(19)
(11)EP 3 333 655 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
13.06.2018  Patentblatt  2018/24

(21)Anmeldenummer: 16202701.5

(22)Anmeldetag:  07.12.2016
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
G05B 19/05(2006.01)
G01D 21/00(2006.01)
(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA MD

(71)Anmelder: SICK AG
79183 Waldkirch/Breisgau (DE)

(72)Erfinder:
  • Hörner, Sebastian
    79219 Staufen (DE)
  • Brunsch, Sebastian
    77972 Mahlberg (DE)
  • Saumer, Markus
    77948 Friesenheim (DE)

(74)Vertreter: Manitz Finsterwald Patentanwälte PartmbB 
Martin-Greif-Strasse 1
80336 München
80336 München (DE)

 
Bemerkungen:
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
 


(54)SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNG


(57) Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät (10) mit einer Energieversorgung (12), die elektrisch Energie zum Betrieb des Geräts bereitstellt, und zumindest einem Messeingang (30, 32), wobei der Messeingang ausgebildet ist, ein elektrisches Eingangssignal zu messen und/oder zu detektieren. Das Gerät zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung zugeführt wird.




Beschreibung


[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), mit
  • einer Energieversorgung, die elektrische Energie zum Betrieb des Geräts bereitstellt, und
  • zumindest einem Messeingang, wobei der Messeingang ausgebildet ist, ein elektrisches Eingangssignal zu messen und/oder zu detektieren.


[0002] Derartige elektrische Geräte, insbesondere in Form von speicherprogrammierbaren Steuerungen, sind grundsätzlich bekannt und dienen beispielsweise dazu, industrielle Fertigungsprozesse zu überwachen, zu steuern und zu regeln. Hierzu werden von der SPS mittels des Messeingangs oder mittels einer Vielzahl von Messeingängen z.B. Sensordaten oder Schaltsignale ausgewertet.

[0003] Die Messeingänge benötigen eine vorbestimmte Mindestspannung und/oder einen vorbestimmten Mindeststrom des elektrischen Eingangssignals, um einen High-Pegel zu detektieren. Der High-Pegel kann beispielsweise angeben, dass ein Schalter geschlossen wurde.

[0004] Das elektrische Eingangssignal verfügt aufgrund der geforderten Mindestspannung und des geforderten Mindeststroms über eine nicht unerhebliche elektrische Energie, die in dem Gerät abgebaut werden muss und z.B. in Wärme umgewandelt wird. Insbesondere bei Verwendung einer Vielzahl von Messeingängen kann sich somit eine hohe elektrische Leistung ergeben, die in Wärme umgewandelt und aus dem elektrischen Gerät abgeführt werden muss. Bei höheren Umgebungstemperaturen kann dies beispielsweise dazu führen, dass nicht mehr alle Messeingänge des Geräts bzw. der SPS verwendet werden können ("Derating").

[0005] Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein elektrisches Gerät anzugeben, welches ohne Abschaltung bzw. ohne Derating von Messeingängen betreibbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Gerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Gerät ist erfindungsgemäß ausgebildet, die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung zuzuführen. Die elektrische Energie des Eingangssignals kann also zumindest zum Teil zum Betrieb des elektrischen Geräts wiederverwendet werden.

[0007] Die Erfindung ermöglicht es, dass die elektrische Energie des Eingangssignals sinnvoll genutzt werden kann, um z.B. interne Verbraucher in dem Gerät oder das Gerät selbst zu betreiben, wodurch die Umwandlung der elektrischen Energie des Eingangssignals in Wärme unterbleibt oder verringert wird. Hierdurch wird die Gesamtverlustleistung in dem Gerät reduziert, wodurch sich auch die Eigenerwärmung verringert, was wiederum die Lebensdauer des Geräts erhöht. Durch die geringere Eigenerwärmung sind zudem kleinere Geräte und beispielsweise kleinere speicherprogrammierbare Steuerungen möglich, d.h. die Packungsdichte z.B. der SPS kann vergrößert werden. Schließlich brauchen auch bei höheren Umgebungstemperaturen keine Messeingänge abgeschaltet werden oder unbenutzt bleiben, da die Eingangssignale nur noch im geringen Umfang zur Erwärmung des Geräts beitragen.

