DE102022108473A1 - Detecting a switching state of a switching element - Google Patents

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Felix Franke
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes (SW3) innerhalb eines Stromversorgungspfades. Das Schaltelement (SW3) besitzt zwei Anschlüsse (11, 12), ist in dem Stromversorgungspfad zwischen zwei Anschlussenden (11', 12`) des Stromversorgungspfades angeordnet, wobei jeder der Anschlüsse (11, 12) jeweils mit einem der Anschlussenden (11', 12') elektrisch verbunden ist, und zum Einnehmen eines wahlweise entweder schließenden oder unterbrechenden Schaltzustands eingerichtet. Im schließenden Schaltzustand ist ein zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden (11', 12') geschlossen und im unterbrechenden Schaltzustand der zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden (11', 12') geöffnet. Eine Diagnoseschaltung umfasst einen unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden (11', 12`) verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement (SW3) ausgebildeten Hilfsstromkreis und ist zum Versorgen des Hilfsstromkreises mit einer Hilfsspannung, zum Abgreifen einer zwischen den beiden Anschlussenden (11', 12') am Schaltelement (SW3) anliegenden Spannung, zum Ausgeben eines zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals und zum Auswerten des Ausgangssignals in Bezug auf den jeweils vorliegenden Schaltzustand eingerichtet.The invention relates to a circuit arrangement and a method for detecting a switching state of a switching element (SW3) within a power supply path. The switching element (SW3) has two connections (11, 12) and is arranged in the power supply path between two connection ends (11', 12`) of the power supply path, each of the connections (11, 12) being connected to one of the connection ends (11', 12') is electrically connected, and is set up to assume either a closing or interrupting switching state. In the closing switching state, a switching path running between the two connections (11, 12) for closing the power supply path between the connection ends (11', 12') is closed and in the interrupting switching state, the switching path running between the two connections (11, 12) for interrupting the Power supply path between the connection ends (11 ', 12') is opened. A diagnostic circuit comprises an auxiliary circuit formed by including the power supply path running at least between the connection ends (11', 12') with a switching element (SW3) arranged therebetween and is designed to supply the auxiliary circuit with an auxiliary voltage, to tap a voltage between the two connection ends (11', 12 ') on the switching element (SW3), for outputting an output signal corresponding to the tapped voltage and for evaluating the output signal in relation to the current switching state.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes, insbesondere innerhalb eines Stromversorgungspfades.The invention relates to a circuit arrangement and a method for detecting a switching state of a switching element, in particular within a power supply path.

Schaltelemente im Rahmen der Erfindung werden bekanntermaßen eingesetzt, um zwischen zwei elektrisch leitenden Anschlüssen oder Kontakten eine elektrisch leitende Verbindung mittels eines zwischen diesen verlaufenden Schaltpfades je nach Schaltzustand herzustellen oder zu trennen. Schaltelemente können hierbei herkömmlicherweise grundsätzlich als gewöhnlicher Ein-/Aus-Schalter, als Öffner, Schließer oder Wechselschalter eingerichtet sein. Ein gewöhnlicher Ein-/Aus-Schalter bedarf nur für das Umschalten selbst, d.h. zum Herzustellen oder Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den zwei elektrisch leitenden Anschlüssen oder Kontakten der Einwirkung einer externen Kraft bzw. Ansteuerung. Öffner und Schließer definieren sich durch eine jeweilige Ruhestellung und Arbeitsstellung. Bei Ruhestellung des Öffners befindet sich dieser in seinem schließenden Schaltzustand (im engl. „normally closed“ - „NC“), d.h. zwischen den zwei Anschlüssen oder Kontakten ist die elektrisch leitende Verbindung hergestellt, und er muss zum Einnehmen des unterbrechenden Schaltzustands, d.h. zum Öffnen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Anschlüssen oder Kontakten, entsprechend dauerhaft kraftbeaufschlagt, d.h. angesteuert, werden. Der Schließer hingegen befindet sich in seiner Ruhestellung in seinem unterbrechenden Schaltzustand (im engl. „normally o-pen“ - „NO“), d.h. die elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Anschlüssen oder Kontakten ist getrennt, und muss zum Einnehmen des schließenden Schaltzustands, d.h. zum Schließen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Anschlüssen oder Kontakten, entsprechend dauerhaft kraftbeaufschlagt, d.h. angesteuert, werden. Der schließende Schaltzustand eines Schließers ist somit dessen Arbeitsstellung.Switching elements within the scope of the invention are known to be used to establish or separate an electrically conductive connection between two electrically conductive connections or contacts by means of a switching path running between them, depending on the switching state. Switching elements can conventionally be set up as a normal on/off switch, as an opener, closer or changeover switch. A normal on/off switch only requires the action of an external force or control for the switching itself, i.e. to establish or separate an electrically conductive connection between the two electrically conductive connections or contacts. Openers and closers are defined by their respective rest position and working position. When the opener is in the rest position, it is in its closing switching state (in English "normally closed" - "NC"), i.e. the electrically conductive connection is established between the two connections or contacts, and it must be in the interrupting switching state, i.e. to Opening the electrically conductive connection between the connections or contacts, correspondingly permanently applied to force, i.e. controlled. The closer, on the other hand, is in its rest position in its interrupting switching state (in English "normally o-pen" - "NO"), i.e. the electrically conductive connection between the two connections or contacts is separated and must be in order to assume the closing switching state. i.e. to close the electrically conductive connection between the connections or contacts, a corresponding permanent force is applied, i.e. controlled. The closing switching state of a closer is therefore its working position.

Ein Wechselschalter, auch als Umschalter oder Wechsel- bzw. Umschaltkontakt bezeichnet, hat zusätzlich zu den zwei vorbeschriebenen Anschlüssen oder Kontakten zumindest einen weiteren dritten, sodass eine elektrisch leitende Verbindung geöffnet und gleichzeitig eine andere geschlossen wird. Ein Wechselschalter stellt somit in jeder Position eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Anschlüssen oder Kontakten her. Einer der Anschlüsse oder Kontakte wird hierbei als gemeinsamer Mittelanschluss (im engl. „common“ - „COM“) beim Umschalten entweder mit dem einen weiteren oder mit einem anderen weiteren Kontakt verbunden.A changeover switch, also referred to as a changeover switch or changeover or changeover contact, has at least one additional third connection in addition to the two connections or contacts described above, so that one electrically conductive connection is opened and another is closed at the same time. A changeover switch creates an electrically conductive connection between two connections or contacts in every position. One of the connections or contacts is connected as a common middle connection (in English “common” - “COM”) either to one further contact or to another additional contact when switching.

Öffner und Schließer schalten somit ohne besondere weitere Vorkehrungen im Normalfall monostabil, d.h. dass von zwei oder mehr möglichen Zuständen ist nur einer stabil (Ruhestellung). Der andere Zustand (Arbeitsstellung) wird nur so lange beibehalten, wie eine externe Kraft auf das diese einwirkt, die diese daran hindert, in deren Ruhestellung zurückzukehren. Die Rückkehr eines monostabilen Schaltelements in den Ruhezustand kann auch durch eine Zeitkonstante verzögert erfolgen. Ein Wechselschalter hingegen kann als monostabiles Schaltelement ausgebildet sein oder als stabiles Schaltelement, bei dem es die Einwirkung der externen Kraft nur für das Umschalten selbst bedarf. Wird der dritte oder jeder weitere Anschluss im letzteren Fall nicht benutzt, kann der Wechselschalter auch als gewöhnlicher Ein-/Aus-Schalter verwendet werden. Monostabile Schaltelemente können z.B. als Tastschalter ausgebildet sein, d.h. als Schalter, die durch Drücken betätigt werden und nach dem Loslassen selbsttätig, oftmals unter Einsatz einer mechanischen Feder, in die Ausgangslage zurückkehren. Als weitere Beispiele können Schütze und Relais genannt werden, wobei als Schütze herkömmlicherweise elektrisch oder elektromagnetisch betätigte Schalter für große elektrische Leistungen bezeichnet werden und als Relais durch elektrischen Strom betriebene, fernbetätigte Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen, welcher über einen Steuerstromkreis aktiviert werden und weitere Stromkreise schalten können. Im Gegensatz zu Schütze, die nur einen oder auch mehrere Öffner und Schließer besitzen, können Relais dagegen auch Wechselkontakte (Umschalter) besitzen.Openers and closers normally switch in a monostable manner without any special precautions, i.e. only one of two or more possible states is stable (rest position). The other state (working position) is only maintained as long as an external force acts on it, preventing it from returning to its rest position. The return of a monostable switching element to the idle state can also be delayed by a time constant. A changeover switch, on the other hand, can be designed as a monostable switching element or as a stable switching element in which the action of the external force is only required for the switching itself. If the third or any additional connection is not used in the latter case, the changeover switch can also be used as a normal on/off switch. Monostable switching elements can be designed, for example, as push-button switches, i.e. as switches that are actuated by pressing and return to the starting position automatically after being released, often using a mechanical spring. Contactors and relays can be mentioned as further examples, whereby contactors are conventionally referred to as electrically or electromagnetically operated switches for high electrical powers, and relays are remote-controlled switches operated by electrical current, usually with two switching positions, which are activated via a control circuit and others can switch circuits. In contrast to contactors, which only have one or more NC and NO contacts, relays can also have changeover contacts (changeover switches).

Schaltelemente können auch zwangsgeführt sein, wobei hierbei jeweils ein Öffner und ein Schließer mechanisch so miteinander verbunden sind, dass Schlie-ßer und Öffner niemals gemeinsam geschlossen sein können. Das bedeutet z. B., dass ein durch Überlastung verschweißter, das heißt bei stromloser Spule nicht öffnender Schließer dazu führt, dass kein Öffner schließt. In diesem Fall kann folglich ein Öffner auch dazu benutzt werden, den Zustand des Schließers zu diagnostizieren bzw. zu überwachen. Dieser Umstand macht zwangsgeführte Schaltelemente zu einer idealen Standardkomponente im Rahmen von sicherheitskritischen Applikationen, insbesondere z.B. zum idealen Grundbaustein eines Sicherheitsschaltgeräts. Mit einer integrierten Diagnose kann eine solche Diagnose bzw. Überwachung auch im laufenden Betrieb geschehen.Switching elements can also be positively guided, in which case an opener and a closer are mechanically connected to one another in such a way that the closer and opener can never be closed together. That means e.g. B. that a normally closed contact that is welded due to overloading, i.e. that does not open when the coil is de-energized, means that an opener does not close. In this case, an opener can also be used to diagnose or monitor the condition of the closer. This circumstance makes force-guided switching elements an ideal standard component in safety-critical applications, in particular, for example, the ideal basic component of a safety switching device. With an integrated diagnosis, such diagnosis or monitoring can also take place during operation.

