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Dokumentenidentifikation EP1489574 27.01.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001489574
Titel Schalt- oder Meldegerät zur Ausgabe von Nutzsignalen
Anmelder MOELLER GmbH, 53115 Bonn, DE
Erfinder Freyemuth, Thomas, 53505 Kalenbom, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 14.06.2004
EP-Aktenzeichen 040138497
EP-Offenlegungsdatum 22.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.01.2005
IPC-Hauptklasse G08B 25/14
IPC-Nebenklasse G08B 7/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein programmierbares, elektrisches Schalt- und/oder Meldegerät mit Anschluss an einen Schalter oder an ein Gerät der Steuerungstechnik, wobei vom Schalter oder vom Gerät der Steuerungstechnik ausführbare Funktionen oder einnehmbare Zustände das Gerät veranlassen, eine akustische und/oder optische Signalausgabe ("Nutzsignale") abzugeben.

In Kombination mit Schaltgeräten werden bisher für die Ausgabe von Nutzsignalen optische Meldelampen (statisch und blinkend), Textanzeigen und einfache akustische Töne, wie Hupen oder Sirenen eingesetzt. Als ein Beispiel einer Anordnung wird die Schrift DE 198 00 481 A1 genannt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Gerät anzugeben, mit dem Status- oder Ereignissignale eines Schalters oder eines Geräts der Steuerungstechnik automatisch auf akustischem und/oder auf optischem Wege abzugeben.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angeführten Kennzeichen gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen finden sich in den Unteransprüchen.

Der Kern der Erfindung ist ein Schalt- und/oder Meldegerät welches umfasst:

  • eine signalverarbeitende Intelligenz (z. B. einen Mikroprozessor);
  • mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete erste Schnittstelle (erste "Signalschnittstelle"), insbesondere eine Busschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von digitalen Signalen (beispielsweise von als erste "Meldesignale" bezeichnete Daten auf einem SPS-Bus);
  • eine, vorzugsweise nicht flüchtige Speichereinheit für die Speicherung benutzerdefinierter Daten oder Signale (diese werden im folgenden "Nutzsignale" genannt);
  • eine Einheit für die optische (beispielsweise über einen Bildschirm) und/oder die akustische Ausgabe (beispielsweise über einem Lautsprecher) von Nutzsignalen;
  • mindestens eine Programmierschnittstelle zur Kommunikation zwischen einer extemen Programmiereinheit und der signalverarbeitende Intelligenz;
  • mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete zweite Schnittstelle (im folgenden zweite "Signalschnittstelle") für den Empfang von Signalen, die gemeldet werden von einem Schalter, einem Meldegerät, oder einem Gerät der Steuerungstechnik, die jeweils ausführbaren Funktionen und oder einnehmbaren Zustände eines Schalters oder eines Meldegeräts zugeordnet sind (im folgenden zweite "Meldesignale");
wobei mit der Programmiereinheit jedem über die Signalschnittstelle dem Gerät übermittelbaren Meldesignale ein in der Speichereinheit gespeichertes Nutzsignal zuordbar sind und

wobei bei Eintreffen eines Meldesignals die Ausgabe des zugeordneten Nutzsignals erfolgt oder das zugeordnete Nutzsignal später abrufbar ist.

Die Erfindung findet Einsatz in Kombination mit Meldegeräten, Sensoren, Schaltgeräten, Motorschaltern und sonstigen technischen Anlagen.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass beliebige Töne, Tonfolgen oder gesprochenen Text in jeder Sprache mit oder ohne Kombination mit optischen Nutzsignalen ausgebbar ist. Akustische und optische (Lichtsäulen, Rundumwamlampen usw.) Nutzsignale sind kombinierbar. Die akustischen oder optischen Nutzsignale werden automatisch wiedergegeben. Vorzugsweise werden Tonfolge oder Texte verwendet. Sprachverständliche Status-, oder Zustandsmeldungen eines Gerätes oder einer Anlage erfolgen ausgelöst durch ein Ereignis im Schaltgerät (Schaltersignal). Auch die Abfrage und Wiedergabe durch einen Benutzer über ein Telefon ist möglich.

