EP3532421B1

EP3532421B1 - Aufzuganlage mit schaltkreis mit mittels eines wechselspannungssignals überwachtem schalter

Info

Publication number: EP3532421B1
Application number: EP17787199.3A
Authority: EP
Inventors: Astrid Sonnenmoser; Ivo LUSTENBERGER; Kurt Heinz; Thomas Hartmann
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2037-10-25
Also published as: CN109863107A; EP3532421A1; ES2821409T3; WO2018077918A1; CN109863107B; US20190263628A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzuganlage mit einer speziell ausgestalteten Steuerung zum Implementieren von Steuerfunktionen innerhalb der Aufzuganlage.
In einer Aufzuganlage wird eine Aufzugkabine mithilfe eines Antriebs zwischen verschiedenen Niveaus oder Stockwerken eines Bauwerks verlagert. Bewegungen der Aufzugkabine bzw. ein Betrieb eines die Aufzugkabine fördernden Antriebs werden dabei mithilfe einer Steuerung gesteuert.
Die Steuerung kann hierbei einerseits Aufzugkomponenten wie beispielsweise einen Motor des Antriebs aktiv steuern, um beispielsweise die Aufzugkabine zu gewünschten Stockwerken zu fahren. Hierzu kann die Steuerung beispielsweise eine Energieversorgung von einer Energiequelle zum Antrieb steuern. Im Regelfall wird der Antrieb mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass die Steuerung eine Stromversorgung zum Elektromotor steuert bzw. regelt. Hierzu kann zwischen der elektrischen Energiequelle und dem Elektromotor ein oder mehrere Schalter, welche z.B. als Leistungsschalter zum Schalten hoher Leistungen ausgebildet sein können und teilweise auch als Schütze bezeichnet werden, vorgesehen sein, die, wenn der Antrieb die Aufzugkabine bewegen soll, von der Steuerung gesteuert geschlossen werden können. Ein tatsächlicher Schließzustand dieser Schalter sollte dabei von der Steuerung überwacht werden können.
Andererseits kann die Steuerung Umgebungsbedingungen, insbesondere sicherheitsrelevante Bedingungen, innerhalb der Aufzuganlage überwachen und diese beim Steuern der Aufzugfunktionen berücksichtigen. Beispielsweise kann die Steuerung permanent oder in kurzen Zeitabständen überwachen, ob sich alle Komponenten des Aufzugs und somit auch die gesamte Aufzuganlage in einem sicheren Zustand befinden, sodass die Aufzugkabine gefahrlos verfahren werden kann.
Beispielsweise kann die Steuerung überwachen, ob die Kabinentür sowie alle Schachttüren korrekt geschlossen sind. Hierzu können an der Türe der Aufzugkabine sowie an jeder der Schachttüren Türschalter vorgesehen sein, welche je nachdem, ob die betreffende Türe offen oder geschlossen ist, in einen zugehörigen Schließzustand übergehen. Die verschiedenen Türschalter können in Serie verschaltet sein und so einen Sicherheitskreis bilden. Beispielsweise kann der Sicherheitskreis ausschließlich dann geschlossen sein, wenn alle darin aufgenommenen Türschalter, und gegebenenfalls auch weitere darin integrierte Sicherheitsschalter, geschlossen sind. Die Steuerung kann einen Zustand des Sicherheitskreises überwachen und z.B. ein Verfahren der Aufzugkabine lediglich dann zulassen, wenn der Sicherheitskreis geschlossen ist
Es wurde beobachtet, dass in einem Schaltkreis einer Steuerung einer Aufzuganlage enthaltene Schalter zum Teil mit der Zeit degradieren. Insbesondere Schalter, mithilfe derer lediglich geringe elektrische Leistungen geschaltet werden, wie beispielsweise Türschalter oder Überwachungsschalter, neigen im Laufe der Zeit dazu, fehlerhafte Schaltzustände einzunehmen. Beispielsweise kann es aufgrund von Funktionsdegradationen dazu kommen, dass ein in einen geschlossenen Zustand geschalteter Schalter nicht wie gewünscht einen elektrischen Strom zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Schalters durchleitet.
Ferner wurde auch beobachtet, dass ein Schaltzustand solcher Schalter unter bestimmten Bedingungen nicht zuverlässig erkannt bzw. verifiziert werden konnte. Beispielsweise wurde angestrebt, einen aktuellen Schaltzustand des Schalters durch die Steuerung oder andere Einrichtungen kontinuierlich oder in Zeitabständen zu überwachen, um beispielsweise zu erkennen, ob der Schalter geschlossen ist. Allerdings konnte es hierbei zu Fehldiagnosen kommen, d.h. ein z.B. tatsächlich geschlossener Schalter wird fälschlich als offen erkannt, wodurch die Verfügbarkeit des Aufzugs beeinträchtigt werden kann.
Die EP28 553 23 A1 beschreibt ein Bremsenverfahren zum Steuern eines Aufzugs, wobei ein Festkörperschaltkreis zum Zuführen elektrischer Leistung von einer DC-Zwischenkreises, welcher die Kabine des Aufzugs antreibt, vorgesehen ist. Dabei wird ein Bremsregler mittels eines Pulssignals gesteuert. Aber das Pulssignal hierbei wird so verwendet, um eine mögliche Störung wegen Verschmutzung an einem elektrischen Kontakt zu überwinden, damit den Bremsregler richtig schalten zu können. Es besteht ein Nachteil, dass eine Elektrokorrosion aufgrund Elektropolarität, die sich in eine bestimmte Richtung richtet, an dem Metallkontakt des Bremsregler häufig vorkommen würde, weil an dem Bremsregler nur eine Gleichspannung oder ein Gleichstrom aufgelegt wird.Die CN 205 312 843 U offenbart einen Schaltkreis zur Stromversorgung für eine Aufzugskabinentür. Am Ausgang des Schaltkreises werden zwei Optokoppler in einer Reihe miteinander zugeschaltet, um die nachteilige Wirkung der Korrosion in dem Schaltkreis zu schwächen.