Für den Einsatz von in der Regel kostengünstigeren und weniger komplexen nicht zwangsgeführten Schaltelementen im Rahmen von sicherheitskritischen Applikationen, insbesondere z.B. innerhalb eines Sicherheitsschaltgeräts, sind hingegen weitere Maßnahmen notwendig.However, further measures are necessary for the use of generally more cost-effective and less complex non-force-guided switching elements in safety-critical applications, in particular, for example, within a safety switching device.

Bekannt ist z.B. durch die Verwendung von Wechselschaltern „einfache“ Schaltelemente, z.B. auch einfache Relais, anstelle von zwangsgeführten Schaltelementen im Umfeld der Sicherheitstechnik einzusetzen, wobei die Überwachung solcher nicht zwangsgeführten Schaltelemente z.B. auf Mikrocontrollerbasis erfolgen kann.It is known, for example, through the use of changeover switches to use “simple” switching elements, for example simple relays, instead of positively guided switching elements in the security technology environment, whereby the monitoring of such non-forced switching elements can be carried out, for example, on a microcontroller basis.

Als Beispiele können hier die EP 1 869 687 B1 und die EP 3 575 900 B1 gekannt werden.Examples here are: EP 1 869 687 B1 and the EP 3 575 900 B1 be known.

So ist gemäß EP 1 869 687 B1 bei einer Sicherheitsschaltvorrichtung zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers mit zumindest einem Eingang zum Anschließen eines Meldegerätes vorgesehen, mit einer Auswerte- und Steuereinheit ein Schaltelement anzusteuern, um einen Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher zu unterbrechen. Die Auswerte- und Steuereinheit ist ferner dazu ausgebildet, zu definierten Zeitpunkten Funktionstests durchzuführen, um eine Schaltfunktion des Schaltelements zu überprüfen, wobei der Eingang zum Anschließen des Meldegerätes außerdem als Eingang zum Zuführen einer Versorgungsspannung ausgebildet ist, die für den Betrieb des Schaltelements erforderlich ist.That's according to EP 1 869 687 B1 in a safety switching device for safely switching off an electrical consumer with at least one input for connecting a signaling device, a switching element is controlled with an evaluation and control unit in order to interrupt a power supply path to the consumer. The evaluation and control unit is further designed to carry out functional tests at defined times in order to check a switching function of the switching element, the input for connecting the signaling device also being designed as an input for supplying a supply voltage that is required for the operation of the switching element.

Gemäß EP 3 575 900 B1 ist in einer sehr speziellen Ausführungsform ein intelligentes Sicherheitsrelais mit zwei Verarbeitungschips vorgesehen, die jeweils eine Mehrzahl von Anschlüssen umfassen, um nach Empfangen eines Abtastsignals das Sicherheitsrelais zum Verbleiben in einem Ausgangsbereitschaftszustand zu steuern, und mit zwei Relaisspulen, die jeweils einen Öffnerkontakt besitzen, von denen jeder mit einer Diagnosesignalerzeugungsschaltung verbunden ist, jeweils einen Schließerkontakt besitzen, von denen jeder mit einem Relaisausgangsende verbunden ist, und jeweils einen gemeinsamen Kontakt besitzen, wobei beide gemeinsamen Kontakt miteinander und mit einer gemeinsamen Diagnosesignalerfassungsschaltung verbunden sind, wobei jede Relaisspule jeweils mittels einer Logikschaltung angesteuert wird, um ein- oder ausgeschaltet zu werden, so dass der jeweilige gemeinsame Kontakt elektrisch mit dem entsprechenden Öffner- oder Schließerkontakt verbunden ist; wobei die elektrischen Verbindungen zwischen jedem gemeinsamen Kontakt und entsprechendem Schließerkontakt die Relaisausgangsenden miteinander verbinden.According to EP 3 575 900 B1 In a very specific embodiment, an intelligent safety relay is provided with two processing chips, each comprising a plurality of terminals for controlling the safety relay to remain in an output standby state after receiving a scanning signal, and with two relay coils, each of which has a normally closed contact, of which each is connected to a diagnostic signal generation circuit, each has a make contact, each of which is connected to a relay output end, and each has a common contact, both common contacts being connected to each other and to a common diagnostic signal detection circuit, each relay coil being controlled by a logic circuit to be switched on or off so that the respective common contact is electrically connected to the corresponding normally open or normally closed contact; wherein the electrical connections between each common contact and corresponding normally open contact interconnect the relay output ends.

Zusammenfassend wird folglich gemäß beiden vorgenannten Dokumenten eine Diagnose von Wechselrelais mittels deren NC-Kontakte (NC: „normally closed“, Ruhekontakte) verwirklicht. Insbesondere wird hierbei diagnostiziert, ob ein über die NC-Kontakte den Wechselrelais zugeführtes Testsignal wieder zurückgelesen werden kann oder nicht, wobei jedes Schaltelement eines jeden Wechselschalters des Wechselrelais nacheinander angesteuert wird. Die spätere Auswertung kann dann durch einen Microcontroller erfolgen. Zur Kontaktüberwachung wird folglich der NC-Pfad eines Wechselrelais und zur Steuerung und Auswertung ein Microcontroller verwendet.In summary, according to both documents mentioned above, a diagnosis of changeover relays is carried out using their NC contacts (NC: “normally closed”, normally closed contacts). In particular, it is diagnosed here whether a test signal supplied to the changeover relay via the NC contacts can be read back or not, with each switching element of each changeover switch of the changeover relay being activated one after the other. The later evaluation can then be carried out by a microcontroller. The NC path of a changeover relay is used for contact monitoring and a microcontroller is used for control and evaluation.

Auch der DE 10 2010 060 323 A1 ist eine Schaltanordnung zur Überwachung der Funktion einer Sicherheitsschaltung zu entnehmen, wobei die Schaltanordnung ausschließlich Relais mit nicht zwangsgeführten Kontakten und eine Überwachungseinheit in Gestalt eines Mikrokontrollers aufweist.Also the DE 10 2010 060 323 A1 a switching arrangement for monitoring the function of a safety circuit can be seen, the switching arrangement exclusively having relays with non-positively guided contacts and a monitoring unit in the form of a microcontroller.

Die US 9,989,594 B2 hingegen beschreibt einen Überwachungsschaltkreis zur Überwachung des Schaltungszustands eines elektrischen Schaltkontaktes, der eine Überwachungseinheit und einen Transformator besitzt, wobei die die Sekundärwindungen des Transformators zusammen mit dem Schaltkontakt einen Überwachungsstromkreis bilden.The US 9,989,594 B2 on the other hand, describes a monitoring circuit for monitoring the circuit status of an electrical switching contact, which has a monitoring unit and a transformer, the secondary windings of the transformer forming a monitoring circuit together with the switching contact.

Vor dem Hintergrund des genannten Standes der Technik ist eine Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, eine neue Lösung zur Überwachung des Schaltzustandes von Schaltelementen zu verwirklichen, die insbesondere mit diskreten Bauelementen, d.h. mit einzelnen, in einem eigenen Gehäuse anordenbaren elektrischen Schaltungselementen mit eigenen äußeren Anschlüssen und mit nur einer Funktionseinheit anstelle von integrierten Schaltkreisen (IC), welche mehrere elektronische Bauelemente in einem Gehäuse vereinigen, umsetzbar ist. Insbesondere soll mit der Erfindung eine solche Überwachung auch bei nicht zwangsgeführten Schaltelementen, vorzugsweise einfachen Schließer-Kontakten ermöglicht werden können, wobei diese zweckmäßig auch für den Einsatz im Rahmen von sicherheitskritischen Applikationen, insbesondere in sicherheitsgerichteten Schaltgeräten geeignet sein soll. Ferner ist es auch wünschenswert, dass ein Load-Monitoring angewendet werden kann.Against the background of the stated prior art, one object of the invention is to implement a new solution for monitoring the switching state of switching elements, which in particular uses discrete components, i.e. with individual electrical circuit elements that can be arranged in their own housing and have their own external connections and can be implemented with just one functional unit instead of integrated circuits (IC), which combine several electronic components in one housing. In particular, the invention is intended to enable such monitoring even with switching elements that are not positively guided, preferably simple make contacts, and this should also be suitable for use in safety-critical applications, in particular in safety-related switching devices. Furthermore, it is also desirable that load monitoring can be used.

Die Lösung nach der Erfindung ist durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den anhängenden unabhängigen Ansprüchen gegeben. Zweckmäßige Ausführungen sind jeweils Gegenstand der anhängigen Ansprüche.The solution according to the invention is provided by the objects having the features according to the appended independent claims. Appropriate embodiments are the subject of the pending claims.

Demgemäß schlägt die Erfindung zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes innerhalb eines Stromversorgungspfades ein Verfahren vor, bei welchem ein Schaltelement, welches zwischen zwei Anschlussenden eines Stromversorgungspfades angeordnet ist und zwei Anschlüsse besitzt, von denen jeder mit jeweils einem Anschlussende des Stromversorgungspfades elektrisch verbunden, angesteuert werden kann bzw. wird, und zwar zum wahlweisen Einnehmen eines ersten Schaltzustandes, in welchem ein zwischen den beiden Anschlüssen verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfades zwischen den beiden Anschlussenden geschlossen ist, oder zum Einnehmen eines zweiten Schaltzustandes, in welchem der zwischen den beiden Anschlüssen verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfades geöffnet ist. Das Schaltelement kann somit einen Widerstandswert zwischen diesen beiden Anschlussenden bewirken, der je nach Schaltzustand entweder hochohmiger oder niederohmiger ist.Accordingly, the invention proposes a method for detecting a switching state of a switching element within a power supply path, in which a switching element which is arranged between two connection ends of a power supply path and has two connections, each of which is electrically connected to a connection end of the power supply path connected, can or is controlled, namely to selectively assume a first switching state in which a switching path running between the two connections is closed to close the power supply path between the two connection ends, or to assume a second switching state in which the between the The switching path running between both connections is open to interrupt the power supply path. The switching element can thus cause a resistance value between these two connection ends, which is either high-resistance or low-resistance depending on the switching state.

