KR102605076B1 - Relay safety system and robotic arm controller - Google Patents
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Abstract
본 발명은 릴레이, 급정지 장치, 트리거 검출 회로, 접착점 검출 회로 및 전원 차단 회로를 포함하는 릴레이 안전 시스템을 제공한다. 급정지 장치는 급정지 신호를 생성한다. 트리거 검출 회로는 릴레이 및 급정지 장치에 연결되어 급정지 신호를 트리거 신호로 전환한다. 접착점 검출 회로는 트리거 검출 회로 및 릴레이에 연결되어 접착점 신호를 생성하고, 트리거 신호 및 접착점 신호에 따라 전원 차단 신호를 생성한다. 전원 차단 회로는 급정지 장치, 릴레이 및 접착점 검출 회로에 연결되어 전원 차단 신호를 접수하고, 전원 차단 신호에 따라 릴레이 전원을 차단한다. The present invention provides a relay safety system including a relay, an emergency stop device, a trigger detection circuit, a glue point detection circuit, and a power cutoff circuit. An emergency stop device generates an emergency stop signal. The trigger detection circuit is connected to the relay and sudden stop device to convert the sudden stop signal into a trigger signal. The glue point detection circuit is connected to the trigger detection circuit and the relay to generate a glue point signal, and generates a power cut signal according to the trigger signal and the glue point signal. The power cut-off circuit is connected to the emergency stop device, relay, and adhesive point detection circuit to receive a power cut signal and cuts off the relay power according to the power cut signal.
Description
본 발명은 기계전기 설비의 컨트롤러에 관한 것으로, 특히 기계암 컨트롤러 및 릴레이 안전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to controllers of mechanical and electrical equipment, and particularly to mechanical arm controllers and relay safety systems.
릴레이(relay)는 기계암, 기계설비 또는 기타 기계전기 설비 등 자동 제어 시스템 분야에서 광범위하게 응용된다. 그러나 릴레의 기계 접점은 사용하는 온도 및 전기 조건 등 요소에 따라, 상시 오픈 접점과 공통 접점이 같이 붙어버려 접착점 또는 흡착 고정상태를 형성하게 한다. Relays are widely applied in the field of automatic control systems, such as mechanical arms, mechanical equipment, or other mechanical and electrical equipment. However, in relay mechanical contacts, depending on factors such as temperature and electrical conditions, the normally open contacts and common contacts are stuck together to form an adhesive point or adsorption fixation state.
대만 제M472196호 실용신안에서 회로 유닛을 제어하는 설계를 통해 제어 시스템이 경보를 발생하도록 트리거하고 제어 시스템을 다시 구동하지 못하도록 하는 릴레이 접점 고장 검출 시스템을 개시하였다. 또 하나의 실시예로, 회로 유닛을 보호하는 것을 통해 내부 제어 저전압 전력을 차단하였다. 따라서, 해당 실용신안에서는 릴레이의 상태를 수시로 검출하고, 내부 제어 저전압 전원전력을 차단하는 것을 통해 고전압 전력을 차단하지만, 단독적으로 내부 저전압 전력 및 고전압 전력의 전달 경로를 차단할 수 없다. 그러나 상기 실용신안에서 두개의 릴레이 중 하나에서 접점 이상이 발생할 때 바로 경보를 울려서 그 다음 구동을 금지하고, 직접적으로 릴레이의 전원을 차단할 수 없다. 또한, 두개의 릴레이가 동시에 이상이 발생할 경우에 대하여, 상기 실용신안은 해결하는 교시를 주지 않았다. Taiwan's utility model No. M472196 discloses a relay contact failure detection system that triggers the control system to generate an alarm and prevents the control system from running again through a design that controls the circuit unit. In another embodiment, the internal control low voltage power is cut off by protecting the circuit unit. Therefore, in the utility model, the status of the relay is detected at any time and the high-voltage power is blocked by blocking the internally controlled low-voltage power supply, but the transmission path of the internal low-voltage power and high-voltage power cannot be blocked independently. However, in the above utility model, when a contact error occurs in one of the two relays, an alarm is immediately sounded to prohibit further operation, and the power of the relay cannot be directly cut off. In addition, the utility model did not provide instructions for solving the case where two relays malfunction at the same time.