WO2005/000727A1 offenbart ebenfalls einen Schaltkreis einer Aufzugsanlage, jedoch keine Steuerung bei der ein analoges Signal mit Wechselspannung an einem Schalter angelegt wird. Auch US5523633A zeigt ein Schaltkreis und ein Verfahren zur Verminderung der Schalterkorrosion, indem eine Steuerung mittels pulsierenden Signale gleichgerichteter Elektropolarität erfolgt. Der Schaltkreis weist jedoch keine Steuersignale in Form von Wechselspannung auf.
Es kann daher ein Bedarf an einer Aufzuganlage bestehen, bei der insbesondere die zuvor geschilderten Probleme vermieden oder zumindest verringert sind. Insbesondere kann ein Bedarf an einer Aufzuganlage bestehen, bei der ein einen Teil einer Steuerung bildender Schaltkreis wenigstens einen Schalter aufweist und der Schaltkreis dabei derart ausgelegt ist, dass ein Schaltzustand des Schalters langfristig zuverlässig ermittelt werden kann. Einem solchen Bedarf kann mit einer Aufzuganlage gemäß dem unabhängigen Anspruch entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Aufzuganlage beschrieben, welche eine Aufzugkabine, einen Antrieb zum Antreiben der Aufzugkabine sowie eine Steuerung zum Steuern zumindest des Antriebs sowie optional weiterer Aufzugkomponenten aufweist. Die Steuerung umfasst einen Schaltkreis, der einen zu überwachenden Schalter, eine Signalgebereinheit sowie eine Überwachungseinheit aufweist. Der zu überwachende Schalter verfügt über einen Eingang und einen Ausgang. Die Signalgebereinheit ist dazu ausgelegt, ein Wechselspannungssignal als Eingangssignal an dem Eingang des zu überwachenden Schalters anzulegen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgelegt, ein am Ausgang des zu überwachenden Schalters anliegendes Ausgangssignal aufzunehmen und basierend auf einem Vergleich des Ausgangssignals mit dem Eingangssignal ein Überwachungssignal zu erzeugen, welches einen aktuellen Schließzustand des zu überwachenden Schalters angibt.
Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung können unter anderem und ohne die Erfindung einzuschränken als auf nachfolgend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Wie einleitend bereits angemerkt, wurden bei Schaltern, die in einem Schaltkreis einer Aufzuganlage verschaltet sind, Degradationen dahingehend beobachtet, dass ihr Schaltzustand mit der Zeit nicht mehr zuverlässig gesteuert werden konnte und/oder ihr aktueller Schaltzustand nicht mehr zuverlässig erkannt werden konnte.
Es wurde nun erkannt, dass die erstgenannte Problematik daher rühren kann, dass in einfachen mechanischen Schaltern zwei verschiedene Schaltzustände meist dadurch implementiert werden, dass elektrisch leitfähige Strukturen mechanisch in Kontakt gebracht werden bzw. mechanisch voneinander getrennt werden, um einen elektrisch geschlossenen Zustand bzw. einen elektrisch offenen Zustand zu erzeugen. Im Laufe der Zeit können sich an Oberflächen der elektrisch leitfähigen Strukturen jedoch elektrisch isolierende Schichten wie zum Beispiel Oxidschichten bilden, beispielsweise durch Elektrokorrosion, die einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen behindern können. Teure Schalter oder Schütze einer Aufzuganlage müssen dann meist ausgewechselt werden.
Es wurde ferner erkannt, dass die zweitgenannte Problematik daher rühren kann, dass herkömmlich ein aktueller Schaltzustand eines Schalters meist dadurch ermittelt wird, dass an einen Eingang des Schalters eine elektrische Spannung angelegt wird und überwacht wird, ob sich daraufhin ein elektrischer Strom durch den Schalter einstellt oder nicht bzw. ob am Ausgang des Schalters eine entsprechende resultierende elektrische Spannung anliegt. Allerdings kann hierbei nicht zuverlässig unterschieden werden, ob das Einstellen oder Fehlen des elektrischen Stroms bzw. die am Ausgang resultierende elektrische Spannung ursächlich von der angelegten elektrischen Spannung begründet ist, oder ob andere Ursachen wie beispielsweise fehlerhafte Erdschlüsse, Kurzschlüsse, Kriechströme oder Ähnliches hierfür verantwortlich sind.
Ferner konnte das kontinuierliche Anlegen einer Gleichspannung an den Schalter insbesondere an dessen elektrisch leitfähigen Strukturen zu Elektrokorrosion und damit zur Bildung elektrisch isolieren dazwischen Schichten beitragen.
