Die Erfindung betrifft eine selbstüberwachende Tasterschaltung, die beispielsweise als Notrufmelder geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Selbstüberwachung einer entsprechenden Tasterschaltung.
Aus der
Bei manchen technischen Anwendungsfällen muss sichergestellt sein, dass ein bestimmtes Signal, das beispielsweise von einer Person durch Betätigen eines Schalters ausgelöst sein kann, sicher erfasst und an eine Meldeeinrichtung weitergegeben wird. Um die Verlässlichkeit der Anlage wirklich sicherzustellen, muss die Funktionsfähigkeit des Signalübertragungswegs garantiert sein.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem die Funktionsfähigkeit einer Testereinrichtung sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird mit einer Tasterschaltung nach Anspruch 1 wie einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst:
Zur Selbstüberwachung ist vorgesehen, dass eine der beiden Teilschaltungen von Zeit zu Zeit die jeweils andere Teilschaltung in dem Sinne aktiviert, dass beide Relais im Wesentlichen gleichzeitig umschalten. Damit bleibt der Meldestromkreis geschlossen. Schlägt das gleichzeitige Umschalten beider Relais jedoch aufgrund irgendeines Fehlers fehl, wird der Meldestromkreis unterbrochen, wodurch die Meldeschaltung ein Fehlersignal erfassen und ein Alarmsignal erzeugen kann.
Mit anderen Worten, die Tasterschaltung besteht aus zwei Teilschaltungen, die gegenseitig ihre Funktion dadurch überwachen, dass eine Teilschaltung von Zeit zu Zeit, beispielsweise zyklisch, der anderen Teilschaltung ein Kommando zum Umschalten des ausgangsseitigen Relais übermittelt und gleichzeitig sein eigenes ausgangsseitiges Relais umschaltet. Die Relais umfassen vorzugsweise einen Arbeitskontakt (Schließer) und einen Ruhekontakt (Öffner). Ob das Relais umschaltet oder nicht, lässt sich hier mit großer Sicherheit erfassen, weil das gleichzeitige Schließen von Öffner und Schließer mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann. Auch weitere Fehlerszenarien, wie z.B. Betriebsspannungsausfall am Taster, lassen sich so sicher erkennen, weil dies infolge des Öffnens des Arbeitskontakts der Reihenschaltung zur Stromunterbrechung im Meldestromkreis führt. Vorzugsweise befindet sich im Normalzustand der Tasterschaltung dazu eines der Relais im angezogenen und das andere der Relais im abgefallenen Zustand.
Die angeschlossene Meldeeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nur Signale auswertet, die länger als eine Mindestschaltzeit sind. Die Umschaltverzögerung der Relais ist vorzugsweise kleiner als die Mindestschaltzeit. Die Dauer der Testsequenz, d.h. des Umschaltkommandos, ist vorzugsweise größer als die Mindestschaltzeit. Auf diese Weise kann das Auslösen von Fehlalarmen infolge des Durchlaufens der Testsequenz vermieden werden.
Außerdem kann das kurzzeitige Unterbrechen des Meldestromkreises beim Durchlaufen der Testsequenz zusätzlich überwacht und als Zeichen für die Funktionsfähigkeit des Tasters und des Meldestromkreises gewertet werden.
Die erfindungsgemäße Tasterschaltung eignet sich insbesondere zur Überwachung von berührungslosen, kapazitiven Tastern. Der Befehl zum Umschalten einer Teilschaltung erfolgt im Rahmen einer Testsequenz, vorzugsweise durch eine Kapazitätsänderung an dem Sensoreingang. Damit werden alle funktionsnotwendigen Bauteile in die Überwachung mit einbezogen und somit die Funktionsfähigkeit der Tasterschaltung innerhalb der Testsequenz sicher überprüft.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Tasterschaltung bzw. des Verfahrens zur Funktionsüberwachung des Tasters und sonstige Details des erfindungsgemäßen Konzepts ergeben sich aus den Figuren, der Beschreibung und Unteransprüchen. Es zeigen:
In
Die Tasterschaltung 12 umfasst mindestens zwei Teilschaltungen 14, 15, die zum Beispiel auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder auch räumlich voneinander getrennt aufgebaut sein können. Beispielsweise können die beiden Teilschaltungen 14, 15 durch separate Schaltungsblöcke, beispielsweise durch separate Mikroprozessoren, gebildet sein oder solche enthalten.