Anwendungsgeeignete Merkmale der Erfindung können folgende sein:

Ein von einem Meldesignal zur Ausgabe veranlasstes Nutzsignal kann zwischenspeicherbar sein.

Mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle ist als Busschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von digitalen Meldesignalen ausgebildet.

Mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle ist als Eingang für diskrete Meldesignale ausgebildet.

Ein zwischengespeichertes Nutzsignal kann für eine emeute Ausgabe aktivierbar sein.

Bei Eintreffen eines Meldesignals wird ein früher gespeichertes Nutzsignal überschrieben.

Die Speichereinheit kann als Flash-Speicher ausgebildet sein.

Jede Hardware-Schnittstelle kann als über Stecker steckbar ausgebildet sein.

Die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals erfolgt über eine akustische Wiedergabeeinheit, wobei die Ausgabe eines Nutzsignals auch als gesprochener Text erfolgen kann.

Die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals erfolgt über eine optische Wiedergabeeinheit.

Die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals erfolgt über einen Bildschirm als geschriebener Text.

Die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals kann gemeinsam in akustischer und in optischer Form erfolgen.

Die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals über eine Ausgabestation kann drahtlos übermittelbar sein.

Die von der Ausgabestation übermittelten Nutzsignale können in einer personenbezogenen Wiedergabeeinheit zu empfangen sein.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Nutzer selbst bestimmen kann, was ausgegeben wird. Er kann auch einfach jederzeit wieder Änderungen vornehmen.

Für den Einsatz wird das Gerät mit Nutzsignalen bestückt. Die Zuordnung von Schaltersignalen zu Nutzsignalen wird programmiert.

Für akustische Nutzsignale eignet sich besonders das WAV-Format. Das Format ist weit verbreitet und eignet sich daher vorrangig für die Erstellung, Übermittlung, Speicherung und Änderung von akustischen Meldungen. In diesem Format gibt es schon unzählige Erkennungssignale, Texte, Sprüche oder Geräusche (auch bekannt als jingle oder trailer). Die Werkzeuge zur Aufnahme, Wiedergabe, Speicherung und Bearbeitung dieser Meldungen sind auf einem PC leicht zu bewerkstelligen. Man benötigt dafür also kein gesondertes Programmiergerät.

Die akustischen Nutzsignale werden beispielsweise mit Hilfe eines PCs aufgenommen (beispielsweise mit Mikrofon) oder erzeugt (beispielsweise mit Synthesizer), (beispielsweise im WAV-Editor) bearbeitet, (beispielsweise auf Festplatte) archiviert, zusammengestellt und schließlich in den Flashspeicher des Geräts übertragen. Ähnlich kann zur Herstellung und Übertragung von optischen Nutzsignale vorgegangen werden. Es werden somit akustische und optische Bibliotheken angelegt.

Die Übertragung vom PC in den Speicher kann über eine serielle Schnittstelle erfolgen (beispielsweise RS232, USB, IrDa oder Funk/Bluetooth). Es werden mehrere unterschiedliche Nutzsignale abgelegt. Die Dauer eines Nutzsignals kann kurz sein, wenn die Größe des Flash-EPROMs begrenzt ist. Prinzipiell ist jedoch die Erfindung nicht auf Geräte mit kleinem Flash-EPROM begrenzt. Über die Programmierschnittstelle wird weiterhin die Zuordnung der gespeicherten Nutzsignale mit den Schaltersignalen vorgenommen.

Der externe PC als Programmier-Tool ist nach der Fertigstellung nicht mehr nötig. Das Gerät arbeitet dann selbstständig; die Nutzsignale bleiben auch bei Spannungsausfall im Flash-EPROM erhalten.