중국 제CN101427335CN호 특허출원에서는 커패시턴스 소자의 충전 규격으로 릴레이의 상태를 판단하는 전원 제어 장치 및 릴레이의 이상 검출 방법에 대해 개시하였다. The Chinese patent application No. CN101427335CN discloses a power control device that determines the state of the relay based on the charging standard of the capacitance element and a relay abnormality detection method.
중국 제CN109215113A호 특허출원에서는 릴레이 내부에 제어부를 설치하고, 상기 제어부는 고장 검출부 및 전환 제어부를 포함하는 릴레이 장치를 개시하였고, 이러한 방식은 릴레이 구조를 다시 설계하고 제어부를 증설해야 하기 때문에, 부피가 일반 릴레이보다 크고, 제한적인 공간의 컨트롤러 내부에 설치하는데 불리하다. In the Chinese patent application No. CN109215113A, a relay device is disclosed in which a control unit is installed inside the relay, and the control unit includes a fault detection unit and a switching control unit. This method requires redesigning the relay structure and expanding the control unit, so it is bulky. It is larger than a regular relay and is disadvantageous in installing it inside a controller with limited space.
상기 문제점들을 참조하여, 본 발명의 하나의 목적은, 릴레이에 접점 이상이 발생하면 릴레이의 관련 전원을 차단하여 릴레이의 사용 안전성을 향상하는 릴레이 안전 시스템 및 릴레이 안전 시스템을 이용한 기계암 컨트롤러를 제공하는데 있다. With reference to the above problems, one object of the present invention is to provide a relay safety system that improves the safety of use of the relay by blocking the related power of the relay when a contact error occurs in the relay, and a mechanical arm controller using the relay safety system. there is.
본 발명에 따른 릴레이 안전 시스템은, 릴레이, 급정지 장치, 트리거 검출 회로, 접착점 검출 회로 및 전원 차단 회로를 포함한다. 급정지 장치는 급정지 신호를 생성한다. 트리거 검출 회로는 릴레이 및 급정지 장치에 연결되어 급정지 신호를 트리거 신호로 전환한다. 접착점 검출 회로는 트리거 검출 회로 및 릴레이에 연결되어 릴레이가 생성한 접착점 신호를 검출하고, 트리거 신호 및 접착점 신호에 따라 전원 차단 신호를 생성한다. 전원 차단 회로는 급정지 장치, 릴레이 및 접착점 검출 회로에 연결되고, 전원 차단 신호를 수신하고, 전원 차단 신호에 따라 릴레이 전원을 차단한다. The relay safety system according to the present invention includes a relay, an emergency stop device, a trigger detection circuit, an adhesive point detection circuit, and a power cutoff circuit. An emergency stop device generates an emergency stop signal. The trigger detection circuit is connected to the relay and sudden stop device to convert the sudden stop signal into a trigger signal. The adhesive point detection circuit is connected to the trigger detection circuit and the relay, detects the adhesive point signal generated by the relay, and generates a power cut signal according to the trigger signal and the adhesive point signal. The power cutoff circuit is connected to the emergency stop device, relay and adhesive point detection circuit, receives the power cut signal, and cuts off the relay power according to the power cut signal.
본 발명은 릴레이 안전 시스템을 포함하는 기계암 컨트롤러를 제공한다. The present invention provides a mechanical arm controller including a relay safety system.
따라서, 본 발명의 릴레이 안전 시스템 및 릴레이 안전 시스템을 이용한 기계암 컨트롤러는, 급정지 장치가 생성한 급정지 신호를 통해 트리거 검출 회로가 접착점 검출 회로를 구동하여 릴레이에 접점 이상이 발생하는지 판단하도록 하고, 접점 이상이 발생하면 전원 차단 회로를 통해 릴레이의 관련 전원을 차단하여 릴레이 사용 안전성을 높이고, 또한, 급정지 장치는 릴레이가 접점 이상이 있는지를 발견하여 릴레이 사용 신뢰성을 높일 수 있다. Therefore, the relay safety system of the present invention and the mechanical arm controller using the relay safety system have the trigger detection circuit drive the adhesive point detection circuit through the sudden stop signal generated by the sudden stop device to determine whether a contact point abnormality occurs in the relay, When a contact abnormality occurs, the relay's related power is cut off through a power cutoff circuit to increase the safety of relay use. In addition, the emergency stop device can detect whether the relay has a contact abnormality and increase the reliability of relay use.
