DE60306615T2 - Method for monitoring an electrical contact - Google Patents
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Abstract
Description
Allgemeiner Stand der Technikgeneral State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines elektrischen Kontaktes, der in einem Lastkreis und einem Überwachungskreis vorhanden ist.The The invention relates to a method for monitoring the condition of a electrical contact, in a load circuit and a monitoring circuit is available.
In sicherheitskritischen Systemen muß der Zustand (offen oder geschlossen) von allen Arten von elektrischen Kontakten (z.B. Relaiskontakten) zur Erkennung von Fehlern überwacht werden. Im Stand der Technik werden Spezialrelais verwendet, zum Beispiel Relais mit Führungskontakten, die jede Erkennung von Kontaktfehlern durch Überwachen der entsprechenden Kontakte ermöglichen.In safety-critical systems must have the state (open or closed) all types of electrical contacts (e.g., relay contacts) to detect errors become. The prior art uses special relays, for example Relays with guide contacts, the every detection of contact errors by monitoring the corresponding Enable contacts.
Gemäß der US-Patentschrift 5,031,110 enthält ein elektrisches Stromverteilungssystem drei Leiter eines Drehstromnetzsegmentes, das durch ein Schutzrelais geschützt ist. Das Schutzrelais überwacht den Strom in dem Leiter durch einen Stromfühler und die Spannung durch Spannungswandler. Wenn die erkannten Bedingungen die vorgegebenen Kriterien erfüllen, erregt das Schutzrelais eine Spule eines Auslöserelais, das einen Kontakt aufweist, der, wenn er geschlossen ist, Strom für eine Zentralbatterie an die Spule des Trennschalters bereitstellt, der einen Kontakt öffnet, um den Stromfluß durch den Leiter zu unterbrechen. Der Zustand des Kontaktes, der ein Anzeichen für den Zustand des Trennschalters ist, wird durch die Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktaktivität überwacht.According to the US patent 5,031,110 an electric power distribution system three conductors of a three-phase network segment, protected by a protective relay is. The protection relay monitors the current in the conductor through a current sensor and the voltage through DC converter. If the recognized conditions meet the given criteria fulfill, the protection relay energizes a coil of a trip relay that makes contact which, when closed, supplies power to a central battery Coil of the circuit breaker providing a contact opens to the current flow through to interrupt the conductor. The state of contact, an indication for the State of the disconnector is determined by the device for monitoring the Contact activity monitored.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltung zum Überwachen des Zustandes eines elektrischen Kontaktes bereitzustellen, der in einem Lastkreis bereitgestellt ist.It The object of the invention is a method and a circuit to monitor to provide the state of an electrical contact, the is provided in a load circuit.
Kurzbeschreibung der ErfindungSummary the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Jedesmal, wenn der zu überwachende Kontakt geschlossen ist, fließt ein Strom durch den Kontakt und folglich durch den Lastkreis und den Überwachungskreis. Wenn ein Strom im Überwachungskreis fließt, wird ein erstes Ausgangssignal, das einem ersten Logikpegel entspricht, durch die Erkennungseinrichtung erzeugt. Wenn der Kontakt offen ist und folglich wenn kein Strom im Lastkreis und im Überwachungskreis fließt, wird ein zweites Ausgangssignal, das einem zweiten Logikpegel entspricht, durch die Erkennungseinrichtung erzeugt. Das Ausgangssignal des Überwachungskreises kann folglich zum Überwachen des Zustandes des überwachten elektrischen Kontaktes verwendet werden. Wenn sich der Zustand des elektrischen Kontaktes ändert, ändert sich das Ausgangssignal. Mit anderen Worten, jeder Signalpegel des Ausgangssignals entspricht einem Zustand des elektrischen Kontaktes. Der Überwachungskreis erlaubt die Anwendung preiswerter, handelsüblicher Relais in sicherheitskritischen Anwendungen.These The object is achieved by a method according to claim 1. every if the one to be monitored Contact is closed, flows a current through the contact and consequently through the load circuit and the monitoring circuit. When a current in the monitoring circuit flows, a first output signal corresponding to a first logic level is passed through generates the recognition device. If the contact is open and consequently, if no current flows in the load circuit and in the monitoring circuit, it will a second output signal corresponding to a second logic level, generated by the recognition device. The output signal of the monitoring circuit can therefore to monitor the condition of the supervised electrical contact can be used. When the condition of the electrical contact changes, changes the output signal. In other words, every signal level of the output signal corresponds to a state of electrical contact. The monitoring circuit allows the use of inexpensive, commercial relays in safety-critical Applications.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Logikpegel oder Signalpegel des Ausgangssignals "high" ist, wenn der Kontakt geschlossen ist, und "low" ist, wenn der Kontakt offen ist. Die Logikpegel, die am Ausgang des Überwachungskreises erzeugt wurden, können in Auswerteeinheiten verwendet werden, die mehrere elektrische Kontakte überwachen.It is particularly advantageous when the logic level or signal level the output signal is "high" when the contact is closed, and "low" is when the contact is open. The logic level generated at the output of the supervision circuit were, can used in evaluation units that monitor multiple electrical contacts.