Die genannten Problematiken treten insbesondere bei Schaltern auf, mittels derer in der Aufzuganlage niedrige elektrische Leistungen von weniger als 50W, insbesondere weniger als 10 W oder sogar weniger als 2 W, geschaltet werden und/oder welche als mechanische Schalter ausgelegt sind. Beispielsweise kann der zu überwachende Schalter zwar zum Schalten deutlich höherer Leistungen ausgelegt sein, jedoch in der Aufzuganlage tatsächlich nur zum Schalten geringer Leistungen eingesetzt werden. Insbesondere bei solchen zu überwachenden Schaltern können sich während des Betriebs elektrisch isolierende Schichten auf mechanisch und elektrisch zu kontaktierenden Strukturen wie z.B. Metallstrukturen bilden, beispielsweise bedingt durch Elektrokorrosion, wobei die elektrisch isolierenden Schichten mit der Zeit dicker werden können und letztendlich zu einem vollständigen Unterbrechen eines elektrischen Kontakts innerhalb des Schalters führen können. Während bei Hochleistungsschaltern, welche oft Leistungen im Bereich von mehreren Kilowatt schalten, während eines Schaltvorgangs oft kurzzeitig Funkenschläge oder Lichtbögen gebildet werden, welche eine etwaige zuvor gebildete Oxidschicht quasi absprengend entfernen können, können aufgrund der geringen zu schaltenden Leistungen bei den zu überwachenden Schaltern solche Oxidschichten im normalen Betrieb nicht entfernt werden und können sich somit zunehmend verdicken.
Es wird daraufhingewiesen, dass im vorliegenden Text die Begriffe Schalter und zu überwachender Schalter synonym verwendet werden, wohingegen andere Arten von Schaltern wie zum Beispiel Leistungsschalter zum Schalten einer Leistungsversorgung zum Antrieb der Aufzuganlage speziell als solche bzw. als "weitere Schalter" bezeichnet werden.
Beide oben genannten Problematiken können in der hier vorgestellten Aufzuganlage entschärft werden. Ein Hauptgedanke kann dabei darin gesehen werden, statt des herkömmlichen Anlegens einer konstanten Spannung, d.h. einer Gleichspannung, zum Überwachen des aktuellen Schaltzustands des Schalters mithilfe einer Signalgebereinheit ein Wechselspannungssignal an den Eingang des Schalters anzulegen und dann mithilfe einer Überwachungseinheit ein am Ausgang des Schalters auftretendes Ausgangssignal zu überwachen und dieses mit dem gewünschten Schaltzustand, der z.B. mit dem Eingangssignal korrelieren oder von diesem abhängig sein kann, zu vergleichen.
Für den Fall, dass das Ausgangssignal in einer vorgegebenen Weise mit dem gewünschten Schaltzustand übereinstimmt bzw. zumindest mit diesem in vorbestimmter Weise korreliert, kann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass sich der Schalter in einem geschlossenen Zustand befindet. Andernfalls kann davon ausgegangen werden, dass der Schalter sich in seinem geöffneten Zustand befindet. Dementsprechend kann von der Überwachungseinheit ein Überwachungssignal generiert und ausgegeben werden, welches beispielsweise der Aufzugsteuerung die nötige Information über den Schaltzustand beispielsweise in einer Leistungsversorgung oder einer Sicherheitskette der Aufzuganlage mitteilt.
Das Anlegen eines Wechselspannungssignals statt eines herkömmlich verwendeten Gleichspannungssignals in dem Schaltkreis kann dabei zumindest zwei Vorteile mit sich bringen.
Erstens kann das Detektieren eines entsprechenden Wechselspannungssignals am Ausgang des Schalters mithilfe der Überwachungseinheit mit sehr hoher Zuverlässigkeit angeben, dass der Schalter tatsächlich geschlossen ist. Insbesondere Übereinstimmungen hinsichtlich eines Frequenzverhaltens bzw. einer Pulsdauer des detektierten Ausgangssignals mit dem angelegten Wechselspannung-Eingangssignal kann ausschließlich dann angenommen werden, wenn durch den geschlossenen Schalter tatsächlich eine elektrische Verbindung zwischen dem Eingang des Schalters und dessen Ausgang bewirkt wird. Etwaige Fehler in dem Schalter wie beispielsweise ein unzureichender elektrischer Kontakt zwischen internen leitfähigen Strukturen aufgrund zwischengelagerter isolierender Schichten, etwaige Kurzschlüsse oder Erdschlüsse, etwaige Kriechströme, oder Ähnliches können mit hoher Wahrscheinlichkeit kein entsprechendes Wechselspannung-Ausgangssignal erzeugen. Somit kann zumindest der geschlossene Zustand des Schalters mit sehr hoher Zuverlässigkeit detektiert werden, was insbesondere für den Fall, dass der Schalter Teil einer Sicherheitskette der Aufzuganlage ist, wesentlich für ein sicheres Betreiben der Aufzuganlage ist.
Zweitens kann durch ein Anlegen eines Wechselspannungssignals an den Schalter eine etwaige Elektrokorrosion von dessen leitfähigen Strukturen verhindert oder zumindest vermindert werden.
Dies trifft insbesondere dann zu, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Signalgebereinheit dazu ausgelegt ist, das Wechselspannungssignal mit einer sich periodisch umkehrenden elektrischen Spannung zu erzeugen. Anders ausgedrückt soll die Signalgebereinheit das Wechselspannungssignal mit zeitlich wechselndem Vorzeichen erzeugen, sodass zeitweilig eine positive Spannung und zeitweilig eine negative Spannung an den Schalter angelegt werden. Das wiederholte Umkehren der angelegten Spannung kann zur Vermeidung von Elektrokorrosion beitragen.