Ein Mikroprozessor im Gerät dient der Verwaltung der Schnittstellen, die Speicherung der Nutzsignale im Flash-EPROM, das Auslesen der entsprechenden Nutzsignale und die Steuerung der zugeordneten Wiedergabe der Nutzsignale über den jeweiligen Ausgabeweg (D/A-Wandlers, Filter, Verstärker, Lautsprecher, Telefonleitung, Bildschirm usw).

Die Auslösung eines Nutzsignals durch ein Schaltersignal erfolgt beispielsweise über eine Feldbus-Schnittstelle (von SPS, SUCONET, Leitsystem) oder über digitale Eingänge. Diese haben Anschluss zu Hilfsschaltern der Meldegeräte, zu Schaltgeräten, zu Motorschalter, zu Sensoren oder zu Anlageteilen.

Das Gerät kann optional mit einer Vielzahl von Schnittstellen versehen werden. Wichtig sind alle gängigen Schnittstellen (RS232, USB, IrDa, oder Funk/Bluetooth) zum PC (Laptop, Notebook), auch kabellose Schnittstellen und natürlich Feldbusschnittstellen, zur SPS oder zum Leitsystem einer Steuerungsanlage. Das Gerät sollte vorzugsweise industrietauglich sein, das heißt, es verfügt über entsprechenden EMV-Störsicherheit und sollte einen Mindeststandard bezüglich einer Schutzart erfüllen. Vorzugsweise wäre die Schutzart IP65 angemessen. Das bedeutet zum Beispiel, dass spritzwassergeschützte Lautsprecher verwendet werden.

Vorzugsweise kann die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals von einer Ausgabestation drahtlos übermittelbar sein. Die übermittelten Nutzsignale der Ausgabestation sollen von einer personenbezogenen optischen und/oder akustischen Wiedergabeeinheit zu empfangen sein. Beispielsweise könnte eine Wiedergabeeinheit in einer persönlichen Schutzeinrichtungen integriert sein, wie ein Ohrenschutz, der bei großen Lärmpegeln zu tragen ist. Die Übermittlung solcher drahtlosen Nutzsignale können individuell einer Person, bzw. deren Wiedergabeeinheit zugeordnet sein, z.B. einem Bildschirm an einen Kranführer oder einem Kopfhörer bei einem Gabelstapler-Fahrer. Die Übertragung sollte vorzugsweise per Funk erfolgen, Infrarottechnik ist dort möglich, wo keine Sichtbeeinträchtigung vorhanden ist.

Die Erfindung wird in einer einzigen Figur näher beschrieben. Diese zeigt im Einzelnen ein Blockschaltbild.

Die Figur zeigt das Schalt- und/oder Meldegerät.

Das Schalt- und/oder Meldegerät 100 umfasst:

  • eine signalverarbeitende Intelligenz µP (welches z. B. als Mikroprozessor ausgebildet ist);
  • eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle BS (eine erste "Signalschnittstellen"), insbesondere eine Busschnittstelle BS zum Senden und/oder Empfangen von digitalen Signalen (beispielsweise von Daten BE auf einem SPS-Bus, über den Schaltsignalen geleitet werden, das sind erste "Meldesignale" BE);
  • eine, vorzugsweise nicht flüchtige Speichereinheit S für die Speicherung benutzerdefinierter Daten oder Signale SE1 ... SE10 (diese werden im folgenden "Nutzsignale" genannt);
  • eine Einheit für die optische Ausgabe OS (beispielsweise über einen Bildschirm SCR oder über eine Wam- oder Meldeleuchte LE) und/oder die akustische Ausgabe NS (beispielsweise über einem Lautsprecher, Hupe, Sirene) von Nutzsignalen SE1 ... SE10;
  • mindestens eine Programmierschnittstelle PS zur Kommunikation zwischen einer extemen Programmiereinheit PC (z.B. als Personal Computer ausgebildet) und der signalverarbeitende Intelligenz µP;
  • eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle DS (eine zweite "Signalschnittstelle") für den Empfang von Signalen, die gemeldet werden von einem Schalter, einem Meldegerät, oder einem Gerät der Steuerungstechnik, die jeweils ausführbaren Funktionen und oder einnehmbaren Zuständen eines Schalters oder eines Meldegeräts zugeordnet sind (zweite "Meldesignale" ME1 ... ME8);
wobei mit der Programmiereinheit PC jedem über die Signalschnittstellen dem Gerät 100 übermittelbaren Meldesignale BE, ME1 ... ME8 ein in der Speichereinheit S gespeichertes Nutzsignal SE1 ... SE10 zuordbar sind