Ferner ist vorgesehen, unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement einen Hilfsstromkreis auszubilden und diesen mit einer Hilfsspannung zu versorgen, Erfindungsgemäß wird dann eine zwischen den beiden Anschlussenden am Schaltelement anliegende Spannung abgegriffen und ein zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals ausgegeben, welches schließlich in Bezug auf den eingenommenen vorliegenden Schaltzustand ausgewertet wird.Furthermore, it is provided to form an auxiliary circuit by taking into account the power supply path running at least between the connection ends with a switching element arranged therebetween and to supply it with an auxiliary voltage. According to the invention, a voltage present on the switching element between the two connection ends is then tapped and an output signal corresponding to the tapped voltage is output , which is finally evaluated in relation to the existing switching state.

Das Verfahren bietet folglich den Vorteil, dass grundsätzlich eine im Wesentlichen umfassende Erfassung des jeweiligen Schaltzustandes auch von nicht zwangsgeführten Schaltelementen und also auch deren Prüfung auf Funktionstauglichkeit gewährleistet werden kann. Da in der Regel ferner im geöffneten Schaltzustand ein höheres Spannungssignal und also auch korrespondierendes Ausgangssignal als im ungeöffneten Schaltzustand vorliegt, kann überdies auch bei Verwendung eines Schließer-Kontakts auf einfache Weise überprüft werden, ob in dessen abgeschalteten Zustand, d.h. in dessen NO-Status, der somit zwischen den beiden Anschlüssen zu bildende „NO-Pfad“ auch tatsächlich hochohmig ist. Auch ermöglicht es die Hilfsspannung eine Vielzahl von Tests durchzuführen, welches den Einsatz des Verfahrens auch für sicherheitskritische Applikationen, insbesondere in sicherheitsgerichteten Schaltgeräten prädestiniert.The method therefore offers the advantage that, in principle, a substantially comprehensive detection of the respective switching state can also be guaranteed for non-forcibly guided switching elements and thus also their functionality can be tested. Since there is generally a higher voltage signal and therefore also a corresponding output signal in the open switching state than in the unopened switching state, it can also be easily checked when using a normally open contact whether in its switched off state, i.e. in its NO status, The “NO path” to be formed between the two connections is actually high-resistance. The auxiliary voltage also makes it possible to carry out a variety of tests, which makes the method ideal for use in safety-critical applications, especially in safety-related switching devices.

In bevorzugter Weiterbildung weist das Verfahren ferner als einen weiteren Schritt auf, den Hilfsstromkreis zweckmäßig in Reihe zu dem Schaltelement wahlweise zu öffnen oder zu trennen und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung auszuwerten. Mit einer solchen Vorgehensweise kann insbesondere ein Test in Bezug auf die Überprüfung des Vorliegens eines tatsächlich geöffneten Schaltzustandes durchgeführt werden, denn in diesem Fall muss sich das Öffnen und Trennen des Hilfsstromkreises in einer entsprechenden Änderung des korrespondierenden Ausgangsignals niederschlagen.In a preferred development, the method also has a further step of selectively opening or disconnecting the auxiliary circuit in series with the switching element and then evaluating the output signal corresponding to the tapped voltage with respect to a level change. With such a procedure, a test can be carried out in particular with regard to checking the existence of an actually open switching state, because in this case the opening and disconnection of the auxiliary circuit must be reflected in a corresponding change in the corresponding output signal.

Zum wahlweise Öffnen oder Schließen des Hilfsstromkreises kann folglich z.B. die Primärseite eines Optokopplers, dessen Sekundärseite als Bestandteil des Hilfsstromkreises in Reihe zum Schaltelement angeordnet ist, von einer Logikeinrichtung angesteuert und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung von der Logikeinrichtung ausgewertet werden.In order to selectively open or close the auxiliary circuit, for example, the primary side of an optocoupler, the secondary side of which is arranged in series with the switching element as part of the auxiliary circuit, can be controlled by a logic device and the output signal corresponding to the tapped voltage can then be evaluated by the logic device in relation to a level change become.

In jeweiliger Abhängigkeit der Auswertung ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, das zu überprüfende Schaltelement auf Funktionstüchtigkeit oder einen Fehler zu überprüfen. In Folge kann somit auf ein funktionstüchtiges Schaltelement oder auf einen Fehler erkannt werden.Depending on the evaluation, it is therefore provided according to the invention to check the switching element to be checked for functionality or an error. As a result, a functioning switching element or an error can be detected.

Demgemäß ist gemäß Erfindung ferner eine Schaltungsanordnung zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes innerhalb eines Stromversorgungspfades vorgesehen, mit welcher insbesondere auch das voraufgezeigte Verfahren zweckmäßig umsetzbar ist. Die Schaltungsanordnung umfasst hierbei das Schaltelement und den Stromversorgungspfad, wobei der Stromversorgungspfad, insbesondere zur Laststromversorgung, zwischen zwei Potentialklemmen angeordnet ist, und das Schaltelement zwei Anschlüsse besitzt und in dem Stromversorgungspfad zwischen zwei Anschlussenden des Stromversorgungspfades angeordnet ist, wobei jeder der Anschlüsse jeweils mit einem der Anschlussenden elektrisch verbunden ist. Das Schaltelement ist ferner eingerichtet zum Einnehmen, insbesondere durch Ansteuerung mittels einer von außerhalb der Schaltungsanordnung zuzuführenden Spannung, eines wahlweise entweder schließenden oder unterbrechenden Schaltzustands, wobei im schließenden Schaltzustand ein zwischen den beiden Anschlüssen verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden geschlossen ist und im unterbrechenden Schaltzustand der zwischen den beiden Anschlüssen verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden geöffnet ist, Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltungsanordnung ferner durch eine Diagnoseschaltung aus, welche einen unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement ausgebildeten Hilfsstromkreis umfasst, wobei die Diagnoseschaltung zumindest eingerichtet ist, zum Versorgen des Hilfsstromkreises mit einer Hilfsspannung, zum Abgreifen einer zwischen den beiden Anschlussenden am Schaltelement anliegenden Spannung, zum Ausgeben eines zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals und zum Auswerten des Ausgangssignals in Bezug auf den jeweils vorliegenden Schaltzustand.Accordingly, according to the invention, a circuit arrangement for detecting a switching state of a switching element within a power supply path is also provided, with which in particular the method shown above can also be expediently implemented. The circuit arrangement here comprises the switching element and the power supply path, wherein the power supply path, in particular for the load power supply, is arranged between two potential terminals, and the switching element has two connections and is arranged in the power supply path between two connection ends of the power supply path, each of the connections being connected to one of the Connection ends are electrically connected. The switching element is also set up to assume, in particular by control by means of a voltage to be supplied from outside the circuit arrangement, an optionally either closing or interrupting switching state, wherein in the closing switching state a switching path running between the two connections is closed for closing the power supply path between the connection ends and in interrupting switching state, the switching path running between the two connections is opened for interrupting the power supply path between the connection ends. According to the invention, the circuit arrangement is further characterized by a diagnostic circuit, which comprises an auxiliary circuit formed with the inclusion of the power supply path running at least between the connection ends with a switching element arranged therebetween, wherein the diagnostic circuit is at least set up to supply the auxiliary circuit with an auxiliary voltage, to tap a voltage present between the two connection ends on the switching element, to output a voltage corresponding to the tapped voltage Output signal and for evaluating the output signal in relation to the current switching state.

Die Schaltungsanordnung bietet zusätzlich zu den in Bezug auf das Verfahren aufgezeigten Vorteilen somit ferner den Vorteil, dass diese grundsätzlich bereits mit diskreten Bauelementen aufgebaut werden kann.In addition to the advantages shown in relation to the method, the circuit arrangement also offers the advantage that it can in principle be constructed with discrete components.

In zweckmäßiger Ausgestaltung beinhaltet der Hilfsstromkreis der Diagnoseschaltung ferner einen in Reihe zum Schaltelement angeordneten Widerstand, insbesondere ein Widerstand, dessen Widerstandwert um ein Vielfaches geringer ist, als ein durch das Schaltelement im unterbrechenden Schaltzustand zwischen den beiden Anschlüssen bewirkter Widerstandswert. Hierdurch kann einerseits die Erfassung und insbesondere eine damit einhergehende Prüfung auch bereits auf einfachste Weise im geschlossenen Schaltzustand erfolgen, da in einem solchen Diagnosefall die Hilfsspannung auch an diesem Widerstand abfallen kann. Ferner kann mittels eines solchen Widerstandes auf einfache Weise auch ein gewünschter oder erforderlicher Pegelabstand zwischen den Spannungssignalen im geöffneten und im ungeöffneten Schaltzustand beeinflusst werden.In an expedient embodiment, the auxiliary circuit of the diagnostic circuit further includes a resistor arranged in series with the switching element, in particular a resistor whose resistance value is many times lower than a resistance value caused by the switching element in the interrupting switching state between the two connections. As a result, on the one hand, the detection and in particular an associated test can also be carried out in the simplest way in the closed switching state, since in such a diagnostic case the auxiliary voltage can also drop across this resistor. Furthermore, a desired or required level difference between the voltage signals in the open and unopened switching states can also be influenced in a simple manner using such a resistor.