Die erste Teilschaltung 14 erfasst die an dem Sensoreingang 13 angeschlossene Kapazität. Nimmt diese erheblich zu, wird dies als ein Berühren der Sensorfläche 11 durch einen Bediener gewertet und dementsprechend ein angeschlossenes erstes Relais 16 angesteuert. Ein zweites Relais 17 ist an die zweite Teilschaltung 15 angeschlossen.
Das erste Relais 16 weist einen ersten Umschaltkontakt 18 auf. Das zweite Relais 17 weist einen zweiten Umschaltkontakt 19 auf.
Zu dem ersten Umschaltkontakt 18 gehört ein erster Ruhekontakt 20 und ein erster Arbeitskontakt 21.
Zu dem zweiten Umschaltkontakt 19 gehört ein zweiter Ruhekontakt 22 und ein zweiter Arbeitskontakt 23.
Der Begriff "Ruhekontakt" wird synonym mit dem Begriff "Öffner" verwendet. Der Begriff "Arbeitskontakt" ist synonym zu dem Begriff "Schließer". In der Tasterschaltung 12 nach
Die zweite Teilschaltung 15 kann mit einem Timer versehen sein, der von Zeit zu Zeit, beispielsweise in festen Zeitabständen (d.h. zyklisch) eine Selbsttestroutine auslöst. Eine solche Selbsttestroutine kann in größeren Zeitabständen, beispielsweise im Abstand von mehreren, zum Beispiel 24 Stunden durchgeführt werden und jeweils ein bis wenige Sekunden dauern. Zur Durchführung des Selbsttests ist an den Sensoreingang 13 eine Einrichtung zur Testsignalerzeugung angeschlossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies ein Kondensator 27, der mit einem steuerbaren Schalter 28, beispielsweise einem Transistor, in Reihe gegen Masse geschaltet ist. Der Steuereingang des Schalters 28 ist mit einer der Teilschaltungen 14, 15, beispielsweise der Teilschaltung 15, verbunden. In diesem Fall löst ein in der Teilschaltung 15 vorgesehener Timer, wie oben erläutert, von Zeit zu Zeit einen Testvorgang aus. Die Teilschaltung 15 ist dabei dazu eingerichtet, gleichzeitig den Schalter 28 zu schließen und das Relais 17 umzuschalten. Das Schließen des Schalters 28 verursacht bei intakter Teilschaltung 14 das Umschalten des Relais 16.
Zur weiteren Funktionsüberwachung kann die Teilschaltung 14 einen weiteren Timer enthalten, der auf eine Zeit eingestellt ist, die größer ist als die Zeit des Timers in der Teilschaltung 15. Beispielsweise kann die im Timer der Teilschaltung 14 eingestellte Zeit 26 Stunden betragen, wenn die in dem Timer der Teilschaltung 15 eingestellte Zeit 24 Stunden beträgt. Stellt der Timer in der Teilschaltung 14 innerhalb der genannten 26 Stundensequenz das Ausbleiben des Testsignals der Teilschaltung 15 fest, kann die Teilschaltung 14 darauf eingerichtet sein, das Relais 16 umzuschalten. Die Timer können durch Programmroutinen innerhalb der Teilschaltungen 14 und 15 gebildet sein, wenn die Teilschaltungen 14, 15 entsprechend programmierbare Mittel wie z.B. einen Mikrocontroller enthalten.
Die insoweit beschriebene Tasterschaltung 12 arbeitet wie folgt:
Ähnlich liegen die Dinge, wenn nicht die Teilschaltung 14, sondern die Teilschaltung 15 einen Fehler enthält. Wiederum kommt es dann zum Öffnen des Meldestromkreises.