관련 릴레이 안전 시스템의 상세한 구조, 특징 및 제조방법은 하기의 실시예에 따라 설명한다, 그러나 이해해야 할 것은, 하기 설명의 실시예 및 도면은 예시적인 설명일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하는데 이용되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 릴레이 안전 시스템의 구성 블록 사시도이다.
도 2는 도 1 중의 릴레이 안전 시스템에서 이어지는 하드 회로도이다. The detailed structure, features and manufacturing method of the relevant relay safety system are explained according to the following examples, but it should be understood that the examples and drawings in the following description are only illustrative and are not used to limit the scope of the present invention. It doesn't work.
1 is a perspective block diagram of the relay safety system of the present invention.
FIG. 2 is a hard circuit diagram following the relay safety system in FIG. 1.
하기에서 여러 실시예 및 도면을 결합하여 본 발명의 기술내용 및 특징들에 대해 상세히 설명한다. 본 명세서에서 언급한 “연결” 또는 “전기 연결”의 용어는 정상적인 전기적 도통 또는 연결을 의미할 뿐, 청구범위를 한정하는 의미가 아니다. 또한, 명세서 내용에서 언급된 “고 입력” 또는 “저 입력”, “고 출력” 또는 “저 출력” 등 전기적 신호의 준위 또는 계급을 형용하는 용어는 정상적으로 전기적 신호를 형성하는 고/저 기준의 예시적 용어일 뿐, 청구범위를 한정하는 의미가 아니다. Below, the technical content and features of the present invention will be described in detail by combining various examples and drawings. The terms “connection” or “electrical connection” mentioned in this specification only mean normal electrical conduction or connection and are not meant to limit the scope of the claims. In addition, terms that describe the level or class of electrical signals, such as “high input” or “low input”, “high output” or “low output”, mentioned in the specification are examples of high/low standards that normally form electrical signals. It is only a descriptive term and is not meant to limit the scope of the claims.
본 발명의 기술적 특징을 상세히 설명하기 위하여, 이하에서 실시예를 예로, 도면과 결합하여 설명한다. In order to explain the technical features of the present invention in detail, the following describes embodiments as examples in conjunction with the drawings.
도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 릴레이 안전 시스템(10)은 기계암 컨트롤러 또는 기타 릴레이가 필요한 환경에 사용된다. As shown in FIG. 1, the relay safety system 10 of the present invention is used in mechanical arm controllers or other environments that require relays.
릴레이 안전 시스템(10)은, 릴레이(11), 급정지 장치(13), 트리거 검출 회로(15), 접착점 검출 회로(17) 및 전원 차단 회로(19)를 포함한다. 릴레이(11)는 코일(111), 상시 오픈 접점(113), 상시 오프 접점(115) 및 공통 접점(117)을 포함한다. 급정지 장치(13)는 급정지 신호를 생성한다. 트리거 검출 회로(15), 접착점 검출 회로(17) 및 전원 차단 회로(19)는 회로판(미도시)에 설치된다. The relay safety system 10 includes a relay 11, an emergency stop device 13, a trigger detection circuit 15, an adhesive point detection circuit 17, and a power cutoff circuit 19. The relay 11 includes a coil 111, a normally open contact 113, a normally off contact 115, and a common contact 117. The emergency stop device 13 generates an emergency stop signal. The trigger detection circuit 15, the adhesive point detection circuit 17, and the power cutoff circuit 19 are installed on a circuit board (not shown).
트리거 검출 회로(15)는 릴레이(11)의 코일(111) 및 급정지 장치(13)에 연결되고, 급정지 신호를 수신한다. 접착점 검출 회로(17)는 트리거 검출 회로(15) 및 릴레이(11)의 상시 오프 접점(115)에 연결되고, 급정시 신호 및 릴레이(11)의 접점 신호에 따라 전원 차단 신호를 생성한다. 전원 차단 회로(19)는 접착점 검출 회로 회로(17), 릴레이(11) 및 급정지 장치(13)에 연결되고, 전원 차단 신호에 따라 릴레이(11)의 전원을 차단한다. The trigger detection circuit 15 is connected to the coil 111 of the relay 11 and the emergency stop device 13, and receives an emergency stop signal. The adhesive point detection circuit 17 is connected to the trigger detection circuit 15 and the always-off contact point 115 of the relay 11, and generates a power cut-off signal according to the emergency signal and the contact signal of the relay 11. The power cut-off circuit 19 is connected to the adhesive point detection circuit 17, the relay 11, and the emergency stop device 13, and cuts off the power of the relay 11 according to the power cut signal.