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird eine erste Spannung am Eingang der Erkennungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Signalpegels des Ausgangssignals angelegt, wenn kein Strom durch den überwachten Kontakt fließt, in welchem die erste Spannung auf eine zweite niedrigere Spannung verringert wird, wenn ein Strom durch den überwachten Kontakt zum Erzeugen eines verschiedenen Signalpegels des Ausgangssignals fließt. Die Verringerung der Spannung kann durch Bereitstellen einer Diode im Überwachungskreis erreicht werden. Wenn der überwachte Kontakt offen ist, fließt kein Strom durch die Diode. Im Gegensatz, wenn der überwachte Kontakt geschlossen ist, fließt ein Strom durch die Diode und den überwachten Kontakt, folglich wird die erste Spannung auf die zweite Spannung abgesenkt. Die Spannungsänderung wird durch die Erkennungseinrichtung erkannt und das Ausgangssignal wird entsprechend geändert. Dieses Verfahren ermöglicht das Erkennen des Zustandes des überwachten Kontaktes ohne einen Energieverbrauch vom Lastkreis.In A preferred variant of the method becomes a first voltage at the input of the detection device for generating a first signal level applied to the output signal when no current through the monitored Contact flows, in which the first voltage is reduced to a second lower voltage is when a current is monitored by the Contact for generating a different signal level of the output signal flows. The Voltage reduction can be achieved by providing a diode in the monitoring circuit be achieved. If the monitored Contact is open, flows no current through the diode. In contrast, if the supervised Contact is closed, flows in Current through the diode and the monitored contact, consequently, the first voltage is lowered to the second voltage. The voltage change is detected by the recognizer and the output signal will be changed accordingly. This procedure allows the recognition of the condition of the supervised Contact without a power consumption from the load circuit.
Wenn der Laststrom durch den Kontakt gleichgerichtet wird, kann der Überwachungskreis mit einem Lastkreis verwendet werden, der sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom arbeitet. Es ist ebenfalls möglich, den Überwachungskreis derart auszulegen, daß keine Rückkopplung vom Lastkreis an den Überwachungskreis und umgekehrt auftritt. Außerdem, wenn der Lastkreis mit Gleichstrom betrieben wird, kann man beim Anschließen des Überwachungskreises an den Lastkreis unbesorgt sein, da der Gleichrichter sicherstellt, daß der Strom durch den überwachten Kontakt immer in der richtigen Richtung sein wird.If the load current is rectified by the contact, the monitoring circuit with a load circuit that can be used both with DC and also works with alternating current. It is also possible to have the monitoring circuit in such a way to interpret that no feedback from the load circuit to the monitoring circuit and vice versa occurs. in addition, If the load circuit is operated with DC, you can at Connecting the monitoring circuit be careful of the load circuit, as the rectifier ensures that the electricity through the supervised Contact will always be in the right direction.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch einen Überwachungskreis zum Überwachen des Zustandes eines elektrischen Kontaktes eines Lastkreises nach Anspruch 5 erreicht. Solch ein Überwachungskreis kann mit geringem Energieverbrauch und mit fast keiner Rückkopplung zwischen dem Überwachungskreis und dem Lastkreis ausgelegt sein. Der Überwachungskreis ermöglicht die Überwachung eines potentialfreien Kontaktes ohne Energieverbrauch vom Lastkreis.The object is also achieved by a monitoring circuit for monitoring the state of an electrical contact of a load circuit according to claim 5. Such a monitoring circuit can be designed with low power consumption and with almost no feedback between the supervisory circuit and the load circuit. The monitoring circuit allows monitoring ei nes potential-free contact without energy consumption from the load circuit.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Überwachungskreis ebenfalls eine Diode, die in Reihe mit dem überwachten Kontakt zum Verringern der Spannung verbunden ist, wenn ein Strom durch die Diode und den überwachten Kontakt fließt. Die Spannungsänderung bewirkt, daß sich das Ausgangssignal der Erkennungseinrichtung ändert. Die Verwendung einer separaten Spannungsversorgung in dem Überwachungskreis stellt sicher, daß keine Energie vom Lastkreis verbraucht wird.In a preferred embodiment comprises the monitoring circuit also a diode in series with the monitored contact to reduce the voltage is connected when a current through the diode and the monitored Contact flows. The voltage change causes that the output of the detection device changes. The use of a separate power supply in the supervisory circuit ensures that no energy is consumed by the load circuit.