In zweckmäßiger Ausgestaltung kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass die Diagnoseschaltung zum Ausgeben des zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals einen Operationsverstärker, insbesondere einen als Differenzverstärker eingesetzten Operationsverstärker, mit einem nicht invertierenden und einem invertierenden Eingang beinhaltet, wobei jeder der Eingänge mit jeweils einem der beiden Anschlussenden elektrisch verbunden ist. Hierbei ist ferner in bevorzugter praktischer Ausbildung vorgesehen, dass jeder der Eingänge des Operationsverstärkers jeweils über einen Widerstand mit dem jeweiligen Anschlussende elektrisch verbunden ist. Hierdurch kann folglich eine hochohmige Entkopplung bewirkt werdenIn an expedient embodiment, it can alternatively or additionally be provided that the diagnostic circuit for outputting the output signal corresponding to the tapped voltage contains an operational amplifier, in particular an operational amplifier used as a differential amplifier, with a non-inverting and an inverting input, each of the inputs having one of the is electrically connected at both connection ends. In a preferred practical embodiment, it is further provided that each of the inputs of the operational amplifier is electrically connected to the respective connection end via a resistor. As a result, a high-resistance decoupling can be achieved

Insbesondere zur Durchführung einer Vielzahl von Tests, beinhaltet die Diagnoseschaltung zweckmäßig eine Logikeinrichtung, die zum Bereitstellen der Hilfsspannung zum Versorgen des Hilfsstromkreises und zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals galvanisch entkoppelt angeschaltet ist.In particular, in order to carry out a large number of tests, the diagnostic circuit expediently contains a logic device which is connected in a galvanically decoupled manner to provide the auxiliary voltage for supplying the auxiliary circuit and for evaluating the corresponding output signal.

Für eine galvanisch entkoppelte Anschaltung zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals kann bevorzugt ein erster Optokoppler und zum Bereitstellen des elektrischen Hilfspotentials ein Übertrager umfasst sein.For a galvanically decoupled connection for evaluating the corresponding output signal, a first optocoupler and a transformer for providing the electrical auxiliary potential can preferably be included.

Ergänzend oder alternativ kann die Diagnoseschaltung in besonders bevorzugter Ausgestaltung ferner einen zweiten Optokoppler umfassen, dessen Primärseite von der Logikeinrichtung ansteuerbar ist und dessen Sekundärseite als Bestandteil des Hilfsstromkreises in Reihe zum Schaltelement angeordnet ist. Insbesondere mittels eines solchen Bauelements kann die Hilfsspannung somit äußerst flexibel aktiviert und auch abgeschaltet werden, und dynamisch und je nach durchzuführender Diagnose eine entsprechende Dynamisierung des Auswertesignals provoziert werden.Additionally or alternatively, in a particularly preferred embodiment, the diagnostic circuit can further comprise a second optocoupler, the primary side of which can be controlled by the logic device and the secondary side of which is arranged in series with the switching element as part of the auxiliary circuit. In particular, by means of such a component, the auxiliary voltage can be activated and switched off extremely flexibly, and a corresponding dynamization of the evaluation signal can be provoked dynamically and depending on the diagnosis to be carried out.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung, in welcher zeigen:

  • 1 einen vereinfachten Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, und
  • 2 zwei beispielhafte Signalverläufe zur Auswertung in Bezug auf einen eingenommenen; wie bei 1 dargestellten vorliegenden Schaltzustand.
Further advantages and features of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment based on the accompanying drawing, in which:
  • 1 a simplified circuit diagram of a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the invention, and
  • 2 two exemplary signal curves for evaluation in relation to one taken; as in 1 current switching state shown.

Dargestellt bei 1 ist ein vereinfachter Schaltplan einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes SW3 innerhalb eines Stromversorgungspfades. Demgemäß umfasst die Schaltungsanordnung das Schaltelement SW3 und den Stromversorgungspfad, der, wie dargestellt zwischen zwei Potentialklemmen 13, 14 angeordnet ist. Der Stromversorgungspfad kann somit insbesondere zur Laststromversorgung vorgesehen sein, sodass beispielsweise an der Potentialklemme 14 eine Arbeitsspannung anliegt oder angelegt werden kann und an die Potentialklemme 13 ein oder auch mehrere Verbraucher angeschlossen sind oder angeschlossen werden können. Solche Verbraucher sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur jedoch nicht gezeigt.Shown at 1 is a simplified circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention for detecting a switching state of a switching element SW3 within a power supply path. Accordingly, the circuit arrangement includes the switching element SW3 and the power supply path, which is arranged between two potential terminals 13, 14, as shown. The power supply path can therefore be provided in particular for supplying load current, so that, for example, a working voltage is or can be applied to the potential terminal 14 and one or more consumers are or can be connected to the potential terminal 13. However, such consumers are not shown in the figure for reasons of clarity.

Die Schaltungsanordnung ist bei 1 mit einem Schaltelement SW3 dargestellt, welches zwei Anschlüsse 11, 12 besitzt und ist in dem Stromversorgungspfad zwischen zwei Anschlussenden 11', 12' des Stromversorgungspfades angeordnet, wobei jeder der Anschlüsse 11, 12 jeweils mit einem der Anschlussenden 11', 12' elektrisch verbunden ist. Bei 1 ist das Schaltelement SW3 bevorzugt als Schießer ausgebildet, kann jedoch alternativ auch als Öffner oder Wechselschalter ausgebildet sein. Die Ansteuerung des Schaltelements SW3 kann auf an sich bekannte Weise erfolgen. Insbesondere kann die Ansteuerung jedoch im Rahmen der Erfindung mittels einer von außerhalb der Schaltungsanordnung zuzuführenden Spannung. Erfolgen. Da die Art der Ansteuerung und/oder ein hierzu vorgesehener Ansteuerkreis nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist die Ansteuerung des bei 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.The circuit arrangement is at 1 shown with a switching element SW3, which has two connections 11, 12 and is arranged in the power supply path between two connection ends 11 ', 12' of the power supply path, each of the connections 11, 12 being electrically connected to one of the connection ends 11', 12' . At 1 the switching element SW3 is preferably designed as a contactor, but can alternatively also be designed as an opener or changeover switch. The switching element SW3 can be controlled in a manner known per se. In particular, however, within the scope of the invention, the control can be carried out by means of a voltage to be supplied from outside the circuit arrangement. Take place. Since the type of control and/or a related matter The control circuit provided is not the subject of the invention, the control of the 1 not shown for reasons of clarity.

Das Schaltelement SW3 ist somit zum Einnehmen eines wahlweise entweder schließenden oder unterbrechenden Schaltzustands eingerichtet, wobei im schließenden Schaltzustand ein zwischen den beiden Anschlüssen 11, 12 verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden 11', 12` geschlossen ist und im unterbrechenden Schaltzustand der zwischen den beiden Anschlüssen 11, 12 verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden 11`, 12' geöffnet ist. Dies kann folglich auf an und für sich bekannte Weise erfolgen. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Schaltungsanordnung eine Diagnoseschaltung besitzt, welche einen unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden 11', 12' verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement SW3 ausgebildeten Hilfsstromkreis umfasst und die Diagnoseschaltung zum Versorgen des Hilfsstromkreises mit einer Hilfsspannung, zum Abgreifen einer zwischen den beiden Anschlussenden 11', 12' am Schaltelement SW3 anliegenden Spannung, zum Ausgeben eines zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals und zum Auswerten des Ausgangssignals AS in Bezug auf den jeweils vorliegenden Schaltzustand eingerichtet ist. Die Diagnoseschaltung ist hierbei somit insbesondere unabhängig von der Ansteuerung.The switching element SW3 is thus set up to assume either a closing or interrupting switching state, whereby in the closing switching state a switching path running between the two connections 11, 12 is closed for closing the power supply path between the connection ends 11 ', 12' and in the interrupting switching state the between The switching path running between the two connections 11, 12 is open to interrupt the power supply path between the connection ends 11', 12'. This can therefore be done in a manner known per se. It is essential for the invention that the circuit arrangement has a diagnostic circuit, which includes an auxiliary circuit formed by including the power supply path running at least between the connection ends 11 ', 12' with a switching element SW3 arranged therebetween, and the diagnostic circuit for supplying the auxiliary circuit with an auxiliary voltage for tapping a voltage applied between the two connection ends 11 ', 12' on the switching element SW3, is set up to output an output signal corresponding to the tapped voltage and to evaluate the output signal AS in relation to the respective switching state. The diagnostic circuit is therefore particularly independent of the control.

Ist das Schaltelement SW3 somit als Schießer ausgebildet, kann mit dieser Schaltungsanordnung, d.h. insbesondere mittels der Diagnoseschaltung überprüft werden, ob im abgeschalteten Zustand des Schaltelements der hierbei über den Schaltpfad gebildete „NO-Pfad“ zwischen den Anschlüssen 11, 12 bzw. den Anschlussenden 11', 12` hochohmig ist und also der Stromversorgungspfad unterbrochen ist.If the switching element SW3 is designed as a contactor, this circuit arrangement, i.e. in particular by means of the diagnostic circuit, can be used to check whether, when the switching element is switched off, the “NO path” formed via the switching path between the connections 11, 12 or the connection ends 11 ', 12` is high impedance and therefore the power supply path is interrupted.

Das Schaltelement SW3 bewirkt somit einen Widerstandswert zwischen diesen beiden Anschlussenden 11 `, 12', der je nach Schaltzustand entweder hochohmiger oder niederohmiger ist. Wird nun der unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden 11', 12' verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement SW3 ausgebildete Hilfsstromkreis mit einer Hilfsspannung versorgt und die zwischen den beiden Anschlussenden 11`, 12' am Schaltelement SW3 anliegende Spannung abgegriffen, kann folglich das zu der abgegriffenen Spannung ausgegebene, korrespondierende Ausgangsignal AS in Bezug auf den eingenommenen vorliegenden Schaltzustand ausgewertet und somit der Schaltzustand des Schaltelementes SW3 innerhalb des Stromversorgungspfades erfasst werden.The switching element SW3 thus causes a resistance value between these two connection ends 11 ', 12', which is either high-resistance or low-resistance depending on the switching state. If the auxiliary circuit formed by taking into account the power supply path running at least between the connection ends 11', 12' with the switching element SW3 arranged therebetween is now supplied with an auxiliary voltage and the voltage present on the switching element SW3 between the two connection ends 11', 12' is tapped, this can consequently be the case The corresponding output signal AS output from the tapped voltage is evaluated in relation to the current switching state assumed and the switching state of the switching element SW3 is thus detected within the power supply path.

