Circuito de entrada seguro con conexión periférica monocanal para la entrada de un usuario de bus.

Circuito de referencia (200) para un circuito de entrada de señales (110) de un módulo de entrada con conexión periférica monocanal

(INO K1) para conectar al menos un transmisor de señales, pudiendo conectarse eléctricamente el circuito de entrada de señales (110) para leer señales de entrada aplicadas al módulo de entrada a través de una primera etapa de acoplamiento (IC1) a un circuito evaluador (120), incluyendo el circuito de referencia (200) para una lectura segura de las señales de entrada medios para ajustar una tensión de referencia para activar y desactivar la primera etapa de acoplamiento (IC1), incluyendo el circuito de referencia (200) una fuente de tensión de referencia (210) y un circuito de prueba (220) para comprobar la fuente de tensión de referencia (210), en el que la conexión entre el circuito de referencia (200) y el circuito de entrada (100) se realiza a través del circuito de entrada de señales (110) en un punto de conexión (COMMON IN) en el que mediante el circuito de referencia (200) puede ajustarse la tensión de referencia para activar y desactivar la primera etapa de acoplamiento (IC1),

caracterizado porque el circuito de prueba (220) presenta dos divisores de tensión (R23, R21; R22, R23) formados por tres resistencias (R21, R22, R23), conectados a un diodo de referencia (IC23), para ajustar la tensión de referencia,

en el que la primera etapa de acoplamiento (IC1) para la separación galvánica entre el circuito evaluador (120) y el circuito de entrada de señales (110) es un optoacoplador y

en el que la primera etapa de acoplamiento (IC1) presenta un diodo con un ánodo y un cátodo y la conexión periférica (INO K1) está llevada al ánodo y el punto de conexión (COMMON IN) al cátodo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11005739.

Solicitante: PHOENIX CONTACT GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FLACHSMARKTSTRASSE 8 32825 BLOMBERG ALEMANIA.

Inventor/es: OSTER, VIKTOR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Circuitos lógicos, es decir, teniendo al menos dos... > H03K19/0175 (Disposiciones para el acoplamiento; Disposiciones para la interfase (disposiciones para la interfase para computadores digitales G06F 3/00, G06F 13/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Manipulación de impulsos no cubiertos por ninguno... > H03K5/24 (siendo la característica la amplitud)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Circuitos lógicos, es decir, teniendo al menos dos... > H03K19/007 (Circuitos que afirman la seguridad en caso de defecto)

PDF original: ES-2527451_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a un circuito de referencia así como a un circuito de entrada para un módulo de entrada, en particular un módulo de entrada de bus, para la lectura segura de señales de entrada aplicadas al módulo de entrada.

Para leer Informaciones procedentes de un entorno de proceso, como por ejemplo de un panel mediante señales de entrada proporcionadas por transmisores de señal correspondientemente dispuestos, es decir, en particular mediante interruptores, sensores, se formulan determinadas exigencias a la detección de faltas y al comportamiento en fallos de un circuito constituido para ello, así como de la periferia.

Por el documento DE 199 06 932 A1 se conoce un aparato para entradas binarias que presenta un comparador, para comparar una señal de entrada con una tensión de referencia que puede aplicarse.

En particular en Informaciones relevantes para la seguridad en el sector de la técnica de la seguridad, las mismas deben cumplir por ejemplo los estándares según DIN EN 954-1 o según IEC 61508. Para cumplir tales exigencias se necesitan estructuras del circuito de entrada complejas, tradicionalmente de dos canales, lo que significa un coste elevado para realizar el circuito y para conectar la periferia, es decir, en particular en cuanto al cableado hasta el transmisor de señales, por ejemplo hasta un interruptor de seguridad. Por lo tanto tales circuitos tienen una estructura muy compleja y en consecuencia también son costosos. Al necesitar muchos componentes, tienen además estos circuitos problemas de disponibilidad.

Una tarea de la Invención es proporcionar un circuito nuevo y bastante más sencillo que los correspondientes al estado de la técnica para leer señales relevantes para la seguridad.

La tarea correspondiente a la Invención se resuelve mediante un circuito de referencia según la reivindicación 1. Formas de ejecución, perfeccionamientos, aplicaciones y/o equipos que utilizan o realizan o apoyan un tal circuito de entrada y que son ventajosos y/o preferidos, son objeto de las otras reivindicaciones.

