用于无接触式状态识别的位置开关

申请号 CN200610130910.7 申请日 2006-12-22 公开(公告)号 CN101047373A 公开(公告)日 2007-10-03
申请人 西门子公司; 发明人 拉尔夫·拜尔;
摘要 本 发明 涉及用于无 接触 式状态识别的 位置 开关 ,其具有至少两种开关状态、识别装置和用于屏蔽的装置,其中,用于屏蔽的装置被设置用于中断和重新建立从耦合元件到读取设备的数据传输。由此应该做到,能够实现位置开关的安全的和 费用 适宜的状态识别。可以将本发明的位置开关至少部分实施为 电路 装置、安全系统、折页开关或者实施为警报设备。
权利要求

1.一种用于无接触式状态识别的位置开关,特别是折页开关,其具有 至少两种状态和识别装置,其中,所述识别装置具有被设置用于通过传输 频率进行无接触数据传输的、至少一个读取设备(44,53,59,60,67) 和至少一个耦合元件(20),其中,所述位置开关具有用于屏蔽的装置(40, 43,45,47,57),其中,该用于屏蔽的装置(40,43,45,47,57)被设 置用于中断和重现建立从耦合元件(20)到读取设备(44,53,59,60, 67)的数据传输,其特征在于,至少一个用于屏蔽的装置(40,43,45, 47,57)在状态改变时可被激活。
2.根据权利要求1所述的位置开关,其中,所述读取设备(44,53, 59,60,67)和/或耦合元件(20)被设置用于屏蔽。
3.根据权利要求1或2所述的位置开关,其中,通过使用至少一个用 于屏蔽的装置可指示所述位置开关的状态。
4.根据权利要求1至3之一所述的位置开关,其中,所述用于屏蔽的 装置(40,43,45,47,57)被设置用于中断和重新建立通过所述耦合元 件(20)的无接触能量供给。
5.根据权利要求1至4之一所述的位置开关,其中,所述用于屏蔽的 装置(40,43,45,47,57)至少部分机械地和/或使用一个开关机构耦合。
6.根据权利要求1至5之一所述的位置开关,其中,所述用于屏蔽的 装置(40,43,45,47,57)具有至少一个金属的或者金属化的部件。
7.根据权利要求1至6之一所述的位置开关,其中,在第一状态下可 无接触地读出数据存储器(10)的数据,而在第二状态下不可无接触地读 出。
8.根据权利要求1至7之一所述的位置开关,其中,数据存储器(10) 的数据被设置用于标识单元。
9.根据权利要求1至8之一所述的位置开关,其中,作为集成的或者 移动的读取设备(53)提供所述读取设备(44,59,60,67)。
10.根据权利要求1至9之一所述的位置开关,其中,所述识别装置 具有无线电频率识别器(61,62,63)。
11.根据权利要求1至10之一所述的位置开关,具有至少一个具有至 少两个状态的开关单元(69),其中,所述状态是开关状态。
12.一种具有至少一个根据权利要求1至11之一所述的位置开关的安 全系统。
13.根据权利要求12所述的安全系统,其中,在状态识别后可导入一 种安全措施和/或可产生一个消息。
14.一种用于无接触式状态识别具有至少两种开关状态的位置开关的 方法,其中,至少一个读取设备(44,53,59,60,67)和至少一个耦合 元件(20)通过传输频率无接触传输数据,其中,通过用于屏蔽的装置(40, 43,45,47,57)中断和重新建立从所述耦合元件(20)到所述读取设备 (44,53,59,60,67)的数据传输,其特征在于,至少一个用于屏蔽的 装置(40,43,45,47,57)在状态改变时被激活。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,通过使用至少一个用于屏蔽 的装置(40,43,45,47,57)指示开关状态。
16.根据权利要求14或15所述的方法,其中,所述用于屏蔽的装置 (40,43,45,47,57)中断和重新建立通过所述耦合元件(20)的无接 触能量供给。
17.根据权利要求14至16之一所述的方法,其中,在第一开关状态 下无接触地读出数据存储器(10)的数据,而在第二状态下不进行无接触 的读出。
18.根据权利要求14至17之一所述的方法,其中,数据存储器(10) 的数据标识单元。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于无接触式状态识别的位置开关,其具有至少两种 状态和识别单元,其中,该识别单元具有至少一个读取设备和至少一个耦 合元件,后者提供用来通过一个传输频率进行无接触数据传输。此外,本 发明还涉及一种安全系统和一种相应的方法。