[0008] Weiterhin ist von Vorteil, dass die Eingangssignale höhere Ströme führen können, wodurch eine robustere Signaldetektion erreicht werden kann. Die Eingangssignale sind dann unempfindlicher gegen elektromagnetische Störungen.

[0009] Nachfolgend werden verschiedene Aspekte des erfindungsgemäßen Geräts noch detaillierter erläutert.

[0010] Bei der Energieversorgung kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Netz in dem Gerät handeln, das eine Versorgungsspannung führt. Die Energieversorgung kann eine Gleichspannung führen und/oder verschiedene elektrische Verbraucher des Geräts, wie beispielsweise eine Recheneinheit, ein Display, Ein- und Ausgangsschnittstellen und dergleichen mit elektrischer Energie (d.h. mit der Versorgungsspannung) versorgen. Die Energieversorgung kann beispielsweise eine Stromschiene umfassen, an die elektrische Verbraucher angeschlossen werden können. Weiterhin kann die Energieversorgung mit einem Netzteil gekoppelt sein, welches der Energieversorgung elektrische Energie aus einem Niederspannungsnetz (mit z.B. 230 V oder 110 V) zuführt. Das Netzteil kann ausgebildet sein, überschüssige elektrische Energie des Geräts in das Niederspannungsnetz einzuspeisen. Ein Einspeisen in das Niederspannungsnetz kann sinnvoll sein, wenn die von den Eingangssignalen stammende Energie in dem Gerät nicht verbraucht werden kann.

[0011] Bei dem Messeingang kann es sich um einen Eingang handeln, der ein elektrisches Eingangssignal misst oder detektiert. Beispielsweise erzeugt das Gerät einen Messwert, der mit dem Eingangssignal korreliert. Das elektrische Eingangssignal kann z.B. von einem Temperatursensor, einem Not-Aus-Schalter, einem Lichtgitter, einem Laserscanner und dergleichen stammen.

[0012] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen zu entnehmen.

[0013] Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform umfasst das elektrische Gerät einen Sensor, welcher mit dem Messeingang elektrisch verbunden ist und das Eingangssignal bereitstellt. Der Sensor kann außerhalb eines Gehäuses des Geräts angeordnet sein. Das Eingangssignal stammt also von dem Sensor und/oder wird von dem Sensor erzeugt oder zumindest beeinflusst. Der Sensor kann das Eingangssignal z.B. in Abhängigkeit einer gemessenen Größe (z.B. Temperatur oder Annäherung eines Objekts) modulieren. Beispielsweise kann ein Sensor in Form eines Schalters das Eingangssignal von einem Low-Pegel (d.h. kein Stromfluss) auf einen High-Pegel (ein vorbestimmter Mindeststrom fließt in den Messeingang) umschalten, um zu signalisieren, dass der Schalter gedrückt wurde. Die elektrische Energie des so von dem Sensor an den Messeingang geleiteten Eingangssignals wird dann von dem elektrischen Gerät derart aufbereitet, dass die elektrische Energie des Eingangssignals der Energieversorgung zumindest zum Teil zugeführt werden kann.

[0014] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das elektrische Gerät zumindest einen Ausgang, welcher zur Bereitstellung eines elektrischen Ausgangssignals ausgebildet ist, wobei das Ausgangssignal dem Sensor zugeführt wird. Das Ausgangssignal kann vom Sensor zur Erzeugung des Eingangssignals verwendet werden, beispielsweise durch einfaches Durchschalten des Stroms des Ausgangssignals, welcher dann dem Messeingang als Eingangssignal zugeführt wird.

[0015] Beispielsweise wird das Ausgangssignal von einer Konstantstromquelle oder einer Spannungsquelle (z.B. der Energieversorgung) erzeugt. Der Ausgang kann also eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle umfassen. Der Ausgang kann den Sensor mit elektrischer Energie versorgen. Alternativ kann der Sensor das Eingangssignal auch selbst erzeugen, z.B. mittels einer eigenen Energieversorgung, die unabhängig von der SPS ist.

[0016] Bevorzugt umfasst der Messeingang eine Stromsenke, welche einen maximalen Strom des Eingangssignals auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Die Stromsenke kann also dafür sorgen, dass das Eingangssignal einen maximalen Strom von z.B. 5 mA, 10 mA oder 20 mA nicht überschreitet.

