專利名稱：溫度觸發(fā)脫扣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可靠地關(guān)斷載荷特別是電動機的溫度觸發(fā)脫扣裝置，它 有至少一個用于接收至少一個隨溫度變化的輸入信號的輸入、用于在輸入信號達(dá)到一個預(yù)設(shè)值時就產(chǎn)生輸出信號的評判電路、以及用于在產(chǎn)生了輸出信號時就產(chǎn) 生脫扣信號的裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，各種安全攸關(guān)的任務(wù)越來越多地由電子設(shè)備來承擔(dān)。電動機驅(qū)動的機 器的溫度觸發(fā)脫扣裝置就是一個典型的例子。溫度觸發(fā)脫扣裝置通過溫度傳感器 檢測機器或系統(tǒng)的溫度。對檢測的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行評判并將其與預(yù)先定義的危險判 斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。如果達(dá)到了危險判斷標(biāo)準(zhǔn)，脫扣裝置就通過開關(guān)元件例如繼電 器斷開安全鏈，從而關(guān)斷機器(電動機)或系統(tǒng)。鑒于微控制器技術(shù)的飛速發(fā)展，也由于采取的消除故障的各種綜合措施，以 及由于諸如診斷和通訊能力的各種功能的不斷擴展，這種評判越來越多地是由微 控制器來進(jìn)行。但是，這類評判電路的弱點在于各元器件對干擾的敏感性。隨著元器件的數(shù) 量和復(fù)雜性的增大，發(fā)生故障的概率也增大。而且，在采用微控制器的情況中， 微電子裝置的故障和軟件錯誤可能助長故障的發(fā)生。在這種情況中，僅僅單個故 障或錯誤就可能使監(jiān)測功能癱瘓，結(jié)果，由于無法被注意到，被監(jiān)測的機器或系 統(tǒng)就是在沒有保護(hù)的情況下工作。專利文件DE-Al-36 14 552中描述了一種用在裝備技術(shù)中的開關(guān)式保護(hù)裝置。 為了增大安全性，其中為每一個電子元件設(shè)置了冗余元件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)溫度觸發(fā)脫扣裝置，以求確保更高的安全等級。 按照本發(fā)明，這一目的是用具有權(quán)利要求1所述的那些特征的裝置來達(dá)到。4本發(fā)明的用于可靠地關(guān)斷載荷特別是電動機的溫度觸發(fā)脫扣裝置主要包括至 少一個用于接收作為輸入信號的至少一個隨溫度變化的傳感器信號的輸入、用于 在輸入信號達(dá)到預(yù)設(shè)值時產(chǎn)生第一輸出信號的第一評判通道、以及用于在產(chǎn)生了 輸出信號時產(chǎn)生脫扣信號的裝置。此外，設(shè)置有第二冗余評判通道，它被供給以 與第一評判通道相同的輸入信號，并且在輸入信號達(dá)到同一個預(yù)設(shè)值時，它產(chǎn)生 第二輸出信號，其中，用于產(chǎn)生脫扣信號的裝置連接于第一和第二兩個評判通道， 并且當(dāng)兩個輸出信號中的至少一個產(chǎn)生了時，產(chǎn)生脫扣信號。與專利文件DE-Al-36 14 552中的已知開關(guān)式保護(hù)裝置不同，按照本發(fā)明， 兩個評判通道是互相獨立的并設(shè)置成監(jiān)測同一個預(yù)設(shè)值。所以說，它們是冗余的 評判通道，這可確保更高的安全等級要求。優(yōu)選的是，第二評判通道是用模擬電路構(gòu)成的。在這兩個評判通道中，評判 工作步驟獨立于另一個評判通道。以這種方式，可以確保完全的監(jiān)測功能包括脫扣裝置的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)不會被改變且不受限制，甚至在由于受到干擾或出現(xiàn)故障， 兩個評判通道之一不再能產(chǎn)生促生脫扣信號的輸出信號時也是如此。優(yōu)選的是，第二評判通道的功能是被限制于純監(jiān)測功能。這一方面可節(jié)省成 本，另一方面通過降低元件的故障率可增大裝置的可靠性。所以，那些與安全無 關(guān)的功能諸如診斷和通訊是專一地在第一評判通道內(nèi)執(zhí)行。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的示例性實施例，第二評判通道有低通濾波器，其可濾出任何EMC干擾(電磁兼容性干擾)。此外，它可包括一個比較器，特別是 一個其輸出端能產(chǎn)生輸出信號的斯密特(Schmitt)觸發(fā)器比較器。在比較器的一 個輸入處，可用兩個電阻來形成預(yù)設(shè)值，而在其另一個輸入處，施加輸入信號。 兩個評判通道各設(shè)有開關(guān)元件，該開關(guān)元件按照以下條件與用于產(chǎn)生脫扣信號的 裝置(繼電器)形成"與"組合繼電器觸點拉入=第一評判通道的導(dǎo)電開關(guān)元件"與"第二評判通道的導(dǎo)電 開關(guān)元件。本發(fā)明還涉及一種電動機，它有至少一個用于監(jiān)測電動機的至少一個參數(shù)的 溫度傳感器以及有如上所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其中，溫度傳感器被關(guān)聯(lián)于溫 度觸發(fā)脫扣裝置的輸入信號并可產(chǎn)生隨溫度變化的傳感器信號，而該傳感器信號 被用作溫度觸發(fā)脫扣裝置的輸入的輸入信號。


