と安全入力部とを備え、
   前記安全電子装置は前記安全出力部を介して前記光学表示素子に接続されており、
   前記安全電子装置は前記安全入力部を介して前記光学センサに接続されており、
   少なくとも１つの前記光ファイバーケーブルは前記光学表示素子の光学信号を前記光学センサへと導いている、モニタリングシステム。
3. 前記安全電子装置は第１チャネルおよび第２チャネルを介して前記光学表示素子に接続されている、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
4. 前記安全電子装置は第１チャネルおよび第２チャネルを介して前記光学センサに接続されている、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
5. 前記安全電子装置からの電流または電圧は、前記第１チャネルおよび前記第２チャネルの内の少なくとも１つを介して前記安全電子装置へフィードバック信号としてフィードバックされている、請求項３または４に記載のモニタリングシステム。
6. 前記光学センサはフォトレジスタと、フォトダイオードと、フォトトランジスタとの内の少なくとも１つを備える、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
7. 前記光学表示素子は少なくとも１つの表示素子を備える、および／または、
   前記光学センサは少なくとも１つの光学センサを備える、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
8. 前記安全出力部は、少なくとも１つの第１出力接点と、少なくとも１つの第２出力接点と、を備える、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
9. 前記安全入力部は、少なくとも１つの第１入力接点と、少なくとも１つの第２入力接点と、を備える、請求項１または２に記載のモニタリングシステム。
10. 緊急停止スイッチの光学表示素子用のモニタリングシステム用の方法であって、
    前記方法は、
    安全電子装置を介して電流または電圧を前記光学表示素子に印加することによって光学信号を生成するステップと、
    前記安全電子装置によって、光学センサを介して前記光学信号を測定するステップと、
    ある期間、前記光学信号の生成を中断し、前記安全電子装置によって前記光学センサを介して前記光学信号の中断を測定するステップと、
    前記安全電子装置によって、前記電流または前記電圧が印加された際、生成された光学信号と測定された光学信号とを比較するステップと、
    前記電流が印加された際、生成された光学信号と測定された光学信号との比較に逸脱がある場合に警報を出力するステップと、を備える、方法。
11. 前記ある期間、前記光学信号の生成を中断し、前記安全電子装置によって前記光学センサを介して前記光学信号の中断を測定するステップと、前記安全電子装置によって、前記電流または前記電圧が印加された際、生成された光学信号と測定された光学信号とを比較するステップと、を繰り返すことによって、前記安全電子装置の安全入力部および安全出力部の内の少なくとも１つを継続的にモニタリングするステップを更に備える請求項１０に記載の方法。
12. 前記安全電子装置と前記光学表示素子との間の接続がシングルチャネルである場合に、前記光学信号の生成を中断することが時間的に逐次繰り返される、請求項１０に記載の方法。
13. 前記安全電子装置と前記光学表示素子との間の接続がマルチチャネルである場合に、前記光学信号の生成を中断することが同時に繰り返される、請求項１０に記載の方法。
14. 前記光学信号を測定している間、前記光学信号のパラメータまたは前記光学信号の存在の内の少なくとも１つが前記安全電子装置によって測定され、
    前記光学信号のパラメータは光スペクトル、光束、照度または特定の変調の内の少なくとも１つを備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記警報の出力は無線または有線で受信点へ送られる、請求項１０に記載の方法。