Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben einer elektrischen

Schnittstelle.

Es ist allgemein bekannt, dass eine elektrische Schnittstelle Kommunikationsleitungen und Versorgungsleitungen umfassen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine höhere Sicherheit beim Betrieb von über eine Schnittstelle verbundenen Geräten zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem System nach den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schnittstelle zwischen einem ersten und einem zweiten Elektrogerät vorgesehen ist, welche Leitungen, insbesondere Schwachstrom-Leitungen, für

Versorgungsspannung und einen Kommunikationskanal aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Versorgungsspannung an die Leitungen angelegt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt Daten über den Kommunikationskanal übertragen werden, und in einem dritten Verfahrensschritt nach Überprüfung der Datenübertragung eine zweite Versorgungsspannung an die Leitungen angelegt wird, die und/oder deren Betrag größer ist als die erste Versorgungsspannung und/oder als deren Betrag.

Von Vorteil ist dabei, dass zunächst nur eine geringe Versorgungsspannung bereit gestellt wird und somit auch bei Verpolung keine Gefahr für die elektronischen Bauelemente vorhanden ist. Außerdem ist bei fehlerhaften Bauteilen oder Verpolungsfehlern kein Lüften der Bremse ausführbar. Denn die der Schnittstelle zugeführte Spannung ist unterhalb des zum Betrieb der

BESTÄTIGUNGSKOPIE Bremse notwendigen spannungswertes. Somit ist auch bei vollem anlegen der Versorgungsspannung an die bremse kein Lüften ausgeführt, auch wenn die

Versorgungsleitungen direkt an die Bremsspule geführt wären, beispielsweise mittels durchlegierter Schalter oder anderer Fehler. Die Bremse ist hier als Beispiel für beliebige andere, vorzugsweise sicherheitsrelevante Bauteile betrachtbar.

Daher ist die Sicherheit erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kommunikationskanal ein Paar von Leitungen für eine differentielle Datensignalübertragung auf oder wird als Kommunikationskanal die Aufmodulation von Datensignalen auf die die

Versorgungsspannung führenden Leitungen ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine störarme Übertragung mittels der differentiellen Übertragung ausführbar ist oder alternativ eine wenig aufwendige, platzsparende Datenübertragung ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führt der Kommunikationskanal von einem im ersten Elektrogerät angeordneten Mittel zu einem aus der an die Leitungen angelegten

Versorgungsspannung gespeisten Mittel oder Weitspannungswandler, der das Mittel speist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausfall der Versorgungsspannung keine Datenübertragung ausführbar ist und somit die Sicherheit erhöht ist. Denn nur wenn eine Versorgungsspannung in korrekter Weise anliegt, ist eine Datenübertragung ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Gerät ein Mittel zum Senden und/oder Empfangen, insbesondere ein Mittel zum Auswerten, von Daten auf, wobei das Mittel aus der an die Leitungen angelegten Versorgungsspannung oder aus einem Weitspannungswandler, der aus der an die Leitungen angelegten Versorgungsspannung gespeist wird und das Mittel speist, versorgt wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausfall der Versorgungsspannung keine Datenauswertung oder Datendurchleitung ausgeführt wird und somit die Sicherheit erhöht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Überprüfung der Datenübertragung durch Senden von Daten von einem der Geräte zum anderen der Geräte und durch nachfolgendes Rücksenden derselben Daten, wobei die rückgesendeten Daten mit den gesendeten Daten verglichen werden. Von Vorteil ist dabei, dass nur bei korrekt übermittelten Daten auf eine korrekte elektrische Verbindung und Polung der elektrischen Schnittstelle geschlossen werden kann. Die korrekte Datenübertragung beweist also sozusagen die korrekte Ausführung und/oder Betätigung der Schnittstelle. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vom Mittel des zweiten Geräts eine vom zweiten Gerät umfasste Bremse gesteuert. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausfall der

Versorgungsspannung das Mittel ausfällt und somit die Bremse nicht ansteuerbar ist, also ein Lüften unterbleibt. Wichtige Merkmale bei dem System, insbesondere zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens, sind, dass das System ein erstes Gerät, ein zweites Gerät und einen

Kommunikationskanal aufweist, der das erste mit dem zweiten Gerät zum Datenaustausch verbindet, wobei das erste Gerät ein erstes Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Daten aufweist, wobei das zweite Gerät ein zweites Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Daten aufweist, wobei Leitungen für Versorgungsspannung vom ersten Gerät zum zweiten Gerät vorhanden sind, wobei im ersten Gerät eine steuerbare Spannungsquelle angeordnete ist, insbesondere eine Spannungsquelle mit wahlweise einer verschwindenden Spannung, einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung, wobei die steuerbare Spannungsquelle die Versorgungsspannung für das zweite

Kommunikationsmittel über die Leitungen liefert, insbesondere indem ein

Weitspannungsgleichrichter im zweiten Gerät aus den Leitungen versorgt ist und das zweite Kommunikationsmittel speist.

Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Sicherheit erreichbar ist, indem bei Ausfall oder Verpolung der Leitungen der Schnittstelle die Versorgungsspannung nicht mehr zur Verfügung steht und somit ein Lüften der Bremse verhindert ist oder ein vorgesehener Betrieb anderer

sicherheitsrelevanter Bauteile, die von der Versorgungsspannung versorgt sind oder zumindest deren Ansteuerung aus der Versorgungsspannung versorgt ist, nicht mehr ausführbar ist. Somit ist die Sicherheit erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Kommunikationsmittel ein Mittel zum Vergleichen der vom zweiten Kommunikationsmittel empfangenen Daten mit gespeicherten oder zuvor vom ersten Kommunikationsmittel ans zweite Kommunikationsmittel gesendeten Daten auf. Von Vorteil ist dabei, dass das Vergleichen die Sicherheit erhöht. Außerdem ist bei Ausfall des Mittels zum Vergleichen ebenfalls eine Erhöhung der Sicherheit erreichbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im zweiten Gerät eine Spule eines Elektromagneten, insbesondere einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse, in Reihe mit einem steuerbaren Schalter angeordnet, wobei die Reihenschaltung aus dem steuerbaren Schalter und der Spule aus den Leitungen elektrisch versorgt ist, also die von der steuerbaren Spannungsquelle gelieferte

Versorgungsspannung an der Reihenschaltung anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass somit die Sicherheit erhöht ist, weil fürs Lüften der Bremse funktionsrelevanten Bauteile nicht mehr versorgt sind, wenn eine Verpolung, also beispielsweise falsche Verdrahtung, der Schnittstelle ausgeführt ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Gerät ein Umrichter und das zweite Gerät ein Elektromotor, insbesondere Bremsmotor, wobei der Umrichter dem Motor mit elektrischer Leistung über Leistungsversorgungsleitungen, insbesondere für Starkstrom, versorgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsansteuersignale vom Umrichter über den Kommunikationskanal an den Motor übertragbar sind und somit der Kommunikationskanal nicht nur zur bei Inbetriebnahme anfänglichen Überprüfung der

Schnittstellenverdrahtung sondern auch zum regulären Betrieb verwendbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die am steuerbaren Schalter abfallende Spannung erfasst und überwacht. Von Vorteil ist dabei, dass der Schalter überwacht wird und dabei mit einem jeweiligen Sollwert verglichen wird. Bei Ausfall ist somit ein Lüften der Bremse verhinderbar, indem nicht nur das Ansteuersignal für den Schalter sondern auch die

Versorgungsspannung weggenommen oder zumindest auf den ersten Wert reduziert wird, so dass die Bremse nicht mehr lüftbar ist, da dann das von der Bremsspule erzeugte Magnetfeld eine zu schwache Kraft auf die Ankerscheibe der Bremse ausübt und somit die auf die

Ankerscheibe gegengerichtet wirkende Federkraft überwiegt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der durch den steuerbaren Schalter fließende elektrische Strom erfasst und überwacht. Von Vorteil ist dabei wiederum, dass der Schalter überwacht wird und dabei mit einem jeweiligen Sollwert verglichen wird. Bei Ausfall ist somit ein Lüften der Bremse verhinderbar, indem nicht nur das Ansteuersignal für den Schalter sondern auch die Versorgungsspannung weggenommen oder zumindest auf den ersten Wert reduziert wird, so dass die Bremse nicht mehr lüftbar ist, da dann das von der Bremsspule erzeugte Magnetfeld eine zu schwache Kraft auf die Ankerscheibe der Bremse ausübt und somit die auf die Ankerscheibe gegengerichtet wirkende Federkraft überwiegt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem mit Signalleitungen und

Leistungsleitungen schematisch skizziert.

In der Figur 2 sind die Signalleitungen und die damit verbundenen, motorseitigen und umrichterseitigen elektronischen Schaltungen schematisch näher dargestellt.