本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點和實施方法將在下面通過對幾個示例性實施例的描述 并參照附圖來予以詳細(xì)說明。 各附圖中圖1是本發(fā)明的一個溫度觸發(fā)脫扣裝置的框圖；圖2是一個溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路圖，它有至少一個模擬評判通道和各開 關(guān)元件的一個第一組合方案；圖3是一個溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路圖，它有至少一個模擬評判通道和各開 關(guān)元件的一個第二組合方案；圖4是一個有兩個模擬評判通道的溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路圖；圖5是一個溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路圖，它有連接于一個輸入的多個溫度傳 感器；以及圖6是一個有多個輸入的溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路圖。
具體實施方式
圖1描繪出一個用于可靠地關(guān)斷一個載荷V特別是一個電動機的溫度觸發(fā)脫 扣裝置S。載荷V有至少一個溫度傳感器1，特別是一個PTC電阻器(正溫度系 數(shù)電阻器)，其可產(chǎn)生一個溫度信號，而該溫度信號被用作溫度觸發(fā)脫扣裝置S 的輸入2的輸入信號。下面參照圖1和2說明溫度觸發(fā)脫扣裝置S的構(gòu)造和工作。首先，溫度觸發(fā)脫扣裝置S有一個電壓轉(zhuǎn)換電路3，其可把溫度傳感器1的 隨溫度變化的電阻值轉(zhuǎn)換成電壓值。這可以用例如有電阻器&和Rb的電阻器電 路來做到，如各圖中所示。然后轉(zhuǎn)換出的輸入信號被送給一個第一評判通道4， 并且并行地送給一個第二冗余評判通道5。這兩個評判通道互相完全獨立地工作 并監(jiān)測同一個預(yù)設(shè)值。第一評判通道4可任選地構(gòu)成為一個模擬電路或用一個微控制器來構(gòu)成。在 第一評判通道4的輸出端，產(chǎn)生一個輸出信號，該輸出信號可控制一個開關(guān)元件 特別是一個晶體管T"第二評判通道5是用一個模擬電路實現(xiàn)的，它首先有一個低通濾波器6，用 于濾出任何EMC干擾。此外，設(shè)有一個比較器7，特別是斯密特觸發(fā)器比較器， 其輸出端產(chǎn)生的輸出信號，該輸出信號可控制一個開關(guān)元件特別是一個晶體管丁2。低通濾波器6可確保耦合在溫度傳感器1及其饋電線內(nèi)的EMC干擾被基本上完全濾出。為此，采用一個例如二階模擬低通濾波器(巴特沃茲(Butterworth) 濾波器)。其由電阻器R1、 R2、電容器C1和C2、以及運算放大器OP,組成。 圖2中所示的斯密特觸發(fā)器比較器7是由電阻器R3、 R4和R5、電容器C3、以及運算放大器OP2構(gòu)成。在運算放大器OP2的兩個輸入中，在一個輸入處，供給對應(yīng)于載荷的溫度的 輸入信號，而在另一個輸入處，供給用電阻器R3和R5定義的預(yù)設(shè)值，并且把這 兩者進(jìn)行互相比較。如果溫度高于預(yù)設(shè)值，運算放大器就切換到"低"并阻斷由 晶體管丁2構(gòu)成的開關(guān)元件。此外，設(shè)有一個用于產(chǎn)生脫扣信號的裝置8，它是由例如一個繼電器構(gòu)成。 第二評判通道5的開關(guān)元件丁2和第一評判通道4的對應(yīng)的開關(guān)元件T,構(gòu)成一個 "與"組合并按照以下條件連接于裝置8:繼電器觸點拉入=導(dǎo)電開關(guān)元件丁2 "與"導(dǎo)電開關(guān)元件T,。這意味著，兩個評判通道4和5中的至少一個一引起開關(guān)元件T,或丁2的阻 斷，繼電器觸點就脫開并中斷對載荷V的接觸器9的進(jìn)一步供電。圖3表示出連接于脫扣信號產(chǎn)生裝置8的兩個開關(guān)元件T,和T2的一種替換 的"與"組合。圖4表示出一種有兩個模擬評判通道的成本優(yōu)化的溫度觸發(fā)脫扣裝置的電路 圖，這兩個模擬評判通道有利地具有完全相同的構(gòu)造。圖5中表示的載荷V有三個串聯(lián)的用于監(jiān)測電動機的溫度的溫度傳感器la、 lb、 lc以及有一個溫度觸發(fā)脫扣裝置S。采用安裝在載荷V的各不同點的多個溫 度傳感器，脫扣裝置就能夠監(jiān)測例如一個三相電動機的三個繞組的溫度。通過把 各溫度傳感器串聯(lián)起來，對于監(jiān)測一個載荷的各不同參數(shù)和/或各不同點，可以達(dá) 到一種成本優(yōu)化的解決辦法。圖6表示出，這種溫度觸發(fā)脫扣裝置也可設(shè)有三個輸入2a、 2b、 2c，每個輸 入連接于三個溫度傳感器la、 lb、 lc之一。如果評判通道5是模擬電路形式的， 可為每個輸入設(shè)置一個獨立的低通濾波器。采用由二極管Dl、 D2和D3構(gòu)成的 二極管電路，只有對應(yīng)于最高溫度的信號才被輸送到比較器。這可確保，只要監(jiān) 測的任何一個溫度達(dá)到了預(yù)設(shè)值，就能可靠地引發(fā)脫扣。比較器電路中的二極管 D4用于二極管D1、 D2和D3的隨溫度變化的電壓降的溫度補償。