und wobei bei Eintreffen eines Meldesignals BE, ME1 ... ME8 die Ausgabe des zugeordneten Nutzsignals erfolgt oder das zugeordnete Nutzsignal später abrufbar ist.

Mehrere Beispiele der Erfindung werden tabellarisch dargestellt.

Beispiel I: Ausgabe von Nutzsignalen bei einer Positionslampe an einer Durchfahrtstür:

Zustand Positionsmelder

(Türschalter)
Stellung/Meldung optisches Nutzsignal akustisches Nutzsignal
TÜR geschlossen; Durchfahrt verboten Mittelstellung, Stellungsmeldung über digitalen Eingang, Meldung über BUS "Verkehr auf Gegenseite" rot blinkend Sprachtext: "Keine Durchfahrt" TÜR geschlossen, Durchfahrt möglich Mittelstellung, Stellungsmeldung über digitalen Eingang, Meldung über BUS "kein Verkehr auf Gegenseite" grün Dauerlicht Nutzsignal: Summton

(kein Sprachtext)
TÜR offen, Gegenverkehr verboten Stellung links, Stellungsmeldung über digitalen Eingang, Meldung über BUS "Verkehr auf Gegenseite gesperrt" gelb blinkend Nutzsignal: Hupe-Dauerton

(kein Sprachtext)
TÜR defekt Melder über BUS oder über digitalen Eingang: ,defekt' oder ,auf Störung' rot/gelb Dauerlicht Nutzsignal: intermittierende Hupe (kein Sprachtext)

Beispiel II: Ausgabe von Nutzsignalen bei einem Motorstarter:

Zustand Motorstarter Stellung/Meldung optisches Nutzsignal akustisches Nutzsignal AUS und betriebsbereit Meldung über BUS: "Netz o.k." gelb Dauerlicht Sprachtext: "Motor betriebsbereit" EIN und Normalbetrieb Meldung über BUS: "Motor läuft im Nennbereich" grün Dauerlicht Sprachtext: "Motor läuft normal" EIN und im Grenzbereich Meldung über BUS: "Motor läuft mit Überlast" grün/gelb blinkend Sprachtext: "Motor in Überlast" AUS nach Überlastabschaltung Meldung über BUS: "Netz o.k., Motor thermisch überlastet" rot blinkend Sprachtext: "Motor aus nach Überlast"

Beispiel III: Wiedergabe von Nutzsignalen über Fernabfrage am Beispiel Motorstarter

Zustand Motorstarter Stellung/Meldung optisches Nutzsignal akustisches Nutzsignal AUS und betriebsbereit wird jeweils nicht relevant Sprachtext: "Motor betriebsbereit" EIN und Normalbetrieb über digitale nicht relevant Sprachtext: "Motor im Dauerbetrieb" AUS nach Überlastabschaltung Schnittstelle geliefert nicht relevant Sprachtext: "Motor überlastet und abgeschaltet"