Die Spannungsversorgung kann insbesondere ohne weiteres durch zwei optoelektronische Koppler realisiert werden, die in Reihe geschaltet sind. Die zwei optoelektronischen Koppler werden mit einem Steuerstrom über eine separate Spannungsversorgung gespeist. Somit wird eine Spannung von ungefähr 0,7 V zwischen der Basis und dem Emitter jedes optoelektronischen Kopplers erzeugt. Daher wird mit den zwei optoelektronischen Kopplern, die in Reihe geschaltet sind, eine Spannung von ungefähr 1,4 V erzeugt. Die optoelektronischen Koppler werden wie eine gesteuerte Fotozelle verwendet. Sie erzeugen eine Steuerspannung, die unabhängig von der Spannung des Lastkreises ist. Alternativ können spezielle integrierte Schaltungen als Spannungsversorgung verwendet werden.The Power supply can in particular readily by two optoelectronic couplers be realized, which are connected in series. The two optoelectronic Couplers are connected to a control power via a separate power supply fed. Thus, a voltage of about 0.7V between the base and the emitter of each optoelectronic coupler. Therefore comes with two optoelectronic couplers connected in series are, a voltage of about 1.4 V generated. The optoelectronic couplers are like a controlled Photocell used. They generate a control voltage that is independent of the voltage of the load circuit is. Alternatively, special integrated Circuits can be used as power supply.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Erkennungseinrichtung einen optoelektronischen Koppler. Ein optoelektronischer Koppler ist sehr empfindlich gegen die Änderung der Spannung an seinem Eingang. Eine relativ kleine Änderung der Eingangsspannung verursacht eine Änderung im Ausgang des optoelektronischen Kopplers und folglich im Ausgang des Überwachungskreises. Insbesondere, wenn der überwachte Kontakt geschlossen ist, fließt ein Steuerstrom über eine Diode und folglich verringert sich die Spannung über dem dritten optoelektronischen Koppler, der nun den entsprechenden Ausgang sperrt. Die Verwendung eines optoelektronischen Kopplers als die Erkennungseinrichtung weist außerdem den Vorteil auf, daß der Kontakt dynamisch überwacht werden kann, d.h. eine Änderung des Kontaktzustandes wird sofort erkannt. Im allgemeinen weist die Verwendung der optoelektronischen Koppler den Vorteil auf, daß verschiedene Bauelemente bei verschiedenen Potentialen sein können.In a further preferred embodiment of the invention the detection device an optoelectronic coupler. One Optoelectronic coupler is very sensitive to the change the tension at its entrance. A relatively small change the input voltage causes a change in the output of the optoelectronic Kopplers and therefore in the output of the monitoring circuit. Especially, if the monitored contact is closed, flows a control current over one Diode, and consequently the voltage across the third optoelectronic decreases Coupler, which now blocks the corresponding output. The usage an optoelectronic coupler as the recognizer also points the advantage that the Contact monitored dynamically can be, i. a change the contact state is detected immediately. In general, the Using the optoelectronic coupler has the advantage that different Components can be at different potentials.
Folglich kann die Eingangsseite der optoelektronischen Koppler, die die Spannungsversorgung bilden, an einem anderen Potential als der Überwachungskreis und der Lastkreis sein und die Ausgangsseite des dritten optoelektronischen Kopplers noch wieder an einem anderen Potential sein.consequently can the input side of the optoelectronic couplers that make up the power supply, at a different potential than the monitoring circuit and the load circuit and the output side of the third optoelectronic coupler still to be at another potential again.
Wenn der Lastkreis eine Gleichrichterschaltung umfaßt, insbesondere einen Graetz-Gleichrichter, zum Verbinden der Lastspannungsversorgung mit dem überwachten Kontakt, so kann der Überwachungskreis gemäß der Erfindung mit einem Wechselstrom oder einem Gleichstrom verwendet werden, der im Lastkreis fließt, da wegen des Gleichrichters der Strom durch den überwachten Kontakt immer in der gleichen Richtung fließt. Die Verwendung eines Graetz-Gleichrichters verhindert ebenfalls eine Rückkopplung vom Lastkreis an den Überwachungskreis.If the load circuit comprises a rectifier circuit, in particular a Graetz rectifier, for connecting the load voltage supply to the monitored one Contact, so the monitoring circuit according to the invention be used with an alternating current or a direct current, the flows in the load circuit, because of the rectifier, the current through the monitored contact always in the same direction flows. The use of a Graetz rectifier also prevents a feedback from the load circuit to the monitoring circuit.
Weitere Vorteile können aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung abgeleitet werden. Die oben und unten erwähnten Merkmale können gemäß der Erfindung entweder einzeln oder zusammen in jeder Kombination verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als erschöpfende Aufzählung zu verstehen, sondern weisen eher beispielhaften Charakter für die Beschreibung der Erfindung auf.Further Benefits can be derived from the description and the accompanying drawings. The above and below mentioned Features can according to the invention either individually or together in any combination. The mentioned embodiments are not exhaustive enumeration but rather have exemplary character for the description of the invention.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.The Invention is shown in the drawing.
Auf
der linken Seite von
In
In
einem Verfahren zur Überwachung
des Zustandes eines elektrischen Kontaktes
Claims (9)
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Legal Events
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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