背景技术

这样一种位置开关或者方法用于私人以及工业领域。位置开关涉及所 有适合采集例如设备、开关、要操作的元件特别是或者任何其他具 有至少两种不同的状态的元件的状态的场合。
在私人领域例如在家庭领域有在警报设备、保险或者开关盒、监视系 统或者用于状况监视的系统中的应用。
在工业领域有在开关技术、自动化技术、监视技术的领域以及在跟踪 系统的领域中的应用。
无接触式采集技术的一个决定性的优点是关于其使用的灵活性。它一 般可以舍弃复杂的布线或者机械接触以及易被干扰的接触面。这点减少了 材料消耗并且使得使用简单,特别是在电缆的使用包含一定的潜在危险、 不必要的花费或者障碍的环境下。此外,通过不需要另外的电缆连接所形 成的移动性使该系统可广泛使用。因此,其状态要被监视或者采集的设备 或者元件的使用地方,不固被定并且可以在最短的时间内改变。
此外,在无接触式状态识别系统中,可以对于已有设备和元件有利地 而且不要大的花费地进行事后的扩充。在此,采集可以通过读取设备进行, 该读取设备被中央设置,以便监视多个单元。
例如在自动化设备中需要电子地采集开关例如保护开关(功率保护开 关、电动机保护开关等)的开关状态。这些保护开关的布线通常花费很大。 布线的问题随自动化设备或其部件的复杂程度增大。无接触式状态识别在 自动化设备中具有显著的优点。此外,迄今是把一个保护开关在机械上与 一个辅助开关连接,以便保证能够通过该辅助开关间接采集开关状态。因 此,该辅助开关仅用于采集开关状态。辅助开关通常通过一个输入/输出站 有线地连接。大多借助于一个现场总线将开关状态向控制装置传输,并在 那里继续处理。因此,辅助开关在所有实际的保护开关为控制/监视没有任 何连接可能或者对其不可后扩充的地方使用。因此辅助开关具有补偿保护 开关关于现场总线的连接端不兼容的功能。
这种辅助开关解决方案具有不同的缺点:
每一辅助开关必须与一个输入/输出站和一个电源有线连接。另外总首 先需要该输入/输出站的输入。由于布线和输入/输出站的使用产生体积庞大 的开关限制。因此烦琐的设备和布线花费高而昂贵。
另外,开关状态的识别依赖于机械和电子装置的可靠性。首先辅助开 关在保护开关上的机械安装对于识别是重要的。然而,机械连接暗藏未识 别的潜在危险。如果例如未正常设置触点或者一个为识别而提供的设备是 有故障的,则通过另外的布线开销同样产生关于未识别的一定潜在危险。 特别是在自动化设备中状态识别的可靠性非常重要。未识别可能导致人员 的危险或者生产停顿。
为状态识别的另一个解决方案在于使用摄像机,不过在该种解决方案 中花费同样高,因为这里同样使用可能有故障的识别设备,特别是电子识 别设备。此外,必须使用一种图像识别方法,这另外不相称地提高了花费。
DE 199 33 686 A1公开了一种带有无线远程读出的开关。一个中央单元 发出询问信号,该信号由一个或者多个开关以不同编码反射或者甚至不反 射。根据该反射的信号中央单元确定开关的开关状态。
US 2003/0016136 A1公开了一种RFID集成的开关电路,它讲述了一种 带有天线的屏蔽的电路。
此外US 6,412,813 B1公开了一种系统,其为了无接触检测汽车中的孩 子座位而发出波并且接着进行分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,提供一种可广泛使用的、节省费用的 用于无接触式状态识别的位置开关或者安全系统。
该技术问题在本文开始部分提到类型的位置开关中是通过下述措施解 决的:位置开关具有用于屏蔽的装置,其中,该用于屏蔽的装置被设置用 于中断和重新建立从耦合元件到读取设备的数据传输,其中,在状态改变 时激活至少一个用于屏蔽的装置。此外,所述技术问题还是通过一种安全 系统和一种相应的方法解决的。
根据本发明,用于无接触状态识别的位置开关具有至少两个开关状态。 另外,它具有识别装置,其中,该识别装置被设置用于识别借助通过一个 传输频率的无接触数据传输。无接触数据传输在至少一个读取设备和至少 一个耦合元件之间进行。例如该耦合元件和一个数据存储器构成一个无线 电频率识别器(RFID)的组成部分。除耦合元件外,读取设备还构成安全 系统的用于无接触式状态识别的识别装置。在此,读取设备起到接收器的 作用,耦合元件起到发送数据的元件的作用。根据本发明,位置开关或者 安全系统具有用于屏蔽的装置。该用于屏蔽的装置被设置用于中断和重新 建立从耦合元件到读取设备的数据传输。在此,屏蔽涉及对于无接触数据 传输所需要的无线电波的屏蔽。