정상 상태에서 전원을 공급하여 작동하면, 릴레이(11)는 상시 오픈 접점(113)과 공통 접점(117)을 통해 전력을 부하에 공급하도록 한다. 이때, 상시 오프 접점(115)과 공통 접점(117)은 끊어지고, 연통되지 않는다. 정상 상태에서 전원을 차단하여 작동하면, 릴레이(11)의 상시 오프 접점(115)과 공통 접점(117)은 도통되고, 상시 오픈 접점(113)과 공통 접점(117)은 차단되어 연통되지 않고, 전력을 공급하여 부하가 걸리도록 할 수 없다. 부하(30)는 기계암 컨트롤러의 기타 회로 또는 모터 등이다. When operating by supplying power in a normal state, the relay 11 supplies power to the load through the normally open contact 113 and the common contact 117. At this time, the always-off contact point 115 and the common contact point 117 are disconnected and do not communicate with each other. When operating with the power turned off in a normal state, the normally-off contact point 115 and the common contact point 117 of the relay 11 are conducted, and the normally-open contact point 113 and the common contact point 117 are blocked and do not communicate, It is not possible to supply power and allow the load to be applied. The load 30 is other circuits or motors of the mechanical arm controller.
릴레이(11)에 이상이 발견될 때, 릴레이(11)의 상시 오픈 접점(113)과 공통 접점(117)은 모두 연통되면, 즉, 상시 오픈 접점(113)과 공통 접점(117)은 흡착 고정 또는 접착 상태이고, 마찬가지로, 상시 오프 접점(115)과 공통 접점(117)은 연결되지 않은 상태를 나타내면, 릴레이(11)는 효과적으로 부하에 공급되는 전력을 차단할 수 없다. When an abnormality is found in the relay 11, the normally open contact point 113 and the common contact point 117 of the relay 11 are both in communication, that is, the normally open contact point 113 and the common contact point 117 are adsorbed and fixed. Or, in the adhesive state, similarly, if the always-off contact 115 and the common contact 117 are not connected, the relay 11 cannot effectively block the power supplied to the load.
이러한 이상 상태에서, 본 발명은 트리거 검출 회로(15)를 통해 급정지 신호의 상태를 검출하고, 트리거 검출 회로(15)에서 급정지 신호가 검출되면, 트리거 검출 회로(15)에서 급정지 신호를 트리거 신호로 전환하고, 트리거 신호를 접착점 검출 회로(17)에 전송한다. 접착점 검출 회로(17)은 트리거 신호에 따라 작동하여, 릴레이(11)의 접점 상태를 검출한다. In this abnormal state, the present invention detects the state of the sudden stop signal through the trigger detection circuit 15, and when the sudden stop signal is detected in the trigger detection circuit 15, the sudden stop signal is converted into a trigger signal in the trigger detection circuit 15. switch, and transmit a trigger signal to the adhesive point detection circuit 17. The adhesive point detection circuit 17 operates in accordance with the trigger signal to detect the contact state of the relay 11.
본 실시예에서, 접착점 검출 회로(17)은 상시 오프 접점(115)의 작동 상태를 검출하고, 급정지 신호가 있으면서 상시 오프 접점(115)와 공통 접점(117)이 차단된 경우, 릴레이의 상시 오픈 접점에 흡착 고정 또는 접착된 상태의 이상 상태임을 나타내고, 이상 상태는 접착점이라 칭하고, 잇달아 접착점 검출 회로(17)는 전원 차단 신호를 생성하여, 전원 차단 회로(19)가 전원 차단 신호에 따라 릴레이(11)의 전원을 차단하여, 검사 및 수리 등 작업을 진행할 수 있도록 한다. In this embodiment, the adhesive point detection circuit 17 detects the operating state of the normally-off contact point 115, and when there is an emergency stop signal and the normally-off contact point 115 and the common contact point 117 are blocked, the normally-off contact point 115 and the common contact point 117 are blocked. It indicates an abnormal state of being adsorbed, fixed or glued to an open contact point, and the abnormal state is called an adhesive point. The adhesive point detection circuit 17 subsequently generates a power cut-off signal, and the power cut circuit 19 responds to the power cut signal. Accordingly, the power to the relay 11 is turned off so that work such as inspection and repair can be performed.