2 zeigt hierzu beispielhaft einen grob skizzierten Verlauf eines zur Überprüfung der Diagnoseschaltung erzeugten Stimuli-Signals und den Verlauf eines hierzu zur Auswertung empfangenen korrespondierenden Ausgangsignal AS (Diag.-Input) im Falle eines wie Schaltelements SW3 im bei wie bei 1 dargestellten, d.h. geöffneten Zustandes. Ist kein Stimulisignal angelegt (Stimuli auf OFF) ist auch das korrespondierende Ausgangsignal AS auf Null oder nahezu auf Null (Diag.-Input auf OFF). Ist das Stimulisignal eingeschaltet und das Schaltelement SW3 geöffnet und somit hochohmig (Stimuli auf ON) liegt auch ein korrespondierendes Ausgangsignal AS an (Diag.-Input auf ON). Mittels eines solchen Stimuli-Signals kann somit insbesondere auch eine entsprechende Dynamisierung des Auswertesignals provoziert werden. 2 shows an example of a roughly sketched course of a stimuli signal generated to check the diagnostic circuit and the course of a corresponding output signal AS (diag. input) received for evaluation in the case of a switching element SW3 in the case of 1 shown, ie open state. If no stimulus signal is applied (stimuli to OFF), the corresponding output signal AS is also at zero or almost at zero (diag. input at OFF). If the stimulus signal is switched on and the switching element SW3 is open and therefore high-resistance (stimuli on ON), a corresponding output signal AS is also present (diag. input on ON). By means of such a stimulus signal, a corresponding dynamization of the evaluation signal can be provoked.

Hierzu ist der Hilfsstromkreis der Diagnoseschaltung bevorzugt, wie bei 1 gezeigt mit einem in Reihe zum Schaltelement SW3 angeordneten Widerstand R7 aufgebaut, insbesondere einem Widerstand R7, dessen Widerstandwert um ein Vielfaches geringer ist, als ein durch das Schaltelement SW3 im unterbrechenden Schaltzustand zwischen den beiden Anschlüssen 11, 12 bewirkter Widerstandswert. Im geöffneten Schaltzustand des Schaltelements kann mittels der Diagnoseschaltung folglich eine Reihenschaltung aus Widerstand R7 und dem hochohmigen Schaltkontakt SW3 gebildet werden, sodass die Überprüfung, ob der Schaltpfad im geöffneten Zustand, d.h. gemäß 1 insbesondere der „NO-Pfad“ im abgeschalteten Zustand des Schaltelements, hochohmig ist. In diesem Fall ist folglich insbesondere auch eine entsprechende, am Schaltelement SW3 anliegenden Spannung abgreifbar. In Folge kann somit der Schaltzustand des Schaltelementes SW3 innerhalb des Stromversorgungspfades erfasst werden. Von Vorteil ist, dass ein solcher Spannungsteiler insbesondere bezugspotentialfrei gebildet werden kann, d.h. unabhängig von an den Potentialklemmen 13, 14 anliegender Arbeitsspannung und angeschlossenen Verbrauchern.For this purpose, the auxiliary circuit of the diagnostic circuit is preferred, as in 1 shown with a resistor R7 arranged in series with the switching element SW3, in particular a resistor R7 whose resistance value is many times lower than a resistance value caused by the switching element SW3 in the interrupting switching state between the two connections 11, 12. In the open switching state of the switching element, a series circuit consisting of resistor R7 and the high-resistance switching contact SW3 can be formed using the diagnostic circuit, so that the check whether the switching path is in the open state, ie according to 1 In particular, the “NO path” when the switching element is switched off is high-resistance. In this case, a corresponding voltage applied to the switching element SW3 can therefore also be tapped. As a result, the switching state of the switching element SW3 can be detected within the power supply path. The advantage is that such a voltage divider can be formed in particular without a reference potential, ie independently of the working voltage present at the potential terminals 13, 14 and connected consumers.

Zum Ausgeben des zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals kann bevorzugt, wie bei 1 dargestellt, einen Operationsverstärker A3, insbesondere ein als Differenzverstärker eingesetzter Operationsverstärker, mit einem nicht invertierenden und einem invertierenden Eingang Teil der Diagnoseschaltung sein, wobei jeder der Eingänge, insbesondere jeweils über einen Widerstand R8, R9, mit jeweils einem der beiden Anschlussenden 11`, 12' elektrisch verbunden ist. Über die Widerstände R8, R9 kann folglich eine Entkopplung, insbesondere auch eine hochohmige Entkopplung bewirkt werden und sind ferner, wie auch nachfolgend noch ersichtlich, bei der bevorzugten Durchführung von verschiedenen Funktionstests einen Fehlerausschluss relevant. Die Widerstände R8, R9 sollten daher bevorzugt im Bereich von 1 MOhm liegen oder auch größer sein.To output the output signal corresponding to the tapped voltage, it is preferred, as in 1 shown, an operational amplifier A3, in particular an operational amplifier used as a differential amplifier, with a non-inverting and an inverting input can be part of the diagnostic circuit, each of the inputs, in particular via a resistor R8, R9, with one of the two connection ends 11 ', 12 ' is electrically connected. A decoupling, in particular a high one, can therefore be achieved via the resistors R8, R9 Ohmic decoupling can be effected and, as can be seen below, is also relevant for error exclusion when carrying out various functional tests. The resistors R8, R9 should therefore preferably be in the range of 1 Mohm or even larger.

Mit anderen Worten kann in bevorzugter Ausführung nicht nur der Schaltzustand des Schaltelementes SW3, insbesondere auch im Falle eines nicht zwangsgeführten Schaltelements, innerhalb des Stromversorgungspfades erfasst werden. Vielmehr kann das zu überprüfende Schaltelement auch auf Funktionstüchtigkeit oder einen Fehler überprüfen werden. Somit kann insbesondere auch in Abhängigkeit der Auswertung auf ein funktionstüchtiges Schaltelement SW3, insbesondere auch im Falle eines nicht zwangsgeführten Schaltelements, d.h. insbesondere bei der Kontaktüberwachung eines nicht zwangsgeführten Relais, oder auf einen Fehler erkannt werden. Die Erfindung eignet sich in Folge somit insbesondere auch für den Einsatz im Rahmen von sicherheitskritischen Applikationen, insbesondere in sicherheitsgerichteten Schaltgeräten.In other words, in a preferred embodiment, not only the switching state of the switching element SW3, in particular also in the case of a non-forcibly guided switching element, can be detected within the power supply path. Rather, the switching element to be checked can also be checked for functionality or an error. In particular, depending on the evaluation, it is possible to detect a functional switching element SW3, especially in the case of a non-forcibly guided switching element, i.e. in particular when monitoring the contact of a non-forcibly guided relay, or for an error. The invention is therefore particularly suitable for use in safety-critical applications, in particular in safety-related switching devices.

Zum Bereitstellen der Hilfsspannung zum Versorgen des Hilfsstromkreises und zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals kann, wie bei 1 zu sehen insbesondere eine galvanisch entkoppelte Logikeinrichtung Logik Teil der Diagnoseschaltung sein.To provide the auxiliary voltage to supply the auxiliary circuit and to evaluate the corresponding output signal, as in 1 In particular, a galvanically decoupled logic device can be seen as part of the diagnostic circuit.

Hierbei hat es sich als zweckmäßig gezeigt, für die galvanisch entkoppelte Anschaltung zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals einen Optokoppler, bei 1 mit OC4 bezeichnet, und zum Bereitstellen der elektrischen Hilfsspannung einen Übertrager, bei 1 mit T3 bezeichnet, vorzusehen. Ergänzend oder alternativ, kann die Diagnoseschaltung ferner auch Optokoppler, bei 1 mit OC3 bezeichnet, umfassen, dessen Primärseite von der Logikeinrichtung Logik ansteuerbar ist, und dessen Sekundärseite als Bestandteil des Hilfsstromkreises in Reihe zum Schaltelement SW3 angeordnet ist. Mittels des Optokopplers OC3 kann z.B. durch Abschaltens der Hilfsspannung (z.B. wie auch bei 2 gezeigt) in Richtung des Schaltelements SW3 auch eine Fehlfunktion des Operationsverstärkers A3 detektiert werden, indem eine Zustandsänderung an dessen Eingängen provoziert wird. Diese Art der Dynamisierung des Auswertesignals kann insbesondere auch genutzt werden, um einen Stuck-At Fehler (insbesondere eine Fehlfunktion des Operationsverstärkers A3) in der Diagnosekette auszuschließen bzw. detektieren zu können.It has proven to be expedient to use an optocoupler for the galvanically decoupled connection to evaluate the corresponding output signal 1 designated OC4, and a transformer to provide the electrical auxiliary voltage 1 designated T3. Additionally or alternatively, the diagnostic circuit can also include optocouplers 1 designated OC3, whose primary side can be controlled by the logic device logic, and whose secondary side is arranged as part of the auxiliary circuit in series with the switching element SW3. Using the optocoupler OC3, for example, by switching off the auxiliary voltage (e.g. as in 2 shown) in the direction of the switching element SW3, a malfunction of the operational amplifier A3 can also be detected by provoking a change in state at its inputs. This type of dynamization of the evaluation signal can in particular also be used to exclude or detect a stuck-at error (in particular a malfunction of the operational amplifier A3) in the diagnostic chain.

Bevorzugte Vorgehensweisen den Hilfsstromkreis in Reihe zu dem Schaltelement SW3 im weiteren Verlauf zum Erfassen des Schaltzustandes wahlweise zu öffnen oder trennen und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung auszuwerten werden nachfolgend beschrieben.Preferred procedures for selectively opening or disconnecting the auxiliary circuit in series with the switching element SW3 in order to detect the switching state and then evaluating the output signal corresponding to the tapped voltage with respect to a level change are described below.

Wie aus diesen Vorgehensweisen ersichtlich, wird hierbei zum wahlweise Öffnen oder Schließen des Hilfsstromkreises bevorzugt die Primärseite des Optokopplers OC3 von der Logikeinrichtung Logik angesteuert und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung auch von der Logikeinrichtung Logik ausgewertet.As can be seen from these procedures, in order to selectively open or close the auxiliary circuit, the primary side of the optocoupler OC3 is preferably controlled by the logic device logic and the output signal corresponding to the tapped voltage is also evaluated by the logic device logic in relation to a level change.

Unter Bezugnahme auf 1 sei hierbei angenommen, der Hilfsstromkreis der Diagnoseschaltung wird über den Übertrager T3 und das Schaltungsteil U3 mit einer Hilfsspannung versorgt, wobei diese Hilfsspannung unabhängig von an den Potentialklemmen 13, 14 angeschlossenen Potentialen ist und nur die Diagnoseschaltung für deren Funktion bedient.With reference to 1 It is assumed here that the auxiliary circuit of the diagnostic circuit is supplied with an auxiliary voltage via the transformer T3 and the circuit part U3, this auxiliary voltage being independent of the potentials connected to the potential terminals 13, 14 and only serving the diagnostic circuit for its function.