Wie in den Figuren gezeigt, führen Leistungsleitungen von der Endstufe des Umrichters zum Elektromotor M und speisen somit dessen Statorwicklungen. Auf dieses Weise ist der als Drehstrommotor ausgeführte Elektromotor M vom Umrichter speisbar und seine Drehzahl mittels des Umrichters regelbar.

Außerdem weist der Elektromotor M eine elektromagnetisch betätigbare Bremse auf, die eine Bremsspule 26 umfasst, bei deren Bestromung die Bremse lüftbar ist, wenn die an der

Bremsspule einen kritischen Spannungswert, beispielsweise einen Wert zwischen 12 Volt und 15 Volt, übersteigt.

Wenn nur eine Spannung an der Bremsspule 26 anliegt, die kleiner ist als dieser kritische Spannungswert, lüftet die Bremse noch nicht sondern verbleibt im eingefallenen Zustand, wodurch eine erhöhte Sicherheit erreichbar ist.

Die Bremse ist in Wirkverbindung mit der Rotorwelle des Motors M, so dass die Drehbewegung der Rotorwelle bei eingefallener Bremse abbremsbar ist.

Die Versorgungsleitung 24V/7.5V für die Bremse des Motors und die Masseleitung GND sind vom Umrichter aus zum Motor geführt.

Im Umrichter, also in der umrichterseitigen Signalelektronik 20, sind zwei steuerbare Schalter angeordnet, mit welchem ein Abtrennen der Versorgungsleitung 24V/7.5V von der

Spannungsversorgung ausführbar ist. Bei Schließen des ersten Schalters ist die

Versorgungsleitung 24V/7.5V mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, welche einen ersten Gleichspannungswert aufweist, insbesondere 7,5 Volt. Bei Schließen des zweiten Schalters ist die Versorgungsleitung 24V/7.5V mit dem positiven Pol einer weiteren Gleichspannungsquelle verbunden, welche einen zweiten Gleichspannungswert, der größer ist als der erste Gleichspannungswert, aufweist, insbesondere 20 Volt.

Von der Versorgungsleitung 24V/7.5V ist die Bremsspule mit Strom versorgbar. Diese

Stromzufuhr wird über den steuerbaren Schalter, insbesondere steuerbaren Halbleiterschalter, gesteuert.

Fehlerhafte elektrische Verbindungen werden durch die Erfindung erkennbar. Erfindungsgemäß wird zunächst nur der erste Gleichspannungswert mittels der

Versorgungsleitung 24V/7.5V und der Masseleitung GND der Bremsspule 26 zugeführt.

Die Bremse ist derart ausgeführt, dass dieser erste Gleichspannungswert derart niedrig ist, dass ein Lüften der Bremse vermieden ist. Erst ab einem kritischen Spannungswert, der zwischen dem ersten und dem zweite n Gleichspannungswert liegt, wird die Bremse gelüftet, insbesondere also auch bei Anlegen des zweiten Gleichspannungswertes. Somit ist also auch bei einer Verpolung oder sonstigen fehlerhaften Verschaltung und gleichzeitig fehlerhafterweise durchlegiertem steuerbaren Schalter 24 kein Lüften der Bremse bewirkt, solange der erste Gleichspannungswert wirksam ist.

Nach Zuführen des ersten Gleichspannungswerts wird die motorseitige Signalelektronik 21 mit elektrischer Energie aus der Versorgungsleitung 24V/7.5V und der Masseleitung GND versorgt, wobei diese Leitungen zur Versorgung eines Weispannungswandlers 25dienen, aus welchem ein Mittel zur Datenauswertung versorgt ist, das somit zum Datenaustausch über die Datenleitungen (Data+, Data-) bereit ist. Auf diese Weise ist eine Informationsübermitteldung von der motorseitigen Signalelektronik 21 an die umrichterseitige Signalelektronik 20 ermöglicht. Bei Verpolung oder entsprechender fehlerhafter Verschaltung ist eine solche Datenübermittlung schon allein deshalb nicht möglich, weil der Weitspanungswandler 25 selbst nicht korrekt versorgt ist und somit auch nicht das Mittel zur Datenauswertung 23. Der

Weitspannungswandler 25 ermöglicht den Betrieb des Mittels 23 zur Datenauswertung unabhängig vom Wert der Versorgungsspannung, insbesondere also ist der Betrieb

aufrechterhaltbar beim als Versorgungsspannung anliegenden ersten und zweiten

Gleichspannungswert. Die Datenleitungen (Data+, Data-) verbinden das Mittel zur Datenauswertung 23 mit dem Mittel zur Datenauswertung 22, welches in der umrichterseitigen Signalelektronik 20 angeordnet ist. Somit ist eine differentielle Datenübertragung ermöglicht und somit eine fehlerarme

Datenübertragung.