[0017] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Wandler mit dem Messeingang und der Energieversorgung gekoppelt, welcher die elektrische Energie des Eingangssignals (oder die an dem Messeingang zur Verfügung stehende elektrische Energie) zumindest zum Teil der Energieversorgung zuführt. Bei dem Wandler kann es sich z.B. um einen Schaltwandler, insbesondere einen Aufwärtswandler oder einen Buck-Boost-Konverter, einen SEPIC-Wandler (Single Ended Primary Inductance Converter) und dergleichen handeln. Insbesondere ist der Wandler ein DC-DC-Wandler. Der Wandler stellt bevorzugt eine elektrische Verbindung zwischen dem Messeingang und der Energieversorgung her.

[0018] Der Wandler kann beispielsweise eine Spule umfassen, die in Serie mit einer Diode (Freilaufdiode) geschaltet ist. Die Spule kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Messeingang und der Diode herstellen. Zudem kann ein Schaltelement (z.B. ein Transistor) vorgesehen sein, das in leitendem Zustand die elektrische Verbindung von Spule und Diode auf ein niedrigeres Potential (z.B. Massepotential) zieht. Die Kathode der Diode kann direkt elektrisch mit einem Ladekondensator verbunden sein, wobei der Ladekondensator eine Ausgangsspannung des Wandlers bereitstellt. Ein Anschluss des Ladekondensators kann mit dem niedrigen Potential (Massepotential) elektrisch direkt verbunden sein.

[0019] Der Wandler dient insbesondere dazu, eine Spannung des Eingangssignals zu erhöhen (oder generell anzupassen), so dass das Eingangssignal der Energieversorgung zugeführt werden kann. Bevorzugt umfasst der Wandler eine Stromregelung, welche den Strom des Eingangssignals konstant hält und/oder begrenzt. Durch die Stromregelung kann der Einfluss des Wandlers auf das Eingangssignal gering gehalten werden, da der Wandler aufgrund der Strombegrenzung das Eingangssignal nicht in beliebigen Grenzen beeinflussen kann. Insbesondere ist der Wandler derart ausgelegt, dass der Strom des Eingangssignals einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet. Bei Überschreiten des Schwellenwerts kann der Wandler abschalten. Ebenfalls kann der Wandler abschalten, wenn der Strom des Eingangssignals und/oder die elektrische Energie des Eingangssignals einen weiteren vorbestimmten Schwellenwert unterschreiten. Bei Unterschreiten dieses Schwellenwerts wäre ein effizienter Betrieb des Wandlers nicht mehr möglich, so dass der Wandler dann abgeschaltet wird. Die Abschaltung kann z.B. mittels eines Logikgatters und/oder eines Komparators erfolgen, wobei der Komparator eine Spannung oder einen Strom des Eingangssignals mit einem Referenzwert vergleicht und die Schaltfrequenz des Schaltelements in Abhängigkeit der Spannung und/oder des Stroms des Eingangssignals regelt.

[0020] Bevorzugt kann zwischen die Spule und die Diode ein Shunt-Widerstand geschaltet sein, der die Spule und die Diode elektrisch verbindet. Allgemein kann der Wandler also eine Reihenschaltung der Spule, des Shunt-Widerstands und der Diode umfassen. Die Schaltfrequenz des Schaltelements kann aufgrund der an dem Shunt-Widerstand abfallenden Spannung geregelt werden. Sinkt diese Spannung unter einen vorbestimmten Schwellenwert, so wird das Schaltelement abgeschaltet, so dass der Wandler deaktiviert wird. Der Shunt-Widerstand kann einen Widerstand von etwa 50 bis 150 Ohm aufweisen.

[0021] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das elektrische Gerät mehrere Messeingänge, die jeweils mit einer separaten Wandlereinheit gekoppelt sind, wobei jede Wandlereinheit mit der Energieversorgung elektrisch verbunden ist und die elektrische Energie der jeweiligen Eingangssignale zumindest zum Teil der Energieversorgung zuführt. Bei einer Wandlereinheit kann es sich um den vorstehend erläuterten Wandler handeln. Alternativ kann eine Wandlereinheit auch nur einen Teil der Komponenten eines Wandlers umfassen und sich weitere Komponenten mit anderen Wandlereinheiten teilen, wie weiter unten ausgeführt. Gemäß einer Ausführungsform ist jeder der Messeingänge mittels einer separaten Wandlereinheit mit der Energieversorgung elektrisch verbunden, so dass die Wandlereinheit die elektrische Energie des jeweiligen Eingangssignals des jeweiligen Messeingangs zumindest zum Teil der Energieversorgung zuführt. Die Messeingänge sind somit in Serie jeweils mit einer Wandlereinheit geschaltet, wobei die Kombination aus Messeingang und Wandlereinheit jeweils parallel zu weiteren Kombinationen aus Messeingang und Wandlereinheit geschaltet ist. In diesem Fall kann die Wandlereinheit dem vorstehend erläuterten Wandler entsprechen. Die Ausführungen zu dem Wandler gelten dann entsprechend für die Wandlereinheit.