Für die Widerstande R7, R8, R9 werden in besonders zweckmäßiger Ausbildung sogenannte MELF Widerstande („MELF“ - Metal Electrode Leadless Faces) verwendet. MELF (insbesondere Mini-/Micro-MELF) Widerstände bieten bekanntermaßen den Vorteil, dass spezifische Kenngrößen wie Impulsbelastbarkeit, Temperaturstabilität, Langzeitstabilität und Spannungsfestigkeit sowie genau spezifiziertes Verhalten im Fehlerfall (Sicherungs-Widerstand) besser erreicht werden. For the resistors R7, R8, R9, so-called MELF resistors (“MELF” - Metal Electrode Leadless Faces) are used in a particularly practical design. MELF (particularly mini/micro-MELF) resistors are known to offer the advantage that specific parameters such as pulse load capacity, temperature stability, long-term stability and dielectric strength as well as precisely specified behavior in the event of a fault (fuse resistance) are better achieved.

Mit MELF Widerstanden kann somit auch ein Kurzschluss des Bauteils im Fehlerfall im Wesentlichen ausgeschlossen werden.With MELF resistors, a short circuit of the component in the event of a fault can essentially be ruled out.

Um die Spannung, welche im hochohmigen Zustand des Schaltkontaktes SW3 an diesem, d.h. zwischen den Anschlüssen 11, 12 anliegt, korrekt zu erfassen, wird ein Operationsverstärker als Differenzverstärker A3 verwendet.In order to correctly detect the voltage that is present at the switching contact SW3 in the high-resistance state, i.e. between the connections 11, 12, an operational amplifier is used as a differential amplifier A3.

Zur Dynamisierung des Diagnoseergebnisses ist es ferner, wie vorstehend aufgezeigt, vorgesehen, die Hilfsspannung in Richtung des Schaltkontaktes SW3 abzuschalten. Die Abschaltung wird hierbei bevorzugt mit den Optokoppler OC3, z.B. ein Opto-FET, realisiert, der über die Logikeinrichtung Logik angesteuert wird.In order to make the diagnostic result more dynamic, it is also provided, as shown above, to switch off the auxiliary voltage in the direction of the switching contact SW3. The shutdown is preferably implemented with the optocoupler OC3, e.g. an opto-FET, which is controlled via the logic device logic.

Die Erfassung des Schaltzustandes des Schaltelementes SW3, insbesondere einschließlich damit einhergehender Diagnose des Schaltkontaktes SW3 kann dann zweckmäßig stets nach dem gleichen Ablauf erfolgen.The detection of the switching state of the switching element SW3, in particular including the associated diagnosis of the switching contact SW3, can then expediently always take place according to the same procedure.

Kennt die Logikeinrichtung Logik in zweckmäßiger Ausbildung den Ansteuerungszustand wird die Diagnose des Schaltelementes SW3 bevorzugt im geöffneten Zustand des Schaltelements SW3 durchgeführt, d.h. bei einem gemäß 1 dargestellten Schließer-Kontakt, im nicht angesteuerten Zustand.If the logic device knows the control state in appropriate training The diagnosis of the switching element SW3 is preferably carried out in the open state of the switching element SW3, that is to say in accordance with 1 Closer contact shown in the non-activated state.

Im nicht angesteuerten Zustand bewirkt der Schließer somit einen hochohmigen Widerstand zwischen den beiden Anschlüssen 11 und 12 bzw. zwischen den Anschlussenden 11' und 12' des Stromversorgungspfades. Die Hilfsspannung wird durch Logikeinrichtung Logik, galvanisch getrennt durch OC3, freigeschaltet und liegt nun an der hierdurch gebildeten Reihenschaltung aus dem Widerstand R7 und dem hochohmigen Schaltkontakt SW3 an. Wie zuvor beschrieben, ist hierbei ist der Widerstandswert des Widerstandes R7 zweckmäßig um ein Vielfaches geringer ist, als der durch das Schaltelement SW3 im unterbrechenden Schaltzustand bewirkte Widerstandswert, d.h. Rsw3_offen >> R7. Mittels Abgreifen der hierbei zwischen den beiden Anschlussenden 11', 12' am Schaltelement SW3 anliegenden Spannung, kann der Operationsverstärker A3 die Hilfsspannung über dem Schaltkontakt SW3 messen und ein korrespondierenden Ausgangsignals und zum Auswerten ausgeben. Ist nahezu die gesamte Hilfsspannung über das Schaltelement SW3 messbar, so ist der Schaltelement SW3 hochohmig, d-.h. geöffnet.In the non-activated state, the closer creates a high-resistance resistance between the two connections 11 and 12 or between the connection ends 11 'and 12' of the power supply path. The auxiliary voltage is activated by the logic device logic, galvanically isolated by OC3, and is now applied to the series circuit formed by this consisting of the resistor R7 and the high-resistance switching contact SW3. As described above, the resistance value of the resistor R7 is expediently many times lower than the resistance value caused by the switching element SW3 in the interrupting switching state, i.e. Rsw3_open >> R7. By tapping the voltage present between the two connection ends 11', 12' on the switching element SW3, the operational amplifier A3 can measure the auxiliary voltage across the switching contact SW3 and output a corresponding output signal for evaluation. If almost the entire auxiliary voltage can be measured via the switching element SW3, then the switching element SW3 has a high resistance, i.e. open.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers A3 ausgegebene, korrespondierende Ausgangssignal AS nimmt folglich einen hohen Signalpegel, d.h. HIGH-Pegel, ein. Das Ausgangssignal AS wird dann zweckmäßig durch den OptokopplerOC4 an die Logikeinrichtung Logik zur dortigen Auswertung weitergegeben.The corresponding output signal AS output at the output of the differential amplifier A3 consequently assumes a high signal level, i.e. HIGH level. The output signal AS is then expediently passed on by the optocouplerOC4 to the logic device logic for evaluation there.

Um einen Stuck-At Fehler des Operationsverstärkers A3 auszuschließen, wird nach diesem Durchlauf bevorzugt der Optokoppler OC3 durch die Logikeinrichtung Logik abgesteuert, wodurch keine Hilfsspannung mehr am Schaltelement SW3 messbar ist. An dem Operationsverstärker A3 stellt sich am Ausgang folglich ein Ausgangssignal AS mit einem niedrigeren Signalpegel, d.h. ein LOW-Pegel ein, welches dann wiederum über den Optokoppler OC4 an die Logikeinrichtung Logik übergeben wird.In order to rule out a stuck-at error in the operational amplifier A3, after this run the optocoupler OC3 is preferably switched off by the logic device logic, whereby no auxiliary voltage can be measured at the switching element SW3. An output signal AS with a lower signal level, i.e. a LOW level, is therefore produced at the output of the operational amplifier A3, which in turn is then transferred to the logic device logic via the optocoupler OC4.

Entspricht die hieraus resultierende Signalfolge der Messung einem von der Logikeinrichtung Logik erwarteten Muster (vgl. 2) ist sichergesteilt, dass der Schaltkontakt geöffnet ist und in diesem Beispielfall auch einen sicheren Zustand eingenommen hat.Does the resulting signal sequence of the measurement correspond to a pattern expected by the logic device logic (cf. 2 ) it is ensured that the switching contact is open and in this example case has also assumed a safe state.

Zweckmäßig basierend auf der in 1 dargestellten Ausführungsform können z.B. folgende weitere Tests durchgeführt werden, d.h. insbesondere bei entsprechend provozierter Dynamisierung des auszuwertenden Ausgangssignals, nachfolgend auch als Auswertesignal bezeichnet.Appropriately based on the in 1 In the embodiment shown, for example, the following further tests can be carried out, ie in particular with appropriately provoked dynamization of the output signal to be evaluated, hereinafter also referred to as the evaluation signal.

In Bezug auf das Schaltelement SW3 können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden.With regard to the switching element SW3, the following errors and their effects can be considered in particular.

Ist das Schaltelement SW3 „verschweißt“, d.h. dauerhaft im geschlossen Zustand, und also der bewirkte Widerstandswert unabhängig von der jeweiligen Ansteuerung dauerhaft niederohmig, ist auch keine oder nur eine geringe Hilfsspannung über diesem abgreifbar. Am Operationsverstärker A3 würde sich folglich auch unabhängig von angelegtem oder nicht angelegtem Stimulisignal am Ausgang ein Ausgangssignal AS mit einem niedrigeren Signalpegel, d.h. ein LOW-Pegel einstellen.If the switching element SW3 is “welded”, i.e. permanently in the closed state, and the resulting resistance value is permanently low-resistance regardless of the respective control, no or only a small auxiliary voltage can be tapped across it. An output signal AS with a lower signal level, i.e. a LOW level, would therefore be produced at the operational amplifier A3, regardless of whether the stimulus signal was applied or not applied.

Unter Zugrundelegung der Schaltungsanordnung gemäß 1, würde im Diagnosefall somit im Wesentlichen die gesamte, bevorzugt über den Übertrager T3 und das Schaltungsteil U3 bereitgestellte Hilfsspannung, über OC3 oder R7 abfallen.Based on the circuit arrangement according to 1 , in the case of diagnosis, essentially the entire auxiliary voltage, preferably provided via the transformer T3 and the circuit part U3, would drop via OC3 or R7.

Jede vom Operationsverstärker A3 gemessene Spannung würde jedoch dauerhaft zu einem geringen Ausgangssignal AS, d.h. dauerhaft zu einem Signal mit LOW-Pegel, führen. Da dieses Signal dem von der Logik erwartetem Muster widerspricht, d.h. eine entsprechend provozierte Dynamisierung des Auswertesignals ausbleibt, kann eine Fehlerreaktion ausgelöst werden.However, any voltage measured by the operational amplifier A3 would permanently lead to a low output signal AS, i.e. permanently to a signal with a LOW level. Since this signal contradicts the pattern expected by the logic, i.e. there is no correspondingly provoked dynamization of the evaluation signal, an error reaction can be triggered.