權(quán)利要求
1.一種用于可靠地關(guān)斷載荷(V)特別是電動機的溫度觸發(fā)脫扣裝置(S)，該溫度觸發(fā)脫扣裝置有至少一個用于接收作為輸入信號的至少一個隨溫度變化的傳感器信號的輸入(2)、用于在所述輸入信號達(dá)到預(yù)設(shè)值時產(chǎn)生第一輸出信號的第一評判通道(4)、以及用于在產(chǎn)生了所述輸出信號時產(chǎn)生脫扣信號的裝置(8)，其特征在于，設(shè)置有第二冗余評判通道(5)，該第二冗余評判通道被供給以與所述第一評判通道相同的輸入信號，以及當(dāng)所述輸入信號達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時，該第二冗余評判通道產(chǎn)生第二輸出信號，其中，所述用于產(chǎn)生脫扣信號的裝置(8)連接于所述兩個評判通道，并且當(dāng)所述兩個輸出信號中的至少一個產(chǎn)生了時，產(chǎn)生所述脫扣信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，至少所述第二評判 通道(5)由模擬電路構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求l所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，所述第二評判通道 (5)有低通濾波器，用于濾出耦合在所述輸入信號里的任何EMC千擾。
4. 如權(quán)利要求1所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，所述第二評判通道 (5)包括比較器(7)，該比較器的輸出端產(chǎn)生所述輸出信號。
5. 如權(quán)利要求4所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，用兩個電阻器(R3、 R5)構(gòu)成的所述預(yù)設(shè)值被施加于所述比較器(7)的各輸入之一，以及通過低通 濾波器過濾的所述輸入信號被施加于所述比較器(7)的另一個輸入。
6. 如權(quán)利要求4所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，開關(guān)元件(T2)連 接于所述比較器(7)的所述輸出。
7. 如權(quán)利要求l所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，所述用于產(chǎn)生脫扣 信號的裝置(8)有繼電器。
8. 如權(quán)利要求l所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，所述第一和第二評 判通道(4、 5)各有開關(guān)元件(T,、 T2)。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置，其特征在于，所述兩個開關(guān) 元件(1、 T2)構(gòu)成"與"組合并按照以下條件連接于所述繼電器繼電器觸點拉入二所述第一評判通道(4)的導(dǎo)電開關(guān)元件(T。"與"所述 第二評判通道(5)的導(dǎo)電開關(guān)元件(T2)。
10. —種電動機，該電動機有至少一個用于監(jiān)測電動機的溫度的溫度傳感器 (1)并有如以上一項或多項權(quán)利要求所述的溫度觸發(fā)脫扣裝置(S)，其中，所 述溫度傳感器(1)連接于所述溫度觸發(fā)脫扣裝置(S)的所述至少一個輸入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于可靠地關(guān)斷載荷特別是電動機的溫度觸發(fā)脫扣裝置，它有至少一個用于接收作為輸入信號的至少一個隨溫度變化的傳感器信號的輸入、用于在所述輸入信號達(dá)到預(yù)設(shè)值時產(chǎn)生第一輸出信號的第一評判通道、以及用于在產(chǎn)生了所述輸出信號時產(chǎn)生脫扣信號的裝置。此外，設(shè)置有第二冗余評判通道，它被供給以與第一評判通道相同的輸入信號，以及當(dāng)所述輸入信號達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時，它產(chǎn)生第二輸出信號，其中，所述用于產(chǎn)生脫扣信號的裝置連接于所述兩個評判通道，并且當(dāng)所述兩個輸出信號中的至少一個產(chǎn)生了時，產(chǎn)生所述脫扣信號。
文檔編號H02H7/08GK101262128SQ20081008174
公開日2008年9月10日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者彭曉明 申請人:克利萬工業(yè)-電子有限公司