Insbesondere wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Signalgebereinheit dazu ausgelegt ist, das Wechselspannungssignal mit bezüglich einem 0V-Potential symmetrischen positiven und negativen Amplituden zu erzeugen, können Elektrokorrosionserscheinungen sehr stark reduziert werden. Mit anderen Worten kann das Wechselspannungssignal von der Signalgebereinheit vorzugsweise derart erzeugt werden, dass die maximalen positiven Spannungen gleich groß wie die maximalen negativen Spannungen sind, wobei ein zeitlicher Spannungsverlauf vorzugsweise symmetrisch zu dem 0V-Potenzial eingestellt sein sollte. Dadurch werden die elektrisch leitfähigen Strukturen des Schalters gleich lange und gleich stark sowohl positiven als auch negativen elektrischen Spannungen ausgesetzt. Elektrochemisch bedingte Reaktionen können dabei beim Umkehren der elektrischen Spannung jeweils weitgehend rückgängig gemacht werden, sodass insgesamt kaum Elektrokorrosion auftreten kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Signalgebereinheit dazu ausgelegt, das Wechselspannungssignal mit einer zeitlich variierenden Periodendauer zu erzeugen. Mit anderen Worten wird das an den Eingang des Schalters anzulegende Wechselspannungssignal von der Signalgebereinheit nicht mit einer zeitlich konstanten Periodendauer, d.h. mit einer festen Frequenz, erzeugt, sondern diese Periodendauer bzw. die Frequenz werden mit der Zeit variiert.
In dem das am Ausgang des Schalters auftretende Ausgangssignal von der Überwachungseinheit nicht nur hinsichtlich seiner Amplitude, sondern auch hinsichtlich seiner Periodendauer bzw. Frequenz mit dem angelegten Eingangssignal verglichen wird, kann noch sicherer erkannt werden, ob der Schalter in seinem geschlossenen Zustand ist oder nicht und das von der Überwachungseinheit zu erzeugende Überwachungssignal kann mit noch höherer Zuverlässigkeit generiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Signalgebereinheit einen ersten Mikrokontroller zum Erzeugen eines elektrischen Signals mit zeitlich variierender Amplitude, einen Ausgangsanschluss sowie einen Kondensator, welcher mit dem Mikrokontroller einerseits und dem Ausgangsanschluss andererseits elektrisch verbunden ist und zum Bilden einer galvanischen Trennung zwischen dem Mikrokontroller und dem Ausgangsanschluss ausgelegt ist, auf. Die Überwachungseinheit weist dabei einen zweiten Mikrokontroller zum Analysieren eines elektrischen Signals mit zeitlich variierender Amplitude sowie einen Eingangsanschluss, welcher mit dem zweiten Mikrokontroller elektrisch verbunden ist, auf. Der Ausgangsanschluss der Signalgebereinheit ist hierbei mit dem Eingang des zu überwachenden Schalters elektrisch verbunden und der Eingangsanschluss der Überwachungseinheit ist mit dem Ausgang des zu überwachenden Schalters elektrisch verbunden.
Die beiden Mikrokontroller (MCU - micro controller units) können dabei beispielsweise als integrierte Schaltkreise ausgebildet sein und dazu ausgelegt sein, eine Wechselspannung in Form von zeitlich variierenden Spannungspulsen zu erzeugen. Zumindest bei der Signalgebereinheit wird die Wechselspannung von dem ersten Mikrokontroller jedoch nicht direkt elektrisch an den Ausgangsanschluss der Signalgebereinheit weitergeleitet. Stattdessen wird ein Kondensator mit geeigneter Kapazität zwischen den ersten Mikrokontroller und den Ausgangsanschluss geschaltet. Dieser Kondensator stellt eine galvanische Trennung zwischen dem ersten Mikrokontroller und dem Ausgangsanschluss her, sodass ausschließlich Wechselspannungskomponenten einer von dem Mikrokontroller erzeugten Spannung an den Ausgangsanschluss übertragen werden, Gleichspannungskomponenten jedoch den Ausgangsanschluss nicht erreichen. Hierdurch kann vermieden werden, dass neben dem gewünschten Wechselspannungssignal an den Eingang des Schalters auch Gleichspannungskomponenten angelegt werden, die eventuell zu Elektrokorrosion beitragen könnten. Die Kapazität des Kondensators kann dabei derart bemessen sein, dass die von dem ersten Mikrokontroller erzeugten Wechselspannungssignale hinsichtlich ihrer Frequenz gut an den Ausgangsanschluss der Signalgebereinheit durchgeleitet werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Signalgebereinheit ferner eine Schutzdiode auf, welche zwischen einer elektrischen Verbindung des ersten Mikrokontrollers und dem Kondensator einerseits und einem elektrischen Schutzpotential andererseits geschaltet ist. Mit anderen Worten wird ein Ende einer Schutzdiode an eine elektrische Leitung angeschlossen, die den ersten Mikrokontroller mit dem Kondensator verbindet und ein entgegengesetztes Ende der Schutzdiode wird mit einem elektrischen Schutzpotential wie beispielsweise Masse verbunden. Die Schutzdiode wird dabei vorzugsweise derart ausgelegt und gepolt, dass eventuell vorhandene elektrische Ladungen wie beispielsweise statische Ladungen abgeleitet werden können und somit den empfindlichen ersten Mikrokontroller nicht schädigen können.