Ist das Schaltelement SW3 „gebrochen“, d.h. dauerhaft im geöffneten Zustand, und also der bewirkte Widerstandswert unabhängig von der jeweiligen Ansteuerung dauerhaft hochohmig. Um diesen Fehler zu diagnostizieren, wäre die Diagnose durchzuführen, wenn das Schaltelement SW3 zum Einnehmen des schließenden Schaltzustands angesteuert wird. Würde sich hierbei bei angelegter Hilfsspannung dennoch am Ausgang des Operationsverstärkers A3 ein Ausgangssignal AS mit einem hohem Signalpegel, d.h. ein HIGH-Pegel einstellen, ist davon auszugehen, dass das Schaltelement SW3 nicht entsprechend der Erwartung reagiert. Wird also im Falle eines als Schließer ausgebildeten Schaltelements SW3 die Hilfsspannung am Schaltelement SW3 gemessen, ist davon auszugehen, dass der Schließer entgegen der Erwartung nicht geschlossen ist. Bei einem Stopp-Kategorie 0 Gerät (Safe State OFF) handelt es sich hierbei jedoch um den sicheren Zustand. Trotzdem kann eine Fehlerreaktion/Fehlerruckmeldung ausgelöst werden.If the switching element SW3 is “broken”, i.e. permanently in the open state, and therefore the resulting resistance value is permanently high-resistance regardless of the respective control. In order to diagnose this error, the diagnosis would have to be carried out when the switching element SW3 is activated to assume the closing switching state. If an output signal AS with a high signal level, i.e. a HIGH level, were to occur at the output of the operational amplifier A3 when the auxiliary voltage was applied, it can be assumed that the switching element SW3 does not react as expected. If the auxiliary voltage is measured at the switching element SW3 in the case of a switching element SW3 designed as a normally open contact, it can be assumed that the normally open contact is not closed, contrary to expectations. However, for a stop category 0 device (Safe State OFF), this is the safe state. Nevertheless, an error reaction/error feedback can be triggered.

In Bezug auf eine Veränderung der Kennwerte von R7 können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden.With regard to a change in the characteristics of R7, the following errors and their effects can be considered in particular.

Ein Kurzschluss ist durch eine MELF-Bauform im Wesentlichen ausgeschlossen. Eine Erhöhung, z.B. Verdoppelung des Widerstandswertes von R7 hat keine negativen Auswirkungen, zumindest solange der durch das Schaltelement SW3 im unterbrechenden Schaltzustand bewirkte Widerstandswert um ein Vielfaches größer ist als der Widerstandswert von R7, d.h. Rsw3_offen >> R7.A short circuit is essentially impossible with a MELF design. An increase, for example doubling, of the resistance value of R7 has no negative effects, at least as long as the resistance value caused by the switching element SW3 in the interrupting switching state is many times greater than the resistance value of R7, ie Rsw3_open >> R7.

Auch eine Verringerung, z.B. Halbierung des Widerstandswertes von R7 hat folglich keine negativen Auswirkungen.Even reducing, e.g. halving, the resistance value of R7 has no negative effects.

Liegt ein Leerlaufverhalten bei R7 vor, würde in keinem Fall eine Hilfsspannung am Schaltelement SW3 messbar sein, sodass das Vorliegen eines solchen Fehlers somit auch erkannt werden kann.If there is no-load behavior at R7, under no circumstances would an auxiliary voltage be measurable at the switching element SW3, so that the existence of such an error can also be recognized.

In Bezug auf eine Veränderung der Kennwerte von R8 und R9, welche zur hochohmigen Entkopplung des Operationsverstärkers A3 dienen, können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden. Ein Kurzschluss ist durch eine MELF-Bauform wiederum im Wesentlichen ausgeschlossen.With regard to a change in the characteristics of R8 and R9, which serve for high-resistance decoupling of the operational amplifier A3, the following errors and their effects can be considered in particular. A short circuit is essentially impossible with a MELF design.

Eine Erhöhung, z.B. Verdoppelung eines der oder beider Widerstandswerte hat grundsätzlich keine negativen Auswirkungen.Increasing, e.g. doubling, one or both resistance values generally has no negative effects.

Eine Verringerung, z.B. Halbierung eines der oder beider Widerstandswerte hat grundsätzlich keine negativen AuswirkungenReducing, e.g. halving, one or both resistance values generally has no negative effects

Liegt ein Leerlaufverhalten vor, würde in keinem Fall eine Hilfsspannung am Schaltelement SW3 messbar sein, sodass das Vorliegen eines solchen Fehlers somit auch erkannt werden kann.If there is no-load behavior, under no circumstances would an auxiliary voltage be measurable at the switching element SW3, so that the existence of such an error can also be recognized.

In Bezug auf den Optokoppler OC3 können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden.With regard to the optocoupler OC3, the following errors and their effects can be considered in particular.

Ist dieser dauerhaft leitend, kann die Hilfsspannung in Richtung des Schaltelements SW3 nicht mehr abgeschaltet werden. Über den Operationsverstärker A3 würde im geöffneten Schaltzustand des Schaltelements SW3 permanent eine Spannung an diesem gemessen werden. Dadurch ist ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft, welches somit erkannt werden kann, insbesondere von der Logikeinrichtung Logik, und zum Auslösen einer Fehlerreaktion führen kann.If this is permanently conductive, the auxiliary voltage in the direction of the switching element SW3 can no longer be switched off. A voltage would be permanently measured across the operational amplifier A3 in the open switching state of the switching element SW3. As a result, an expected output pattern is incorrect, which can therefore be recognized, in particular by the logic device logic, and can lead to an error reaction being triggered.

Ist der Optokoppler OC3 dauerhaft hochohmig, d.h. offen, kann keine Hilfsspannung nicht mehr durch den Operationsverstärker A3 am Schaltelement SW3 gemessen werden. Dadurch ist ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft. Auch dies kann somit erkannt werden, insbesondere von der Logikeinrichtung Logik, und zum Auslösen einer Fehlerreaktion führen.If the optocoupler OC3 is permanently high-resistance, i.e. open, no auxiliary voltage can no longer be measured by the operational amplifier A3 on the switching element SW3. This means that an expected output pattern is incorrect. This can also be recognized, in particular by the logic device, and lead to an error reaction being triggered.

In Bezug auf den Optokoppler OC4 können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden.With regard to the optocoupler OC4, the following errors and their effects can be considered in particular.

Ist der Optokoppler OC4 dauerhaft leitend, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers A3 dauerhaft als ein HIGH-Signal erkannt, wodurch wiederum ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft ist. Auch das Vorliegen eines solchen Fehlers kann folglich erkannt werden und in Folge zum Auslösen einer Fehlerreaktion führen.If the optocoupler OC4 is permanently conductive, the output signal of the operational amplifier A3 is permanently recognized as a HIGH signal, which in turn causes an expected output pattern to be incorrect. The existence of such an error can therefore also be detected and can subsequently trigger an error response.

Ist der Optokoppler OC4 dauerhaft hochohmig, d.h. offen, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers A3 dauerhaft als ein LOW-Signal erkannt, wodurch wiederum ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft ist. Auch das Vorliegen eines solchen Fehlers kann folglich erkannt werden und in Folge zum Auslösen einer Fehlerreaktion führen.If the optocoupler OC4 is permanently high impedance, i.e. open, the output signal of the operational amplifier A3 is permanently recognized as a LOW signal, which in turn means that an expected output pattern is incorrect. The existence of such an error can therefore also be detected and can subsequently trigger an error response.

In Bezug auf den Übertrager T3 können insbesondere folgende Fehler und deren Auswirken betrachtet werden.With regard to the transformer T3, the following errors and their effects can be considered in particular.

Liegt ein Drahtbruch in der Primär- und/oder Sekundärwicklung vor, kann keine Spannung übertragen werden. Auch bei Vorliegen eines solchen Fehlers würde das Ausgangssignal des Operationsverstärkers A3 dauerhaft als ein LOW-Signal erkannt werden, wodurch wiederum ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft ist und in Folge eine Fehlerreaktion ausgelöst werden kann.If there is a wire break in the primary and/or secondary winding, no voltage can be transmitted. Even in the presence of such an error, the output signal of the operational amplifier A3 would be permanently recognized as a LOW signal, which in turn means that an expected output pattern is incorrect and an error reaction can be triggered as a result.

Liegt ein Kurzschluss in der Primär und oder Sekundärwicklung vor, kann auch keine Spannung übertragen werden. Auch bei Vorliegen eines solchen Fehlers würde das Ausgangssignal des Operationsverstärkers A3 dauerhaft als ein LOW-Signal erkannt werden, wodurch wiederum ein erwartetes Ausgangsmuster fehlerhaft ist und in Folge eine Fehlerreaktion ausgelöst werden kann.If there is a short circuit in the primary and/or secondary winding, no voltage can be transmitted. Even in the presence of such an error, the output signal of the operational amplifier A3 would be permanently recognized as a LOW signal, which in turn means that an expected output pattern is incorrect and an error reaction can be triggered as a result.

Das erfindungsgemäße Vorgehen und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sind folglich auch hochgradig geeignet bei der Verwendung von kostengünstigeren und weniger komplexen nicht zwangsgeführten Schaltelementen, d.h. insbesondere bei der Kontaktüberwachung eines nicht zwangsgeführten Relais, in sicherheitsgerichteten Applikationen und es können bei entsprechendem Einsatz durch mannigfaltige Diagnosemaßnahmen die Safe-Failure-Fraction (SFF) erhöht und somit auch eine umzusetzende Hardwarefehlertoleranz (HFT) gesenkt werden. Für eine Quantifizierung der genannten Größen SFF und HFT kann insbesondere auf die IEC EN 61508-2 in der zum Anmeldetag maßgeblichen Fassung, insbesondere dort auf Tabelle 2/3, verwiesen werden.The procedure according to the invention and the circuit arrangement according to the invention are therefore also highly suitable for the use of more cost-effective and less complex non-forcibly guided switching elements, ie in particular for contact monitoring of a non-forcibly guided relay, in safety-related applications and, when used appropriately, a variety of diagnostic measures can be used to prevent safe failure Fraction (SFF) can be increased and the hardware fault tolerance (HFT) that needs to be implemented can also be reduced. To quantify the quantities SFF and HFT mentioned, reference can be made in particular to IEC EN 61508-2 as of the date of filing Reference is made to the current version, in particular to Table 2/3.