또한, 급정지 신호가 있지만, 상시 오프 접점(115)과 공통 접점(117)이 연결 상태이면, 릴레이(11)이는 여전히 정상임을 나타낸다. Additionally, if there is an emergency stop signal, but the normally-off contact point 115 and the common contact point 117 are connected, it indicates that the relay 11 is still normal.
본 실시예에서, 전원 차단 회로(19)는 제1 스위치 유닛(191) 및 제2 스위치 유닛(193)을 포함한다. 제1 스위치 유닛(19)은 제1 전원(VS1)및 급정지 장치(13)에 연결되고, 전원 차단 신호에 따라 급정지 장치(13)에 공급되는 전력을 차단한다. 제2 스위치 유닛(193)은 제2 전원(VS2) 및 상시 오픈 접점(113)에 연결되고, 전원 차단 신호에 따라 릴레이(11)의 상시 오픈 접점(113)에 공급되는 전력을 차단하고, 릴레이(11)에 관련 전원을 차단함으로써 전원 차단의 목적을 이룬다. In this embodiment, the power cutoff circuit 19 includes a first switch unit 191 and a second switch unit 193. The first switch unit 19 is connected to the first power source (V S1 ) and the emergency stop device 13, and cuts off the power supplied to the emergency stop device 13 according to a power cut signal. The second switch unit 193 is connected to the second power source (V S2 ) and the normally open contact point 113, and blocks the power supplied to the normally open contact point 113 of the relay 11 according to the power cut signal, The purpose of power cutoff is achieved by cutting off the relevant power supply to the relay (11).
상기 정상 상태가 연속되는 경우, 접착점 검출 회로(17)가 상시 오프 접점(115)과 공통 접점(117)이 차단된 상태이면, 흡착 고정 또는 접착 생태가 이미 해제되었음을 나타내고, 따라서, 릴레이(11)는 정상적이고 전원 차단 신호를 생성하지 않는다. When the normal state continues, if the adhesive point detection circuit 17 is in a state where the normally-off contact point 115 and the common contact point 117 are blocked, it indicates that the adsorption fixation or adhesion ecology has already been released, and therefore, the relay 11 ) is normal and does not generate a power-off signal.
도 2에서 도시한 바와 같이, 도 2는 도 1의 실시예를 연속하고 있지만, 차이점은 2개의 릴레이(11)를 사용하는데 있다. 다시 말하면, 기타 실시예에서, 릴레이의 수량은 3개 또는 3개 이상으로 더 많을수도 있다. As shown in Figure 2, Figure 2 continues the embodiment of Figure 1, but the difference lies in the use of two relays 11. In other words, in other embodiments, the number of relays may be three or more.
급정지 장치(13)는 퓨즈(131) 및 퓨즈에 연결된 급정지 스위치 유닛(133)을 포함한다. 급정지 스위치 유닛(133)이 급정지 신호를 생성 또는 트리거하지만, 기타 실시예에서, 급정지 장치(13)는 기타 소자 또는 전자 회로를 통해 급정지 신호를 생성할 수 있다. The emergency stop device 13 includes a fuse 131 and an emergency stop switch unit 133 connected to the fuse. Although the emergency stop switch unit 133 generates or triggers an emergency stop signal, in other embodiments, the emergency stop device 13 may generate the emergency stop signal through other elements or electronic circuitry.