通过舍弃用于状态采集的机械部分和电子设备产生了位置开关的一种 高的采集可靠性。此外,减低了建立按照本发明的系统的费用。
优选地,可这样制造位置开关,使得为了屏蔽而提供读取设备和/或耦 合元件。在屏蔽读取设备时,禁止发出询问信号。在同样可能的屏蔽耦合 元件时,禁止接收这样的询问信号。针对各自的应用使用此种或者彼种屏 蔽是有利的。例如如果当要监视带有耦合元件的多个开关,则提供耦合元 件的屏蔽是有意义的。由此可以区分多个开关状态。反之,如果例如耦合 元件仅暂时位于读取设备的读出区内而且读取设备不应该读出可能接近的 耦合元件,则屏蔽读取设备可以是有意义的。
如果通过使用至少一个用于屏蔽的装置可指示位置开关的一个开关状 态,则给出了一种有利的实施方式。通过使用至少一个用于屏蔽的装置可 以按照有效的方式顾及各个设备或者元件。与此关联地,也能确定为有效 屏蔽是否需要一个用于屏蔽的装置或者多个用于屏蔽的装置。例如要使用 的用于屏蔽的装置与检查装置(Besttiger)形面接合地或者一体地结合是 有意义的。
一种有利的实施方式至少部分以机械方式和/或使用开关机构耦合用于 屏蔽的装置。使用一个位于本地的开关机构来集成至少一个用于屏蔽的装 置对于采集的安全性能够以节省空间和积极的方式起作用。
一种有利的实施方式提供用于中断和重新建立通过耦合元件无接触供 给能量的用于屏蔽的装置。通过可断开能量供给的耦合元件的耦合,避免 了无接触数据传输。由此产生根据需要可使用或者可中断的无接触能量供 给。因此,也可以完全无接触地也就是说无本地能量供给地操作耦合元件, 以便由此进一步减小布线花费和设计花费。同时,通过无接触能量供给能 够借助于用于屏蔽的装置控制它自身。
优选地,用于屏蔽的装置具有至少一个金属的和/或金属化的部件。在 这一方面,金属的使用被视为屏蔽无线电波的能。同时,一种这样的金 属的或者金属化的部件可以在开关机构内或者设备或元件的内部使用。因 此,该部件被设置用于能够接管至少两种功能。一种有利的实施方式通过 状态的改变激活至少一个用于屏蔽的装置。状态改变隐含自动地操作至少 一个用于屏蔽的装置,由此可指示系统的状态。
在另一个有利的实施方式中,在第一状态下可无接触读出数据存储器 的数据,而在第二状态下不可无接触读出。数据被从数据存储器中取出, 并且取决于状态由读取设备通过耦合元件可或不可无接触读出。在存在两 种状态时,数据的传输是第一状态的证据,数据的不可传输是第二状态的 证据。此外,有意义的是为一个单元提供用于识别的数据。由此在接收到 为识别提供的数据时,明确地确定该单元及其状态。
优选地,作为集成的或者作为移动的读取设备提供读取设备。因此集 成的读取设备具有监视任务,而移动的读取设备具有类似读出或者验证的 任务。
本发明的另外的改进和优选的扩展从对附图的说明则得出。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细地说明和解释本发明。
图1表示第一实施例的带有关闭的盖的具有危险的机器的图。
图2表示第一实施例的带有打开的盖的具有危险的机器的图。
图3表示第二实施例的折页开关的视图。
图4表示第三实施例的位置开关的视图。
图5表示第四实施例的警报设备的示意图。

具体实施方式

图1示出了第一实施例的带有关闭的盖的具有危险的机器42的图。 具有危险的机器42位于一个可用活动的盖45关闭的安全容器43中。此外, 安全容器43在盖开口附近具有一个读取设备44,后者通过一条控制线50 与保护开关49连接。保护开关49具有用于控制具有危险的机器42的电流 供给的装置。在该实施例中,安全容器43和它的盖45构成用于屏蔽具有 危险的机器42的RFID 62的装置。在关闭的状态下读取设备44不能建立 与RFID 62的数据传输。如果盖45关闭,则整个装置的状态对应于安全系 统的第一状态。
作为具有危险的机器42,可以设想一系列机器,例如圆锯、激光记录 设备或者X射线设备。
优选地,RFID 62用于始终与具有危险的机器42连接,即使将它例如 设置在另一个安全容器内。通过不需另外的布线花费简单地解除和重新确 立由此能够在别处使用。因此,使用同一个RFID 62也能够在运行中跟踪 机器42。也许RFID 62业已按照标准与具有危险的机器42连接。