Un circuito de entrada para un módulo de entrada, en particular un módulo de entrada de bus para la lectura segura de señales de entrada aplicadas al módulo de entrada, que en particular cumple los estándares cat. 4 DIN EN 954 y SIL 3 IEC 61508, se caracteriza por al menos un circuito de entrada de señales con conexión periférica monocanal para conectar al menos un transmisor de señales, así como por un circuito evaluador que puede conectarse eléctricamente con el circuito de entrada de señales a través de una primera etapa de acoplamiento y un circuito de referencia conectado eléctricamente con el circuito de entrada de señales, denominado también en la descripción que sigue "circuito comparador", para ajustar una tensión de referencia para activar y desactivar la etapa de acoplamiento.

Así, para realizar un circuito de entrada como el indicado, propone la invención además un circuito de referencia o comparador para un circuito de entrada de señales de un módulo de entrada, en particular de un módulo de entrada de bus, con conexión periférica monocanal para conectar al menos un transmisor de señales, pudiendo conectarse eléctricamente el circuito de entrada de señales para leer señales de entrada aplicadas a un módulo de entrada a través de una primera etapa de acoplamiento a un circuito evaluador, incluyendo el circuito comparador, para la lectura segura de las señales de entrada, medios para ajustar una tensión de referencia para activar y desactivar la etapa de acoplamiento.

La invención posibilita así, mediante el circuito comparador, la activación específica de la aplicación correspondiente de umbrales de conexión entre el circuito de entrada de señales y el circuito evaluador, con lo que pueden cumplirse también las exigencias de seguridad de la categoría 4 DIN EN 954 y SIL 3 IEC 61508, estando diseñado el circuito de entrada de señales para un circuito de entrada seguro hacia la periferia pese a ello monocanal y por ello pudiendo constituirse económicamente con pocos componentes y con tiempos bastante mejores desde que se presenta la falta, los llamados tiempos MTBF (mean time between failures, tiempo medio entre fallos) y en consecuencia con una disponibilidad aumentada.

Para incrementar aún más la seguridad, está previsto de manera especialmente preferente que el circuito comparador incluya una fuente de tensión de referencia y un circuito para probar la fuente de tensión de referencia. De esta manera puede probarse el propio circuito comparador y asegurarse y verificarse de manera sencilla un umbral de conexión de las señales de entrada necesario para la seguridad exigida.

Para seguir aumentando la seguridad frente a fallos de los componentes, presenta el circuito de prueba, según un perfeccionamiento ventajoso, dos divisores de tensión para ajustar la tensión de referencia constituidos por tres resistencias y conectados a un diodo de referencia.

Además es ventajoso que cada uno de los divisores de tensión esté conectado a la correspondiente segunda etapa de acoplamiento para imprimir individualmente un flujo de corriente. De esta manera pueden probarse esencialmente todos los componentes críticos del circuito comparador y del circuito de entrada de señales, así como la etapa de acoplamiento.

De manera conveniente, en la realización práctica está conectado el diodo de referencia a una tensión de alimentación, estando previstos para limitar la tensión de alimentación para el diodo de referencia una resistencia dispuesta en el conductor entre el diodo de referencia y la tensión de alimentación y un diodo Z conectado en paralelo al diodo de referencia.

De manera conveniente incluye el circuito de entrada además un diodo Z conectado en el circuito de entrada de señales para limitar a un valor máximo la tensión de entrada basada en una señal de entrada aplicada. Así pueden diseñarse los componentes que van a continuación en su conjunto para tensiones inferiores.

Para garantizar además que se prueba la etapa de acoplamiento dispuesta entre el circuito de entrada de señales y el circuito evaluador independientemente del circuito comparador, lo que ofrece una seguridad de nuevo reforzada, incluye un circuito de entrada en un perfeccionamiento además un circuito de prueba conectado eléctricamente con el circuito de entrada de señales, para probar la primera etapa de acoplamiento.

De manera especialmente sencilla se prevé preferentemente que el circuito de prueba para probar la primera etapa de acoplamiento presente una tercera etapa de acoplamiento, mediante la cual puede aplicarse una tensión de prueba a la primera etapa de acoplamiento en el circuito de entrada de señales.