트리거 검출 회로(15)는 보호 유닛(151), 제1 연산 증폭기(OPA1) 및 제2 연산 증폭기(OPA2)를 포함한다. 접착점 검출 회로(17)는 제1 N채널 트랜지스터(N-MOSFET)(Q1)를 포함하고, 트리거 신호에 따라 작동한다. 전원 차단 회로(19)는 광 결합기(195), 제2 N채널 트랜지스터(Q2), 제1 P채널 트랜지스터(P-MOSFET)(Q3), 제2 P채널 트랜지스터(Q4) 및 출력 보호 유닛(197)을 포함한다. 그 중, 제1 스위치 유닛(191) 및 제2 스위치 유닛(192)은 각각 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)이다. The trigger detection circuit 15 includes a protection unit 151, a first operational amplifier (OPA1), and a second operational amplifier (OPA2). The adhesive point detection circuit 17 includes a first N-channel transistor (N-MOSFET) (Q1) and operates according to a trigger signal. The power cutoff circuit 19 includes an optical coupler 195, a second N-channel transistor (Q2), a first P-channel transistor (P-MOSFET) (Q3), a second P-channel transistor (Q4), and an output protection unit (197). ) includes. Among them, the first switch unit 191 and the second switch unit 192 are a first P-channel transistor (Q3) and a second P-channel transistor (Q4), respectively.
입력 보호 유닛(151)은 급정지 장치(13)의 출력단(VD)(즉, 급정지 장치(13)의 급정지 스위치 유닛(133)) 및 제1 연산 증폭기(OPA1)의 반전 입력단에 전기 연결되고, 제1 연산 증폭기(OPA1)의 비반전 입력단은 제1 전원(VS1)에 전기 연결되고, 제1 연산 증폭기(OPA1)의 출력단은 제2 연산 증폭기(OPA2)의 반전 입력단에 전기 연결된다. 제2 연산 증폭기(OPA2)의 비반전 입력단은 제1 전원(VS1)에 전기 연결된다. 제2 연산 증폭기(OPA2)의 출력단은 제1 N채널 트랜지스터(Q1)의 게이트(gate) 전극에 전기 연결되고, 제1 N채널 트랜지스터(Q1)의 소스(source) 전극은 접지단에 연결된다. 제1 N채널 트랜지스터(Q1)의 드레인(drain) 전극은 릴레이의 상시 오프 접점(115), 제1 전원(VS1), 제2 N채널 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극 및 제1 P채널 트랜지스터(Q3)의 게이트 전극에 전기 연결된다. 제2 N채널 트랜지스터(Q2)의 소스 전극은 접지단에 연결된다. 제1 P채널 트랜지스터(Q3)의 소스 전극은 제1 전원(VS1)에 전기 연결되고, 출력 보호 유닛(197)은 제1 P채널 트랜지스터(Q3)의 드레인 전극 및 급정지 장치(13)의 입력단, 즉, 급정지 장치(13)의 퓨즈(131)에 연결된다. 광 결합기(195)의 1차측 회로는 제1 전원(VS1) 및 제2 N채널 트랜지스터(Q2)의 드레인 전극에 연결되고, 광 결합기(195)의 2차측 회로는 제2 전원(VS2)및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 게이트 전극에 연결된다. 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 소스 전극은 제2 전원(VS2)에 연결되고, 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 드레인 전극은 릴레이(11)의 상시 오픈 접점(113)에 연결된다. 급정지 장치(13)의 출력단(VD)는 릴레이(11)의 코일(111)에 전기 연결된다. The input protection unit 151 is electrically connected to the output terminal (V D ) of the sudden stop device 13 (i.e., the sudden stop switch unit 133 of the sudden stop device 13) and the inverting input terminal of the first operational amplifier (OPA1), The non-inverting input terminal of the first operational amplifier (OPA1) is electrically connected to the first power source (V S1 ), and the output terminal of the first operational amplifier (OPA1) is electrically connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier (OPA2). The non-inverting input terminal of the second operational amplifier (OPA2) is electrically connected to the first power supply (V S1 ). The output terminal of the second operational amplifier (OPA2) is electrically connected to the gate electrode of the first N-channel transistor (Q1), and the source electrode of the first N-channel transistor (Q1) is connected to the ground terminal. The drain electrode of the first N-channel transistor (Q1) is the always-off contact point 115 of the relay, the first power source (V S1 ), the gate electrode of the second N-channel transistor (Q2), and the first P-channel transistor ( It is electrically connected to the gate electrode of Q3). The source electrode of the second N-channel transistor (Q2) is connected to the ground terminal. The source electrode of the first P-channel transistor (Q3) is electrically connected to the first power source (V S1 ), and the output protection unit 197 is connected to the drain electrode of the first P-channel transistor (Q3) and the input terminal of the sudden stop device 13. , That is, it is connected to the fuse 131 of the emergency stop device 13. The primary circuit of the optical coupler 195 is connected to the first power source (V S1 ) and the drain electrode of the second N-channel transistor (Q2), and the secondary circuit of the optical coupler 195 is connected to the second power source (V S2 ) and is connected to the gate electrode of the second P-channel transistor (Q4). The source electrode of the second P-channel transistor (Q4) is connected to the second power source (V S2 ), and the drain electrode of the second P-channel transistor (Q4) is connected to the normally open contact point 113 of the relay 11. The output terminal (V D ) of the emergency stop device 13 is electrically connected to the coil 111 of the relay 11.