In ähnlicher Weise kann gemäß einer Ausführungsform die Überwachungseinheit ferner eine Schutzdiode aufweisen, welche zwischen einer elektrischen Verbindung des zweiten Mikrokontrollers und dem Eingangsanschluss einerseits und einem elektrischen Schutzpotential andererseits geschaltet ist, insbesondere um den zweiten Mikrokontroller gegenüber negativen Spannungen schützen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Aufzuganlage ferner mindestens einen weiteren Schalter auf, welcher mit dem zu überwachenden Schalter derart gekoppelt ist, dass der weitere Schalter und der zu überwachenden Schalter ihre Schaltzustände stets gemeinsam ändern.
Beispielsweise kann ein weiterer Schalter dazu ausgelegt sein, hohe elektrische Leistungen im Bereich von einigen Kilowatt zu schalten, und in der Aufzuganlage auch tatsächlich derart hohe elektrische Leistungen schalten. Allerdings ist es bei einem solchen weiteren Schalter angesichts der hohen geschalteten Leistungen oft nicht problemlos möglich, dessen aktuellen Schaltzustand zu detektieren. Daher kann es vorteilhaft sein, dem weiteren Schalter ergänzend einen zu überwachenden Schalter zur Seite zu stellen. Der aktuelle Schaltzustand des zu überwachenden Schalters ist verhältnismäßig einfach zu detektieren. Insbesondere kann hierzu der hierin beschriebene Schaltkreis mit der das Wechselspannungssignal erzeugenden Signalgebereinheit und der Überwachungseinheit eingesetzt werden. Für den Fall, dass sichergestellt ist, dass der zu überwachenden Schalter stets gemeinsam mit dem mindestens einen weiteren Schalter seinen Schaltzustand ändert, kann durch Messung des Schaltzustands des zu überwachenden Schalters auf den aktuellen Schaltzustand des weiteren Schalters rückgeschlossen werden. Der zu überwachenden Schalter kann mit dem weiteren Schalter beispielsweise derart mechanisch gekoppelt sein, dass bei einem Umstellen interner Schaltkomponenten des weiteren Schalters zwangsweise auch Kräfte auf den zu überwachenden Schalter ausgeübt werden und diesen zum Umschalten bewegen.
Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der weitere Schalter zwischen den Antrieb und eine den Antrieb versorgende Leistungsquelle geschaltet sein. Der weitere Schalter dient in diesem Fall dazu, eine Leistungsversorgung für den Antrieb der Aufzuganlage anzustellen bzw. abzustellen. Mithilfe der Signalgebereinheit und der Überwachungseinheit kann die hierin vorgeschlagene Steuerung somit mithilfe des mit dem weiteren Schalter zusammenwirkenden zu überwachenden Schalters stets und mit hoher Zuverlässigkeit den aktuellen Schaltzustand der den Antrieb der Aufzuganlage versorgenden Leistungsversorgung bestimmen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der zu überwachende Schalter Teil einer Sicherheitskette der Aufzuganlage. Mit anderen Worten kann der zu überwachenden Schalter ein Sicherheitsschalter sein, der beispielsweise eine bestimmte Funktion oder einen bestimmten Zustand einer Komponente der Aufzuganlage überwacht. Dabei kann der zu überwachende Schalter ein Glied einer Sicherheitskette bilden.
Mithilfe der hierin vorgeschlagenen Kombination aus Signalgebereinheit und Überwachungseinheit kann gegebenenfalls nicht nur der aktuelle Schaltzustand eines einzelnen zu überwachenden Schalters bestimmt werden, sondern im Falle einer aus mehreren zu überwachenden Schaltern zusammengesetzten Sicherheitskette kann auch der Schaltzustand der gesamten Sicherheitskette ermittelt werden. Dabei brauchen die Signalgebereinheit und die Überwachungseinheit nicht notwendigerweise mit jedem einzelnen Schalter verdrahtet werden, sondern es kann genügen, beide Einheiten mit Endkontakten der Sicherheitskette zu kontaktieren, da die einzelnen Glieder der Sicherheitskette untereinander ohnehin elektrisch in Serie verschaltet sind.
Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der zu überwachenden Schalter ein Türschalter sein. Ein solcher Türschalter befindet sich typischerweise im geschlossenen Zustand, wenn die von ihm überwachte Kabinen- oder Schachttüre korrekt geschlossen und verriegelt ist und wird geöffnet, sobald die Türe nicht korrekt verriegelt ist und/oder sich zu öffnen beginnt. Ein solcher Türschalter ist daher ähnlich wie andere Sicherheitsschalter meist ein passives Element, welches von einem aktiven Element wie in diesem Fall der Tür geschaltet wird, sodass über den vom Überwachungssignal wiedergegebenen Zustand des Schalters auf den aktuellen Schließzustand der Tür rückgeschlossen werden kann.
Es wird daraufhingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Aufzuganlage.
Fig. 2 veranschaulicht eine herkömmliche Überwachung eines Schaltzustands eines Schalters.
Fig. 3 zeigt einen Schaltkreis einer Steuerung einer Aufzuganlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 veranschaulicht einen Schaltkreis zum Überwachen einer Leistungsversorgung für einen Antrieb einer Aufzuganlage.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale
Fig. 1 zeigt eine Aufzuganlage 1, bei der eine Aufzugkabine 3 innerhalb eines Aufzugschachts 5 mithilfe eines Antriebs 7 verfahren werden kann. Die Aufzugkabine 3 wird dabei von einem Seil- oder Riemenartigen Tragmittel 9 gehalten. Dieses Tragmittel 9 wird von einer Treibscheibe 11 des Antriebs 7 angetrieben. Das Tragmittel 9 hält ferner ein Gegengewicht 13.