Nach erfolgreicher Informationsübertragung wird der zweite Gleichspannungswert angelegt und somit eine zum Lüften der Bremse ausreichend hohe Versorgungsspannung der Bremsspule 26 zur Verfügung gestellt, wenn der steuerbare Schalter 24 geschlossen ist. Bei geöffnetem Schalter 24 ist keine Versorgung der Bremsspule ausführbar und somit auch kein Lüften der Bremse. Über die Datenleitungen werden im späteren Betrieb die mittels eines Sensors erfassten Werte der Winkellage der Rotorwelle des Motors übertragen. Somit dienen die Datenleitungen zwar anfangs dem Verpolungsschutz, weil sie das Mittel 23 vor Verpolung schützen, aber später dienen sie der Übertragung der Winkelinformation. Über den durch die Datenleitungen gebildeten Datenübertragungskanal sind auch vom

Umrichter aus an die motorseitige Signalelektronik 21 Steuerinformationen übertragbar.

Nur wenn die Datenübertragung nach Einschalten und Anlegen des ersten

Gleichspannungswerts erfolgreich ausgeführt und ausgewertet wurde, also auch das Mittel 22 zur Auswertung korrekte Funktion aufweist, ist ein Aufschalten der zweiten

Gleichspannungswertes als Versorgungsspannung ausführbar und somit erst dann ein Lüften der Bremse veranlassbar. Also ist bei Fehlfunktion eines Teils ein Lüften der Bremse somit verhindert. Das Mittel zur Datenauswertung 22 und das Mittel zur Datenauswertung 23 ist jeweils als Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Daten ausgeführt. Wenn die Versorgungsspannung über die Versorgungsleitung 24V/7.5V nicht zur Verfügung steht, ist also auch kein Senden und/oder Empfangen von Daten beim zweiten Gerät ausführbar. Somit ist bei Ausfall eines der Mittel 22 und 23 kein Lüften der Bremse möglich und daher die

Sicherheit erhöht.

Die in Figur 2 dargestellten Schalter im ersten Gerät, also in dem die umrichterseitige

Signalelektronik 21 umfassenden Gerät, wie Umrichter, fungieren zusammen mit den beiden Gleichspannungsquellen von 7,5 V und 24 V insgesamt als steuerbare Spannungsquelle. Die Ansteuerung dieser steuerbaren Spannungsquelle erfolgt durch das Mittel zur

Datenauswertung 22. Denn nach erfolgreicher Datenüberprüfung werden die Schalter derart betätigt, dass die steuerbare Spannungsquelle ausgangsseitig die höhere Spannung zur Verfügung stellen, insbesondere also 24V. Beispielsweise wird die Überprüfung der Daten dadurch ausgeführt, dass zunächst erste Daten vom Mittel 22 gesendet werden über den Kommunikationskanal an das Mittel 23. Wenn danach dieselben Daten zurückgesendet werden an das Mittel 22, wobei dies vom Mittel 22 überprüft wird, kann die Freigabe erteilt werden für eine Erhöhung der Versorgungsspannung, so dass dann auch eine aus der

Versorgungsspannung speisbare elektromagnetisch betätigbare Bremse lüftbar ist.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der vom steuerbaren

Schalter 24 durchgeleitete Strom und/oder eine an ihm abfallende Spannung erfasst und zur Überwachung der Funktion des Schalters 24 verwendet.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Datenübertragung anstatt auf separaten Datenleitungen mittels auf die Versorgungsleitung 24V/7.5V aufmodulierten Signalen ausgeführt. Somit ist ein geringer Verdrahtungsaufwand erreichbar und eine hohe Sicherheit gegen Verpolung.

Bezugszeichenliste

1 Signalleitungen

2 Leistungsversorgungsleitungen

3 Hybridkabel

20 umrichterseitige Signalelektronik

21 motorseitige Signalelektronik

22 Mittel zur Datenauswertung

23 Mittel zur Datenauswertung

24 steuerbarer Schalter, insbesondere steuerbarer Halbleiterschalter

25 Weitspannungswandler

26 Bremsspule

M Elektromotor

GND Masseleitung

Data+ erste Datenleitung

Data- zweite Datenleitung

24V/7.5V Versorgungsleitung