Wenn die erste Teilschaltung 14 das Ausbleiben eines Signals an seinem Sensoreingang 13 für eine Zeitspanne erfasst, die (deutlich) größer ist als die von der Teilschaltung 15 vorgegebene Zeitdauer für das Durchführen von Selbstüberprüfungen, kann sie ebenfalls dazu programmiert sein, das Relais 16 umzuschalten und somit eine Alarmsignalgenerierung auszulösen.
Bei den vorstehenden Funktionsbeschreibungen wurde stillschweigend davon ausgegangen, dass die beiden Relais 16, 17 gleichzeitig umschalten. Tatsächlich wird es jedoch bevorzugt, die beiden Relais 16, 17 mit einem gewissen Zeitversatz von beispielsweise einer halben Sekunde, jedenfalls aber einem Zeitversatz umzuschalten, der deutlich geringer ist als die Dauer des Testvorgangs bzw. der Testsequenz. Damit kann die Meldeschaltung 25 ein kurzzeitiges vorübergehendes Unterbrechen des Meldestromkreises 24 erfassen, das beispielsweise eine halbe Sekunde dauert. Die Meldeschaltung 25 ist in diesem Falle vorzugsweise darauf eingerichtet, eine Unterbrechung des Meldestromkreises 24 nur dann als Signal für die Betätigung der Tasterschaltung 12 zu werten, wenn die Unterbrechung des Meldestromkreises 24 länger dauert als diese Zeitspanne (von zum Beispiel einer halben Sekunde). Weiter kann die Meldeeinrichtung darauf eingerichtet sein, ein Fehlersignal zu erzeugen, wenn eine solche ganz kurzzeitige Unterbrechung des Meldestromkreises für eine Zeitspanne nicht stattfindet, die länger ist als die von der Teilschaltung 15 festgelegte Periode für die Durchführung von Testzyklen (zum Beispiel 24 Stunden).
Die Teilschaltung 14 kann so eingerichtet sein, dass sie das Relais 16 für eine längere Zeit, beispielsweise mindestens 5 Sekunden umschaltet, wenn die Sensorfläche 11 zumindest kurzzeitig von einem Bediener berührt worden ist. Auf diese Weise kann die Meldeschaltung 25 eine Berührung der Sensorfläche 11 auch dann sicher erfassen und als Fehlersignal werten, wenn die Sensorfläche 11 nur kurz angetippt worden ist.
Die Relais 16, 17 können weitere nicht dargestellte Kontakte umfassen, um weitere Stromkreise zu steuern. Es kann sich dabei um Öffner, um Schließer, um Umschaltkontakte oder ähnliches handeln.
Weiter kann die Tasterschaltung 12, wie
Die erfindungsgemäße Tasterschaltung 25 besteht aus zwei Teilschaltungen 14, 15, die ihre Funktion gegenseitig überwachen. Dies erfolgt, indem eine der beiden Teilschaltungen 14, 15 zyklisch die jeweils andere Teilschaltung, zum Beispiel durch Erzeugen eines Testsignals, aktiviert. Das Testsignal kann beispielsweise durch Beaufschlagung des Sensoreingangs 13 der betreffenden Teilschaltung 14 mit einem Testsignal erfolgen. Beide Teilschaltungen 14 und 15 steuern jeweils ein Relais 16, 17. Vorzugsweise ist eines der Relais 16, 17 im Ruhezustand bestromt, während das andere der beiden Relais 16, 17 im Ruhezustand stromlos ist. Ein Ruhekontakt des einen Relais ist mit dem Arbeitskontakt des anderen Relais in Reihe geschaltet, um dadurch einen sowohl im Normalbetrieb wie auch während der Testsequenz dauernd geschlossenen (oder alternativ dauernd offenen) Stromkreis zu bilden. Die Integrität des Stromkreises wird von einer Meldeschaltung 25 überwacht. Die Signalisierung einer Betätigung des Tasters wie auch eines Ausfalls der Tasterschaltung 12 erfolgt jeweils durch Unterbrechung (bzw. Schließung) des Meldestromkreises 24.
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