Ein Betrieb des Antriebs 7 wird von einer Steuerung 15 gesteuert. Die Steuerung 15 steuert dabei eine Leistungsversorgung eines in dem Antrieb 7 aufgenommenen Elektromotors durch eine Leistungsquelle 17. Die Leistungsquelle 17 kann beispielsweise ein mehrphasiger Stromanschluss sein, dessen Stromversorgung an den Antrieb 7 mithilfe einer Schalteranordnung 19 gesteuert wird. Dabei kann es wichtig sein, einen aktuellen Schaltzustand der Schalteranordnung 19 detektieren und beispielsweise zu Regelungszwecken an die Steuerung 15 kommunizieren zu können.
Die Steuerung 15 ist ferner mit einer Vielzahl von Sicherheitsschaltern verbunden. Jeder der Sicherheitsschalter ist als Schalter 21 ausgeführt und dient beispielsweise dazu, einen bestimmten sicherheitsrelevanten Zustand innerhalb der Aufzuganlage 1 zu überwachen. Beispielsweise können Sicherheitsschalter als Türschalter 22 an Schachttüren 23 vorgesehen sein und einen aktuellen Schließzustand einer zugeordneten Schachtür 23 überwachen. Auch andere Typen von Schaltern 21 wie zum Beispiel Schachtendschalter, Türzonenschalter, etc. können überwacht werden.
Fig. 2 veranschaulicht, wie herkömmlich ein Schaltzustand eines Schalters, insbesondere eines mechanisch arbeitenden Schalters 21, überwacht wird. Von einer Spannungsquelle 25 wird eine Eingangsspannung U von beispielsweise 5 V an einen Eingangsanschluss 27 des Schalters 21 angelegt. Ein Ausgangsanschluss 29 des Schalters 21 ist mit einer Überwachungseinheit 31 verbunden, in der ein Mikrokontroller 33 die Spannung an dem Ausgangsanschluss 29 überwacht. Wird am Ausgangsanschluss 29 die Eingangsspannung U gemessen, wird davon ausgegangen, dass der Schalter 21 geschlossen ist. Bei fehlender Spannung am Ausgangsanschluss 29 wird von einem geöffneten Schalter 21 ausgegangen.
Allerdings kann das permanente Anliegen der Eingangsspannung U an dem Schalter 21 mit der Zeit zu Elektrokorrosion an dessen elektrisch leitfähigen Schaltkomponenten führen. Insbesondere kann ein korrodierter Schalter 21 dazu führen, dass beim Ausgangsanschluss 29 keine Spannung anliegt, obwohl der Schalter 29 geschlossen ist. Außerdem können Kurzschlüsse, Nebenschlüsse oder Ähnliches dazu führen, dass an dem Ausgangsanschluss 29 Spannungen ähnlich der Eingangsspannung U anliegen, obwohl der Schalter 21 geöffnet ist.
Fig. 3 zeigt daher einen Schaltkreis 35, wie er beispielsweise in der Steuerung 15 einer Aufzuganlage 1 integriert sein kann, und mit dessen Hilfe der Schaltzustand eines Schalters 21 zuverlässig überwacht werden kann und dabei das Risiko von Elektrokorrosion minimiert werden kann.
Der Schaltkreis 35 verfügt neben dem Schalter 21 über eine Signalgebereinheit 37 und eine Überwachungseinheit 39. Gegebenenfalls können die Signalgebereinheit 37 und die Überwachungseinheit 39 sowie eventuell weitere Einheiten beispielsweise der Aufzugsteuerung in einer gemeinsamen Gesamteinheit aufgenommen sein. Die Signalgebereinheit 37 ist mit einem Eingang 41 des Schalters 21 elektrisch verbunden. Die Überwachungseinheit 39 ist mit einem Ausgang 43 des Schalters 21 elektrisch verbunden.
Die Signalgebereinheit 37 verfügt über einen ersten Mikrokontroller 45, der dazu ausgelegt ist, ein Wechselspannungssignal 47 zu erzeugen. Der erste Mikrokontroller 45 ist über einen Widerstand 49 elektrisch mit einem Anschluss eines Kondensators 51 verbunden. Der zweite Anschluss des Kondensators 51 ist über einen Ausgangsanschluss 42 mit dem Eingang 41 des Schalters 21 verbunden. Eine Kapazität des Kondensators 51 ist dabei geeignet angepasst, dass zwar das Wechselspannungssignal 47 den Kondensator 51 passieren kann, etwaige Gleichspannungsanteile jedoch nicht bis zum Schalter 21 gelangen.
In der Signalgebereinheit 37 ist ferner eine Schutzdiode 53 vorgesehen. Diese Schutzdiode 53 ist mit einem Ende an die elektrische Verbindung des ersten Mikrokontrollers 45 mit dem Kondensator 51 angeschlossen. Das andere Ende der Schutzdiode 53 steht mit einem Schutzpotenzial, beispielsweise einem Massepotenzial 54, in einer elektrischen Verbindung. Hierdurch kann die Schutzdiode 53 verhindern, dass beispielsweise statische elektrische Aufladungen den ersten Mikrokontroller 45 schädigen können.
Die Überwachungseinheit 39 verfügt über einen zweiten Mikrokontroller 55. Dieser ist über einen Eingangsanschluss 44 mit dem Ausgang 43 des Schalters 21 elektrisch verbunden. Ferner ist eine Schutzdiode 57 zwischen die elektrische Verbindung des Mikrokontrollers 55 mit dem Eingangsanschluss 44 einerseits und einem Schutzpotenzial wie beispielsweise einem Massepotenzial 58 zwischengeschaltet, um den zweiten Mikrokontroller 55 beispielsweise gegen negative Spannungen zu schützen.