Die folgenden Bezugszeichen werden auch in Ergänzung zur Beschreibung angeführt. µP Intelligenz 100 Gerät 200 Schalter AE Ausgabe-Einheit AUDIO Wiedergabeeinheit BS Busschnittstelle D/A Digital-Analog-Wandler DS digitaler Eingang (Hardware-Schnittstelle) F Filter LE Leuchte ME1 ... ME8 diskrete Schaltersignal NS akustisches Nutzsignal (Lautsprecher, Kopfhörer) OS optisches Signal (Bildschirm, Meldeleuchte) FS drahtloses Signal (Funk, Infrarot) PC Programmiereinheit PS Programmierschnittstelle S Speichereinheit SCR Bildschirm SE1 ... SE10 Nutzsignale


Anspruch[de]
  1. Schalt- und/oder Meldegerät (100), welches umfasst:
    • eine signalverarbeitende Intelligenz (µP);
    • mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle (BS, DS), insbesondere eine Busschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von digitalen Signalen (BE) (erste "Meldesignale" (BE);
    • eine, vorzugsweise nicht flüchtige Speichereinheit (S) für die Speicherung benutzerdefinierter Daten oder Signale (SE1 ... SE10) (im folgenden "Nutzsignale" genannt);
    • eine Einheit für die optische Ausgabe (OS, SCR) und/oder die akustische Ausgabe (NS, LE) von Nutzsignalen (SE1 ... SE10);
    • mindestens eine Programmierschnittstelle (PS) zur Kommunikation zwischen einer extemen Programmiereinheit (PC) und der signalverarbeitende Intelligenz (µP);
    • mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle (BS, DS) (im folgenden "Signalschnittstelle") für den Empfang von Signalen, die gemeldet werden von einem Schalter, einem Meldegerät, oder einem Gerät der Steuerungstechnik und jeweils ausführbaren Funktionen und oder einnehmbaren Zustände zugeordnet sind (zweite "Meldesignale" ME1 ... ME8);
    wobei mit der Programmiereinheit (PC) jedem über die Signalschnittstelle dem Gerät übermittelbaren Meldesignale (BE, ME1 ... ME8) ein in der Speichereinheit (S) gespeichertes Nutzsignal (SE1 ... SE10) zuordbar sind

    und wobei

    bei Eintreffen eines Meldesignals (BE, ME1 ... ME8) die Ausgabe des zugeordneten Nutzsignals erfolgt

    oder das zugeordnete Nutzsignal später abrufbar ist.
  2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch ein Meldesignal (BE; ME1 ... ME8) ausgegebenes Nutzsignal (SE1 ... SE10) zwischenspeicherbar ist.
  3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle als Busschnittstelle (BS) zum Senden und/oder Empfangen von digitalen Meldesignalen (BE; ME1 ... ME8) ausgebildet ist.
  4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hardware- und softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle als Eingang (DS) für diskrete Meldesignale (ME1..ME8) ausgebildet ist.
  5. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischengespeichertes Nutzsignal (SE1 ... SE10) für eine erneute Ausgabe aktivierbar ist.
  6. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Eintreffen eines Meldesignals (BE; ME1 ... ME8) ein früher gespeichertes Nutzsignal (SE1 ... SE10) überschrieben wird.
  7. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (S) als Flash-Speicher ausgebildet ist.
  8. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hardware-Schnittstelle (BS, DS) als über Stecker steckbar ausgebildet ist.
  9. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals (SE1 ... SE10) über eine akustische Wiedergabeeinheit (AUDIO, NS) erfolgt.
  10. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals (SE1 ... SE10) über eine optische Wiedergabeeinheit (SCR, OS, LE) erfolgt.
  11. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals (SE1 ... SE10) gemeinsam in akustischer und in optischer Form erfolgt.
  12. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe mindestens eines Nutzsignals (SE1 ... SE10) über eine Ausgabestation (FS) drahtlos übermittelbar ist.
  13. Elektrisches Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Ausgabestation (FS) übermittelten Nutzsignale in einer personenbezogenen Wiedergabeeinheit zu empfangen sind.






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