[0022] Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Wandlereinheiten mit einem gemeinsamen Ladekondensator elektrisch verbunden, wobei der Ladekondensator die Wandlereinheiten mit der Energieversorgung elektrisch verbindet.

[0023] In diesem Ausführungsbeispiel können die Wandlereinheiten dem oben erläuterten Wandler entsprechen, mit dem Unterschied, dass nicht jede Wandlereinheit einen eigenen Ladekondensator umfasst, sondern dass ein gemeinsamer Ladekondensator verwendet wird, der mit den Dioden der Wandlereinheiten elektrisch direkt verbunden ist. Die Wandlereinheiten umfassen demnach z.B. eine Spule, ein Schaltelement und eine Diode. Die Diode trennt die einzelnen Wandlereinheiten und damit auch die jeweiligen Messeingänge elektrisch voneinander. Die Wandlereinheiten können jeweils identisch ausgebildet sein. Durch die Verwendung des gemeinsamen Ladekondensators wird die Energie sämtlicher Eingangssignale aller Messeingänge demselben Ladekondensator zugeführt, so dass weitere Ladekondensatoren eingespart werden können.

[0024] Gemäß einer alternativen Ausführungsform können auch alle Messeingänge mit einem einzigen Wandler elektrisch verbunden sein, so dass der einzige Wandler die elektrische Energie aller Eingangssignale der Energieversorgung zuführt.

[0025] Der Wandler oder die Wandlereinheiten können als die oben erläuterte Stromsenke dienen.

[0026] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Ladekondensator mittels einer Ladeschutzdiode mit der Energieversorgung (z.B. der Stromschiene) elektrisch verbunden. Die Ladeschutzdiode unterbindet ein Aufladen des Ladekondensators durch die Energieversorgung.

[0027] Bevorzugt umfasst das elektrische Gerät eine erste und eine zweite Detektionseinrichtung, welche eingerichtet sind, das Eingangssignal des Messeingangs zu messen und/oder zu detektieren. Das Eingangssignal kann also redundant sowohl durch die erste Detektionseinrichtung als auch durch die zweite Detektionseinrichtung ausgewertet (d.h. gemessen und/oder detektiert) werden. Bei dem Gerät kann es sich demnach um ein sogenanntes sicheres Gerät (z.B. um eine sichere SPS) handeln.

[0028] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform führt die Energieversorgung eine Gleichspannung von 24 V und/oder ist das Eingangssignal ein Gleichstrom mit einer Stärke von bis zu 20 mA. Das Eingangssignal kann ebenfalls eine Spannung von 24 V oder von weniger als 24 V aufweisen. Für die Energieversorgung der SPS hat sich eine Gleichspannung von 24 V als vorteilhaft herausgestellt, da sich eine solche Gleichspannung auf einfache Weise mit dem genannten Wandler erzeugen lässt.

[0029] Zur sicheren Detektion eines High-Pegels des Eingangssignals kann ein Strom von zumindest 5 mA, bevorzugt von zumindest 10 mA, des Eingangssignals benötigt werden. Der Strom des Eingangssignals kann auf maximal 20 mA begrenzt sein.

[0030] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das elektrische Gerät eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Bevorzugt weist die SPS eine Vielzahl von Messeingängen auf. Die elektrische Energie der Eingangssignale der Messeingänge kann verwendet werden, die SPS selbst oder Komponenten der SPS zu betreiben.

[0031] Die SPS umfasst bevorzugt eine Recheneinrichtung, welche den Betrieb der SPS steuert. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise die von dem Messeingang gemessenen oder detektierten Signale auswerten und Steuerbefehle an externe Aktoren übermitteln. Hierzu kann die SPS einen Anschluss für einen Feldbus (z.B. Sercos 3 oder EtherCat) aufweisen und/oder mit einem Feldbus gekoppelt sein.