Der zweite Mikrokontroller 55 ist dazu ausgelegt, an seinem Eingangsanschluss 44 anliegende elektrische Spannungen, insbesondere dort anliegende elektrische Wechselspannungssignale, aufzunehmen und zu analysieren. Insbesondere kann der zweite Mikrokontroller 55 dazu ausgelegt sein, die von ihm aufgenommenen Ausgangssignale des Schalters 21 mit den Wechselspannungssignalen 47, die an dessen Eingang 41 angelegt wurden, zu vergleichen.
Hierzu kann in dem zweiten Mikrokontroller 55 beispielsweise eine Information über die angelegten Wechselspannungssignale 47 hinterlegt sein, beispielsweise in einem Speicher abgespeichert sein. Alternativ kann der zweite Mikrokontroller 55 mit dem ersten Mikrokontroller 45 über eine Datenverbindung 59 (gestrichelt dargestellt) in Kommunikation stehen und von dem ersten Mikrokontroller 45 Informationen bezüglich der von diesem an den Schalter 21 angelegten Wechselspannungssignale 47 erhalten.
Wenn der zweite Mikrokontroller 55 der Überwachungseinheit 39 erkennt, dass die am Ausgang 43 des Schalters 21 anliegenden Ausgangssignale im Wesentlichen den an dessen Eingang 41 anliegenden Wechselspannungssignalen 47 entsprechen, kann davon ausgegangen werden, dass der Schalter 21 in seinem geschlossenen Zustand ist. Falls am Ausgang 43 des Schalters 21 jedoch keine Spannung oder lediglich eine Gleichspannung anliegt, obwohl an dessen Eingang 41 das Wechselspannungssignal 47 anliegt, kann davon ausgegangen werden, dass der Schalter 21 geöffnet oder defekt ist.
Dabei kann als wesentliches Merkmal, das angibt, ob das eingehende Wechselspannungssignal 47 dem ausgelesenen Ausgangssignal entspricht, ein zeitlicher Verlauf der beiden Signale, insbesondere eine Frequenz der beiden Signale, angesehen werden. Gegebenenfalls kann ein Differenzsignal zwischen dem eingehenden Wechselspannungssignal 47 und dem ausgelesenen Ausgangssignal analysiert werden. Etwaige Dämpfungen des Wechselspannungssignals 47 oder Überlagerungen von zusätzlichen Gleichspannungssignalen können bei der Analyse geeignet berücksichtigt werden oder als für die Entscheidung, ob der zu überwachenden Schalter 21 geschlossen ist oder nicht, nicht relevant ignoriert werden.
Dabei kann davon ausgegangen werden, dass etwaige Fehler in dem Schaltkreis 35 zwar dazu führen können, dass beispielsweise durch Kurzschlüsse, Nebenschlüsse oder Ähnliches zusätzliche Gleichspannungen an dem Ausgang 43 des Schalters 21 anlegen können, bei geöffnetem Schalter 21 jedoch aufgrund solcher Fehler keine Wechselspannung an dem Ausgang 43 generiert werden kann, die der Überwachungseinheit 39 fälschlicherweise einen geschlossenen Schalter "vorspielt".
Vorzugsweise werden die Wechselspannungssignale 47 von der Signalgebereinheit 45 derart generiert, dass sich am Schalter 21 ein Wechselspannungssignal 48 einstellt, bei dem sich die Spannung U periodisch und mit einer zu einem OV-Potenzial (Null-Volt-Potenzial) symmetrischen Amplitude umpolt. Beispielsweise kann das Wechselspannungssignal 48 sinusförmig, rechteckig oder mit beliebigem anderem periodischem Verlauf ausgestaltet sein und sich symmetrisch um eine Zeitachse t herumbewegen. Zeiten, in denen das Wechselspannungssignal 48 positiv ist und Zeiten, in denen es negativ ist, sind dabei im Wesentlichen gleich lang, sodass etwaige elektrochemische Reaktionen wiederholt in wechselnde Richtungen ablaufen können, es aber nicht zu einem Aufbau beispielsweise einer elektrochemisch generierten Oxidschicht an elektrisch leitfähigen Strukturen des zu überwachenden Schalters 21 kommt.
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung, wie mithilfe der Schaltung 35 in einer Aufzuganlage die Stromversorgung zu einem Motor 61 des Antriebs 7 gesteuert und überwacht werden kann. Die Schaltung 35 bildet dabei einen Teil der Steuerung 15. Die Signalgebereinheit 47 mit ihrem ersten Mikrokontroller 45 und die Überwachungseinheit 39 mit ihrem zweiten Mikrokontroller 55 können dabei in die Steuerung 15 integriert sein (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Details der beiden Einheiten 37, 39 in Fig. 4 nicht dargestellt).
Die Steuerung 15 ist mit der Schalteranordnung 19 verbunden. In der Schalteranordnung 19 ist ein Schütz 63 vorgesehen, mithilfe dessen drei Phasen einer Leistungsversorgung mit dem Motor 61 verbunden werden können. Der als weiterer Schalter dienende Schütz 63 wird über ein von der Steuerung 15 gesteuertes Relais 65 geschaltet.