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Claims (10)

Schaltungsanordnung zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes (SW3) innerhalb eines Stromversorgungspfades, umfassend das Schaltelement (SW3) und den Stromversorgungspfad, wobei der Stromversorgungspfad, insbesondere zur Laststromversorgung, zwischen zwei Potentialklemmen (13, 14) angeordnet ist, und wobei das Schaltelement (SW3) zwei Anschlüsse (11, 12) besitzt, in dem Stromversorgungspfad zwischen zwei Anschlussenden (11 `, 12') des Stromversorgungspfades angeordnet ist, wobei jeder der Anschlüsse (11, 12) jeweils mit einem der Anschlussenden (11', 12') elektrisch verbunden ist, und zum Einnehmen, insbesondere durch Ansteuerung mittels einer von außerhalb der Schaltungsanordnung zuzuführenden Spannung, eines wahlweise entweder schließenden oder unterbrechenden Schaltzustands eingerichtet ist, wobei im schließenden Schaltzustand ein zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden (11', 12') geschlossen ist und im unterbrechenden Schaltzustand der zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfads zwischen den Anschlussenden (11', 12') geöffnet ist, eine Diagnoseschaltung, welche einen unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden (11', 12') verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement (SW3) ausgebildeten Hilfsstromkreis umfasst und wobei die Diagnoseschaltung ferner eingerichtet ist, zum Versorgen des Hilfsstromkreises mit einer Hilfsspannung, zum Abgreifen einer zwischen den beiden Anschlussenden (11', 12') am Schaltelement (SW3) anliegenden Spannung, zum Ausgeben eines zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals und zum Auswerten des Ausgangssignals in Bezug auf den jeweils vorliegenden Schaltzustand.Circuit arrangement for detecting a switching state of a switching element (SW3) within a power supply path, comprising the switching element (SW3) and the power supply path, wherein the power supply path, in particular for load power supply, is arranged between two potential terminals (13, 14), and wherein the switching element (SW3) has two connections (11, 12), in the power supply path between two connection ends (11 ', 12') of the power supply path, each of the connections (11, 12) being electrically connected to one of the connection ends (11', 12'). is, and is set up to assume, in particular by control by means of a voltage to be supplied from outside the circuit arrangement, an optionally either closing or interrupting switching state, wherein in the closing switching state there is a switching path running between the two connections (11, 12) for closing the power supply path between the Connection ends (11', 12') is closed and in the interrupting switching state the switching path running between the two connections (11, 12) is open for interrupting the power supply path between the connection ends (11', 12'), a diagnostic circuit which includes of the power supply path running at least between the connection ends (11', 12') with a switching element (SW3) arranged therebetween and wherein the diagnostic circuit is further set up to supply the auxiliary circuit with an auxiliary voltage, for tapping a voltage between the two connection ends (11' , 12 ') on the switching element (SW3), for outputting an output signal corresponding to the tapped voltage and for evaluating the output signal in relation to the current switching state. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Hilfsstromkreis der Diagnoseschaltung einen in Reihe zum Schaltelement (SW3) angeordneten Widerstand (R7) beinhaltet, insbesondere ein Widerstand (R7), dessen Widerstandwert um ein Vielfaches geringer ist, als ein durch das Schaltelement (SW3) im unterbrechenden Schaltzustand zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) bewirkter Widerstandswert.Circuit arrangement according to Claim 1 , wherein the auxiliary circuit of the diagnostic circuit contains a resistor (R7) arranged in series with the switching element (SW3), in particular a resistor (R7) whose resistance value is many times lower than that provided by the switching element (SW3) in the interrupting switching state between the two Resistance value caused by connections (11, 12). Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Diagnoseschaltung zum Ausgeben des zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals einen Operationsverstärker (A3), insbesondere einen als Differenzverstärker eingesetzten Operationsverstärker, mit einem nicht invertierenden und einem invertierenden Eingang beinhaltet, wobei jeder der Eingänge, insbesondere jeweils über einen Widerstand (R8, R9), mit jeweils einem der beiden Anschlussenden (11', 12') elektrisch verbunden ist.Circuit arrangement according to Claim 1 or 2 , wherein the diagnostic circuit for outputting the output signal corresponding to the tapped voltage includes an operational amplifier (A3), in particular an operational amplifier used as a differential amplifier, with a non-inverting and an inverting input, each of the inputs, in particular via a resistor (R8, R9 ), is electrically connected to one of the two connection ends (11 ', 12'). Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Diagnoseschaltung eine Logikeinrichtung beinhalt, die zum Bereitstellen der Hilfsspannung zum Versorgen des Hilfsstromkreises und zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals galvanisch entkoppelt angeschaltet ist.Circuit arrangement according to Claim 1 , 2 or 3 , wherein the diagnostic circuit includes a logic device which is connected in a galvanically decoupled manner to provide the auxiliary voltage for supplying the auxiliary circuit and for evaluating the corresponding output signal. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, wobei für die galvanisch entkoppelte Anschaltung zum Auswerten des korrespondierenden Ausgangsignals ein erster Optokoppler (OC4) umfasst und zum Bereitstellen der elektrischen Hilfsspannung ein Übertrager (T3) umfasst ist.Circuit arrangement according to Claim 4 , wherein a first optocoupler (OC4) is included for the galvanically decoupled connection for evaluating the corresponding output signal and a transformer (T3) is included to provide the electrical auxiliary voltage. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Diagnoseschaltung ferner einen zweiten Optokoppler (OC3) umfasst, dessen Primärseite von der Logikeinrichtung ansteuerbar ist, und dessen Sekundärseite als Bestandteil des Hilfsstromkreises in Reihe zum Schaltelement (SW3) angeordnet ist.Circuit arrangement according to Claim 4 or 5 , wherein the diagnostic circuit further comprises a second optocoupler (OC3), the primary side of which can be controlled by the logic device, and the secondary side of which is arranged in series with the switching element (SW3) as part of the auxiliary circuit. Verfahren zum Erfassen eines Schaltzustandes eines Schaltelementes (SW3) innerhalb eines Stromversorgungspfades, insbesondere mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Schritten: Ansteuern eines Schaltelementes (SW3), welches zwischen zwei Anschlussenden (11', 12`) eines Stromversorgungspfades angeordnet ist und zwei Anschlüsse (11, 12) besitzt, von denen jeder mit jeweils einem Anschlussende (11', 12') des Stromversorgungspfades elektrisch verbunden, zum wahlweise Einnehmen eines ersten Schaltzustandes, in welchem ein zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufender Schaltpfad zum Schließen des Stromversorgungspfades zwischen den beiden Anschlussenden (11', 12') geschlossen ist, oder zum Einnehmen eines zweiten Schaltzustandes, in welchem der zwischen den beiden Anschlüssen (11, 12) verlaufende Schaltpfad zum Unterbrechen des Stromversorgungspfades geöffnet ist, wobei das Schaltelement (SW3) einen Widerstandswert zwischen diesen beiden Anschlussenden (11', 12') bewirkt, der je nach Schaltzustand entweder hochohmiger oder niederohmiger ist, Versorgen eines unter Einbeziehung des zumindest zwischen den Anschlussenden (11', 12') verlaufenden Stromversorgungspfads mit dazwischen angeordnetem Schaltelement (SW3) ausgebildeten Hilfsstromkreises mit einer Hilfsspannung, Abgreifen einer zwischen den beiden Anschlussenden (11', 12') am Schaltelement (SW3) anliegenden Spannung, Ausgeben eines zu der abgegriffenen Spannung korrespondierenden Ausgangsignals und Auswerten des Ausgangssignals in Bezug auf den eingenommenen vorliegenden Schaltzustand.Method for detecting a switching state of a switching element (SW3) within a power supply path, in particular with a circuit arrangement according to one of Claims 1 until 6 , with the following steps: controlling a switching element (SW3), which is arranged between two connection ends (11 ', 12') of a power supply path and has two connections (11, 12), each of which has a connection end (11', 12' ) of the power supply path is electrically connected, for either adopting a first switching state, in which a switching path running between the two connections (11, 12) is closed to close the power supply path between the two connection ends (11 ', 12'), or for adopting a second Switching state in which the switching path running between the two connections (11, 12) is opened to interrupt the power supply path, the switching element (SW3) causing a resistance value between these two connection ends (11 ', 12') which, depending on the switching state, is either high-resistance or is lower impedance, supplying an auxiliary circuit formed by including the power supply path running at least between the connection ends (11', 12') with a switching element (SW3) arranged therebetween with an auxiliary voltage, tapping an auxiliary voltage between the two connection ends (11', 12') on the switching element (SW3) applied voltage, outputting an output signal corresponding to the tapped voltage and evaluating the output signal in relation to the current switching state assumed. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in einem weiteren Schritt der Hilfsstromkreis in Reihe zu dem Schaltelement (SW3) wahlweise geöffnet oder getrennt wird und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung ausgewertet wird.Procedure according to Claim 7 , wherein in a further step the auxiliary circuit in series with the switching element (SW3) is either opened or separated and the output signal corresponding to the tapped voltage is then evaluated with respect to a level change. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum wahlweise Öffnen oder Schließen des Hilfsstromkreises die Primärseite eines Optokopplers (OC3), dessen Sekundärseite als Bestandteil des Hilfsstromkreises in Reihe zum Schaltelement (SW3) angeordnet ist, von einer Logikeinrichtung angesteuert wird, und das daraufhin zu der abgegriffenen Spannung korrespondierende Ausgangsignal in Bezug auf eine Pegeländerung von der Logikeinrichtung ausgewertet wird.Procedure according to Claim 8 , wherein to selectively open or close the auxiliary circuit, the primary side of an optocoupler (OC3), the secondary side of which is arranged as part of the auxiliary circuit in series with the switching element (SW3), is controlled by a logic device, and the output signal corresponding to the tapped voltage is then related is evaluated by the logic device for a level change. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei in Abhängigkeit der Auswertung auf ein funktionstüchtiges Schaltelement (SW3) oder auf einen Fehler erkannt wird.Procedure according to Claim 7 , 8th or 9 , whereby depending on the evaluation, a functional switching element (SW3) or an error is detected.
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