[0032] Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das elektrische Gerät ein Sensor, beispielsweise ein Laserscanner oder ein Lichtgitter. Der Sensor kann einen Messeingang umfassen und die elektrische Energie des Eingangssignals des Messeingangs zu seinem Betrieb verwenden. An den Sensor können, wie vorstehend ausgeführt, auch weitere Sensoren angeschlossen sein.

[0033] Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Ansicht einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) mit zwei Sensoren; und
Fig. 2
eine schematische Darstellung zweier Wandlereinheiten mit einem gemeinsamen Ladekondensator.


[0034] Fig. 1 zeigt ein elektrisches Gerät, welches als eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 10 ausgebildet ist. Die SPS 10 weist eine Energieversorgung in Form einer Stromschiene 12 auf. Die Energieversorgung umfasst ein Netzteil 14, welches eine Spannung von 230 V einer Steckdose 16 in eine Gleichspannung von 24 V umwandelt, die dann an der Stromschiene 12 verfügbar ist. Das Netzteil 14 kann - entgegen der in Fig. 1 gezeigten Anordnung - auch außerhalb der SPS 10 angeordnet sein. Die SPS 10 umfasst eine Steuereinheit 18 in Form eines Mikroprozessors, welche die SPS 10 steuert.

[0035] Die SPS 10 umfasst einen ersten Ausgang 20 und einen zweiten Ausgang 22, wobei jedem Ausgang 20, 22 ein Schalter 24 zugeordnet ist, der eine konstante Ausgangsspannung von 24 V an den jeweiligen Ausgang 20, 22 durchschalten kann. Die Schalter 24 sowie die Steuereinheit 18 sind elektrisch mit der Stromschiene 12 verbunden und werden von der Stromschiene 12 mit elektrischer Energie versorgt.

[0036] Der erste Ausgang 20 ist elektrisch mit einem Not-Aus-Schalter 26 verbunden. Der zweite Ausgang 22 ist elektrisch mit einem Lichtgitter 28 verbunden. Der Not-Aus-Schalter 26 ist wiederum elektrisch mit einem ersten Messeingang 30 verbunden. In entsprechender Weise ist das Lichtgitter 28 elektrisch mit einem zweiten Messeingang 32 verbunden.

[0037] Der Not-Aus-Schalter 26 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ausgang 20 und dem ersten Messeingang 30 herstellen, wenn der Not-Aus-Schalter 26 gedrückt wird. Das Lichtgitter 28 stellt mittels einer (nicht gezeigten) Auswerteschaltung eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgang 22 und dem zweiten Messeingang 32 her, wenn sich ein Objekt im Lichtgitter 28 befindet.

[0038] Wird der Not-Aus-Schalter 26 gedrückt oder detektiert das Lichtgitter 28 ein Objekt, so wird die von dem jeweiligen Ausgang 20, 22 bereitgestellte Spannung an die Messeingänge 30, 32 durchgeleitet. Alternativ ist es auch möglich, dass z.B. bei gedrücktem Not-Aus-Schalter eine elektrische Verbindung zwischen dem Ausgang 20 und dem Messeingang 30 unterbrochen wird.

[0039] Jedem Messeingang 30, 32 ist eine erste Detektionseinrichtung 34 und eine zweite Detektionseinrichtung 36 nachgeschaltet, wobei die Detektionseinrichtungen 34, 36 in Serie geschaltet sind. Die Detektionseinrichtungen 34, 36 werten redundant das jeweilige an den Messeingängen 30, 32 anliegende Signal (das Eingangssignal) aus und übermitteln ihre Auswertung der Steuereinheit 18. Bei der Auswertung geht nur ein geringer Teil der elektrischen Energie der Eingangssignale verloren.

[0040] In Serie zu der zweiten Detektionseinrichtung ist jeweils eine Wandlereinheit 38 geschaltet. Die jeweiligen Wandlereinheiten 38, die mit dem ersten und dem zweiten Messeingang 30, 32 elektrisch verbunden sind, sind mit einem einzigen Ladekondensator 40 elektrisch verbunden. Die Wandlereinheiten 38 wandeln die elektrische Energie der Eingangssignale der Messeingänge 30, 32 um und führen die elektrische Energie dem Ladekondensator 40 zu. Die Wandlereinheiten 38 sind derart ausgelegt, dass sich eine Stromstärke des jeweiligen Eingangssignals von 5 mA einstellt.