Para garantizar un desacoplamiento de distintas gamas de tensiones, en otra configuración preferente es al menos la primera etapa de acoplamiento un optoacoplador, siendo preferentemente todas las etapas de acoplamiento optoacopladores.

Resulta una seguridad mayor aún cuando el circuito evaluador está configurado con dos canales.

Es ventajoso además que los transmisores de señal redundantes puedan conectarse en serie con el circuito de entrada de señales. Puesto que el circuito de entrada de señales para el canal redundante se suprime así por completo, mejora por un lado de nuevo la disponibilidad y por otro se reduce aún más el gasto en cableado, ya que en consecuencia incluso cuando se utilizan transmisores de señal redundantes, como por ejemplo interruptores de seguridad, sigue necesitándose sólo una boma.

Es ventajoso además que pueda conectarse en paralelo una pluralidad de circuitos de entrada de señales al circuito comparador, ya que así es suficiente un circuito comparador... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Circuito de referencia (200) para un circuito de entrada de señales (110) de un módulo de entrada con

conexión periférica monocanal (INO K1) para conectar al menos un transmisor de señales, pudiendo conectarse eléctricamente el circuito de entrada de señales (110) para leer señales de entrada aplicadas al módulo de entrada a través de una primera etapa de acoplamiento (IC1) a un circuito evaluador (120), incluyendo el circuito de referencia (200) para una lectura segura de las señales de entrada medios para ajustar una tensión de referencia para activar y desactivar la primera etapa de acoplamiento (IC1), incluyendo el circuito de referencia (200) una fuente de tensión de referencia (210) y un circuito de prueba (220) para comprobar la fuente de tensión de referencia (210), en el que la conexión entre el circuito de referencia (200) y el circuito de entrada (100) se realiza a través del circuito de entrada de señales (110) en un punto de conexión (COMMON IN) en el que mediante el circuito de referencia (200) puede ajustarse la tensión de referencia para activar y desactivar la primera etapa de acoplamiento (IC1),

caracterizado porque el circuito de prueba (220) presenta dos divisores de tensión (R23, R21; R22, R23) formados por tres resistencias (R21, R22, R23), conectados a un diodo de referencia (IC23), para ajustar la tensión de referencia,

en el que la primera etapa de acoplamiento (IC1) para la separación galvánica entre el circuito evaluador (120) y el circuito de entrada de señales (110) es un optoacoplador y en el que la primera etapa de acoplamiento (IC1) presenta un diodo con un ánodo y un cátodo y la conexión periférica (INO K1) está llevada al ánodo y el punto de conexión (COMMON IN) al cátodo.

2. Circuito de referencia según la reivindicación precedente,

caracterizado además porque cada uno de los divisores de tensión (R23, R21; R23, R22) está conectado a la correspondiente segunda etapa de acoplamiento (IC21, IC22), para imprimir en cada caso individualmente un flujo de corriente.

3. Circuito de referencia según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado además porque el módulo de entrada es un módulo de entrada de bus.

4. Circuito de referencia según la reivindicación precedente,

caracterizado además porque el diodo de referencia (IC23) está conectado a una tensión de alimentación (US1) y para limitar la tensión de alimentación están previstos una resistencia (R24) dispuesta en el conductor entre el diodo de referencia y la tensión de alimentación y un diodo Z (D2) conectado en paralelo al diodo de referencia.

5. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado además por un diodo z (D1) conectado en el circuito de entrada de señales (110) para limitar a un valor máximo la tensión de entrada basada en una señal de entrada aplicada.

6. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado además por un circuito de prueba (300) conectado eléctricamente con el circuito de entrada de señales (110), para probar la primera etapa de acoplamiento (IC1).

7. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado además porque el circuito de prueba (300) para probar la primera etapa de acoplamiento (IC1) presenta una tercera etapa de acoplamiento (IC3), mediante la cual puede aplicarse una tensión de prueba a la primera etapa de acoplamiento (IC1) en el circuito de entrada de señales (110).

8. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado además porque todas las etapas de acoplamiento (IC1, IC21, IC22, IC3) son optoacopladores.

9. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado además porque el circuito evaluador (120) está configurado con dos canales.

10. Circuito de referencia según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque pueden conectarse transmisores de señal redundantes en serie al circuito de entrada de señales (110) y/o porque puede conectarse en paralelo una pluralidad de circuitos de entrada de señales (110) al circuito de referencia (200).