Der Schütz 63 ist mit einem zu überwachenden Schalter 21 derart gekoppelt, dass für den Fall, dass der Schütz 63 seinen Schaltzustand ändert, zwangsläufig auch der zu überwachenden Schalter 21 seinen Schaltzustand ändert. Ein Schaltzustand des zu überwachenden Schalters 21 kann dann in der zuvor beschriebenen Weise mithilfe der Signalgebereinheit 37 und der Überwachungseinheit 39 des Schaltkreises 35 in einfacher und zuverlässiger Weise überwacht werden und dabei Elektrokorrosion vermieden werden.
In ähnlicher Weise wie mit dem Schaltkreis 35 bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ein einzelner Schalter 21 überwacht wird, um die Funktion bzw. den Schaltzustand eines leistungsschaltenden Schützes 63 zu überwachen, kann die mit dem Schaltkreis 35 versehene Steuerung 15 auch dazu eingesetzt werden, den Schaltzustand einer Sicherheitskette zu überwachen, in der mehrere Schalter 21 wie zum Beispiel Türschalter 22 in Serie verschaltet sind.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie "aufweisend", "umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei daraufhingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Aufzuganlage (1), aufweisend:
eine Aufzugkabine (3);

einen Antrieb (7) zum Antreiben der Aufzugkabine (3);

eine Steuerung (15) zum Steuern zumindest des Antriebs (7) sowie optional weiterer Aufzugkomponenten;

wobei die Steuerung (15) einen Schaltkreis (35) umfasst und der Schaltkreis (35) aufweist:
einen zu überwachenden Schalter (21) mit einem Eingang (41) und einem Ausgang (43);

eine Signalgebereinheit (37), welche dazu ausgelegt ist, ein Wechselspannungssignal (47) als Eingangssignal an dem Eingang (41) des zu überwachenden Schalters (21) anzulegen;

eine Überwachungseinheit (39), welche dazu ausgelegt ist, ein am Ausgang (43) des zu überwachenden Schalters (21) anliegendes Ausgangssignal aufzunehmen und basierend auf einem Vergleich des Ausgangssignals mit dem Eingangssignal ein Überwachungssignal zu erzeugen, welches einen Schaltzustand des zu überwachenden Schalters (21) angibt.
Aufzuganlage nach Anspruch 1, wobei die Signalgebereinheit (37) dazu ausgelegt ist, das Wechselspannungssignal (47) mit einer sich periodisch umkehrenden elektrischen Spannung zu erzeugen.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalgebereinheit (37) dazu ausgelegt ist, das Wechselspannungssignal (47) mit bezüglich einem 0V-Potential symmetrischen positiven und negativen Amplituden zu erzeugen.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalgebereinheit (37) dazu ausgelegt ist, das Wechselspannungssignal (47) mit einer zeitlich variierenden Periodendauer zu erzeugen.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Signalgebereinheit (37) aufweist:
einen ersten Mikrokontroller (45) zum Erzeugen eines elektrischen Signals mit zeitlich variierender Amplitude;

einen Ausgangsanschluss (42);

einen Kondensator (51), welcher mit dem ersten Mikrokontroller (45) einerseits und dem Ausgangsanschluss (42) andererseits elektrisch verbunden ist und zum Bilden einer galvanischen Trennung zwischen dem ersten Mikrokontroller (45) und dem Ausgangsanschluss (42) ausgelegt ist;
wobei die Überwachungseinheit (39) aufweist:
einen zweiten Mikrokontroller (55) zum Analysieren eines elektrischen Signals mit zeitlich variierender Amplitude;

einen Eingangsanschluss (44), welcher mit dem zweiten Mikrokontroller (55) elektrisch verbunden ist;

wobei der Ausgangsanschluss (42) der Signalgebereinheit (37) mit dem Eingang (41) des zu überwachenden Schalters (21) elektrisch verbunden ist und der Eingangsanschluss (44) der Überwachungseinheit (39) mit dem Ausgang (43) des zu überwachenden Schalters (21) elektrisch verbunden ist.
Aufzuganlage nach Anspruch 5, wobei die Signalgebereinheit (37) ferner eine Schutzdiode (53) aufweist, welche zwischen eine elektrische Verbindung des ersten Mikrokontrollers (45) mit dem Kondensator (51) einerseits und einem elektrischen Schutzpotential (54) andererseits geschaltet ist.
Aufzuganlage nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Überwachungseinheit (39) ferner eine Schutzdiode (57) aufweist, welche zwischen eine elektrische Verbindung des zweiten Mikrokontrollers (55) mit dem Eingangsanschluss (44) einerseits und einem elektrischen Schutzpotential (58) andererseits geschaltet ist.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zu überwachenden Schalter (21) in der Aufzuganlage niedrige elektrische Leistungen von weniger als 50W schaltet.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zu überwachenden Schalter (21) ein mechanischer Schalter ist.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen weiteren Schalter (63), welcher mit dem zu überwachenden Schalter (21) derart gekoppelt ist, dass der mindestens eine weitere Schalter (63) und der zu überwachenden Schalter (21) ihre Schaltzustände stets gemeinsam ändern.
Aufzuganlage nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine weitere Schalter (63) zwischen den Antrieb (7) und eine den Antrieb (7) versorgende Leistungsquelle (17) geschaltet ist.
Aufzuganlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei der zu überwachenden Schalter (21) Teil einer Sicherheitskette der Aufzuganlage (1) ist.
Aufzuganlage nach Anspruch 12, wobei der zu überwachenden Schalter (21) ein Türschalter (22) ist.