[0041] In dem Ladekondensator 40 wird dabei eine Spannung erzeugt, die etwa der Spannung in der Stromschiene 12 entspricht. Der Ladekondensator 40 ist elektrisch mit der Stromschiene gekoppelt. Die von den Messeingängen 30, 32 stammende elektrische Energie kann somit zunächst in dem Ladekondensator 40 zwischengespeichert und anschließend der Stromschiene 12 zugeführt werden, um im weiteren Betrieb der SPS 10 wieder verbraucht zu werden.

[0042] Fig. 2 zeigt die Wandlereinheiten 38 und den Ladekondensator 40 in einer detaillierteren Darstellung. Die Wandlereinheiten 38 sind jeweils identisch ausgebildet und umfassen einen Wandlereingang 42, welcher über die Detektionseinrichtungen 34, 36 mit dem jeweiligen Messeingang 30, 32 elektrisch verbunden ist. An den Wandlereingang 42 schließen sich in Serie geschaltet eine Spule 44, ein Shunt-Widerstand 46 sowie eine Diode 48 an. Die Anode der Diode 48 ist elektrisch direkt mit dem Shunt-Widerstand 46 verbunden. An die Anode der Diode 48 ist ein geregeltes Schaltelement 50 (z.B. ein Transistor) angeschlossen, das mit einer Schaltfrequenz von etwa 1 MHz wiederholt eine elektrische Verbindung zwischen der Anode der Diode 48 und Massepotential 52 herstellt. Die Kathode der Diode 48 ist mit einem ersten Anschluss des Ladekondensators 40 direkt elektrisch verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ladekondensators ist direkt elektrisch mit dem Massepotential 52 verbunden.

[0043] Die Schaltfrequenz des geregelten Schaltelements 50 wird aufgrund der an dem Shunt-Widerstand 46 abfallenden Spannung geregelt. Sinkt diese Spannung unter einen vorbestimmten Schwellenwert, so wird das Schaltelement 50 abgeschaltet (z.B. dauerhaft geschlossen bzw. leitend geschaltet), so dass die Wandlereinheit 38 deaktiviert wird. Eine Wandlereinheit 38 zusammen mit dem Ladekondensator 40 kann einen Wandler bilden. Ein einzelner Wandler kann beispielsweise verwendet werden, wenn die SPS nur einen einzigen Messeingang 30, 32 umfasst.

[0044] Aufgrund der Schaltfrequenz des Schaltelements 50 wird die elektrische Energie des Eingangssignals, welche den Messeingängen 30, 32 zugeführt wird, zyklisch in den Ladekondensator 40 verschoben, wobei zugleich eine Spannungserhöhung erzielt wird, so dass der Ladekondensator 40 die Spannung der Stromschiene 12 aufweist. Die elektrische Energie der Eingangssignale kann somit wiederverwendet werden, wodurch der elektrische Wirkungsgrad der SPS 10 erhöht wird.

Bezugszeichenliste



[0045] 
10
SPS
12
Stromschiene
14
Netzteil
16
Steckdose
18
Steuereinheit
20
erster Ausgang
22
zweiter Ausgang
24
Schalter
26
Not-Aus-Schalter
28
Lichtgitter
30
erster Messeingang
32
zweiter Messeingang
34
erste Detektionseinrichtung
36
zweite Detektionseinrichtung
38
Wandlereinheit
40
Ladekondensator
42
Wandlereingang
44
Spule
46
Shunt-Widerstand
48
Diode
50
geregeltes Schaltelement
52
Massepotential



Ansprüche

1. Elektrisches Gerät (10), mit
einer Energieversorgung (12), die elektrische Energie zum Betrieb des Geräts (10) bereitstellt, und
zumindest einem Messeingang (30, 32), wobei der Messeingang (30, 32) ausgebildet ist, ein elektrisches Eingangssignal zu messen und/oder zu detektieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gerät (10) ausgebildet ist, die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuzuführen.
 
2. Elektrisches Gerät (10) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Sensor (26, 28), welcher mit dem Messeingang (30, 32) elektrisch verbunden ist und das Eingangssignal bereitstellt.
 