图2示出了第一实施例的一个带有打开的盖的具有危险的机器42的 图。随着盖45的打开不再保证具有危险的机器42的屏蔽。从RFID 62到 读取设备44的无接触数据传输开始进行,并且指示一种新的状态。RFID 62 向读取设备44发送具有危险的机器42的代码,由此可以标识具有危险的 机器42现在可以从外部接近。读取设备44在该实施例中被设置用于通过 控制线50向保护开关49发送相应的信号。保护开关49中断具有危险的机 器42的电流供给,从而排除操作者52受伤的危险。
图3示出了第二实施例的作为折页开关制造的位置开关的视图。折页 开关在其左折页扇57上有一个RFID 63,将其与一个集成的数据存储器10 和耦合元件20一起示出。右折页扇57被设置用于容纳读取设备44,其中, 如果例如出于位置的理由仅能放置读取设备44的发送单元,则也可以设想 部分容纳读取设备44。所示的开关状态对应于第一状态,其中数据可从数 据存储器10通过耦合元件20由读取设备44读出。因此,折页开关起到具 有两种可能状态的位置开关的作用。如果以使两个折页扇57彼此折合的方 式操作折页开关,则既屏蔽读取设备44也屏蔽RFID 63。在关闭的状态下 折页开关处于第二开关状态。通过相应形成折页或者折页扇57,能够分别 屏蔽读取设备44或者RFID的63,或者同时屏蔽两个装置。于是例如也可 以代替作为屏蔽提供的折页扇57,另外或者替换地相应设置一个屏蔽元件 47。如图3所示,该屏蔽元件47在左折页扇57上相对读取设备44设置。 因此在关闭状态下,读取设备可从RFID 63屏蔽。在这种情况下RFID 63 同样不活动,因为不给它供给能量。也可以选择使用带有相应安装有屏蔽 元件47的RFID 63的屏蔽。在使用屏蔽元件47时可以自由选择折页开关 的材料,因为不必将折页扇用于屏蔽。
图4示出了第三实施例的位置开关的一个视图。所示位置开关用一个 气动支持的折页55构成。此外,该位置开关被设置用于门68的状态指示。 状态“门开”和“门关”分别对应于该系统的第一和第二状态。这样设置 RFID 61,使其集成在气动装置内。在第一状态下可以向读取设备无接触传 输数据。这表示门68被打开。在第二状态下其上设置有RFID 61的气动杆 70支撑在屏蔽元件58内。该实施例表示不一定仅用于屏蔽的装置是可操作 和可移动的,而是同样可以通过移动RFID 61引起它的屏蔽。
图5示出了第四实施例的警报设备的示意图。该示意图表示操作者64 位于其内的一个房间。两扇门54具有RFID位置开关或者折页开关66,如 在第二和第三实施例中所说明的。此外,窗户65具有一个这样的折页开关 66。如果一扇门54或者窗户65被打开时,则发生从各折页开关66的无接 触数据传输。如图5所示,两扇门54的折页开关66与读取设备67构成无 接触数据传输。窗户65是关闭的,由此折页开关66的RFID被屏蔽,不可 能进行数据传输。读取设备67在房间中央设置并且与信号发生器56连接。 可以这样构造警报设备:如果与一个或者多个折页开关66发生无接触数据 传输时,则通过信号发生器56激活一个声和/或光信号,和/或向中心输出 一个消息。
另外,也可以将该系统实施为安全隔离室(Sicherheitsschleuse)。在这 种情况下,如果能够读出折页开关66的至少两个标识/代码,则导入一条消 息或者一种安全措施。这意味着,仅在确定的整体状态下可释放该设备。 例如可以设想,要使该房间构成一个隔离室,其中两扇门54的至少一个必 须总是关闭的。这样一种措施例如在无尘室或者用于监禁系统的安全室的 场合是有意义的。关于该隔离室的状态的监视可以通过所示设备实现。因 而只有存在两扇门54的折页开关66的一个无接触数据传输时读取设备67 才发出警报。
总之,本发明涉及用于无接触式状态识别的位置开关和安全系统,其 具有至少两种开关状态、识别装置和用于屏蔽的装置,其中,用于屏蔽的 装置被设置用于中断和重新建立从耦合元件到读取设备的数据传输。由此 应该做到,能够实现位置开关的安全和费用适宜的状态识别。可以将本发 明的位置开关和安全系统至少部分实施为折页开关和/或警报设备。
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