3. Elektrisches Gerät (10) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Ausgang (20, 22), welcher zur Bereitstellung eines Ausgangssignals ausgebildet ist, wobei das Ausgangssignal dem Sensor (26, 28) zugeführt wird.
 
4. Elektrisches Gerät (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Messeingang (30, 32) eine Stromsenke umfasst, welche einen maximalen Strom des Eingangssignals auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
 
5. Elektrisches Gerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Wandler (38, 40) mit dem Messeingang (30, 32) und der Energieversorgung (12) gekoppelt ist, welcher die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuführt.
 
6. Elektrisches Gerät (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wandler (38, 40) eine Stromregelung umfasst, welche den Strom des Eingangssignals konstant hält und/oder begrenzt.
 
7. Elektrisches Gerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mehrere Messeingänge (30, 32), die jeweils mit einer separaten Wandlereinheit (38) gekoppelt sind, wobei jede Wandlereinheit (38) mit der Energieversorgung (12) elektrisch verbunden ist und die elektrische Energie der jeweiligen Eingangssignale zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuführt.
 
8. Elektrisches Gerät (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wandlereinheiten (38) mit einem gemeinsamen Ladekondensator (40) verbunden sind, wobei der Ladekondensator (40) die Wandlereinheiten (38) mit der Energieversorgung (12) elektrisch verbindet.
 
9. Elektrisches Gerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine erste und eine zweite Detektionseinrichtung (34, 36), welche eingerichtet sind, das Eingangssignal des Messeingangs (30, 32) zu messen und/oder zu detektieren.
 
10. Elektrisches Gerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Energieversorgung (12) eine Gleichspannung von 24 Volt führt und/oder dass das Eingangssignal ein Gleichstrom mit einer Stromstärke von bis zu 20 Milliampere ist.
 
11. Elektrisches Gerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektrische Gerät (10) eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist.
 
12. Elektrisches Gerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektrische Gerät (10) ein Sensor ist, beispielsweise ein Laserscanner oder ein Lichtgitter.
 


Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.


1. Speicherprogrammierbare Steuerung, SPS (10), mit
einer Energieversorgung (12), die elektrische Energie zum Betrieb der SPS (10) bereitstellt, und
zumindest einem Messeingang (30, 32), wobei der Messeingang (30, 32) ausgebildet ist, ein elektrisches Eingangssignal zu messen und/oder zu detektieren,
wobei
die SPS (10) ausgebildet ist, die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuzuführen.
 
2. SPS (10) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Sensor (26, 28), welcher mit dem Messeingang (30, 32) elektrisch verbunden ist und das Eingangssignal bereitstellt.
 
3. SPS (10) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Ausgang (20, 22), welcher zur Bereitstellung eines Ausgangssignals ausgebildet ist, wobei das Ausgangssignal dem Sensor (26, 28) zugeführt wird.
 
4. SPS (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Messeingang (30, 32) eine Stromsenke umfasst, welche einen maximalen Strom des Eingangssignals auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
 
5. SPS (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Wandler (38, 40) mit dem Messeingang (30, 32) und der Energieversorgung (12) gekoppelt ist, welcher die elektrische Energie des Eingangssignals zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuführt.
 
6. SPS (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wandler (38, 40) eine Stromregelung umfasst, welche den Strom des Eingangssignals konstant hält und/oder begrenzt.
 
7. SPS (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mehrere Messeingänge (30, 32), die jeweils mit einer separaten Wandlereinheit (38) gekoppelt sind, wobei jede Wandlereinheit (38) mit der Energieversorgung (12) elektrisch verbunden ist und die elektrische Energie der jeweiligen Eingangssignale zumindest zum Teil der Energieversorgung (12) zuführt.
 
8. SPS (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wandlereinheiten (38) mit einem gemeinsamen Ladekondensator (40) verbunden sind, wobei der Ladekondensator (40) die Wandlereinheiten (38) mit der Energieversorgung (12) elektrisch verbindet.
 
9. SPS (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine erste und eine zweite Detektionseinrichtung (34, 36), welche eingerichtet sind, das Eingangssignal des Messeingangs (30, 32) zu messen und/oder zu detektieren.
 
10. SPS (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Energieversorgung (12) eine Gleichspannung von 24 Volt führt und/oder dass das Eingangssignal ein Gleichstrom mit einer Stromstärke von bis zu 20 Milliampere ist.
 




Zeichnung










Recherchenbericht












Recherchenbericht