본 실시예에서, 입력 보호 유닛(151) 및 출력 보호 유닛(197)은 같은 구성이고, 다이오드 및 과도 전도 다이오드를 포함하고, 따라서, 입력 보호 유닛(151) 및 출력 보호 유닛(197)을 설치하여 제2 전원(VS2) 및 제1 전원(VS1)의 연결 오류로 인한 전력 공급 시스템(즉, 제2 전원(VS2) 및 제1 전원(VS1)의 전력 공급 환경)에서 발생하는 손상을 방지한다. In this embodiment, the input protection unit 151 and the output protection unit 197 have the same configuration and include a diode and a transient conduction diode, and therefore the input protection unit 151 and the output protection unit 197 are installed to Damage occurring in the power supply system (i.e., the power supply environment of the second power source (V S2 ) and the first power source (V S1 ) due to connection errors of the second power source (V S2 ) and the first power source (V S1 ) prevent.
일반적인 상태 또는 정상적인 전력 공급 상태에서, 릴레이(11)의 상시 오픈 접점(113)은 공통 접점(117)에 연결되고, 상시 오프 접점(115)은 열리고, 부하에 전원을 공급하도록 한다. 이때, 급정지 장치(13)가 작동 또는 트리거 하지 않으면, 급정지 장치(13)는 제1 연산 증폭기(OPA1)의 반전 입력단에 고출력을 제공하고, 제1 연산 증폭기(OPA1)의 출력단은 저출력이 되게 하고, 제2 연산 증폭기(OPA2)의 출력은 고출력이고, 따라서, 제1 N채널 트랜지스터(Q1)는 도통 상태이고, 즉, 제1 N채널 트랜지스터(Q1)의 드레인 전극-소스 전극이 도통되어, 제1 N채널 트랜지스터(Q1)의 드레인 전극은 저출력이 되게 하고, 이때, 제2 N채널 트랜지스터(Q2), 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 게이트 전극은 저입력이고, 제2 N채널 트랜지스터(Q2)가 차단되도록 하고, 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)는 도통되게 하여, 지속적으로 릴레이(11)에 전력을 공급한다. In a normal state or normal power supply state, the normally open contact 113 of the relay 11 is connected to the common contact 117, and the normally off contact 115 is open to supply power to the load. At this time, if the sudden stop device 13 does not operate or trigger, the sudden stop device 13 provides high output to the inverting input terminal of the first operational amplifier (OPA1), and the output terminal of the first operational amplifier (OPA1) has low output. , the output of the second operational amplifier (OPA2) is high output, and therefore, the first N-channel transistor (Q1) is in a conducting state, that is, the drain electrode-source electrode of the first N-channel transistor (Q1) is conducted, 1 The drain electrode of the N-channel transistor (Q1) has low output, and at this time, the gate electrodes of the second N-channel transistor (Q2), the first P-channel transistor (Q3), and the second P-channel transistor (Q4) have low input. , the second N-channel transistor (Q2) is blocked, and the first P-channel transistor (Q3) and the second P-channel transistor (Q4) are made conductive, thereby continuously supplying power to the relay 11.
급정지 장치(13)가 작동하거나 트리거 될 경우, 급정지 장치(13)는 제1 연산 증폭기(OPA1)의 반전 입력단에 저출력을 공급하여 제1 연산 증폭기(OPA1)의 출력단은 고출력으로 되게 하고, 제2 연산 증폭기(OPA2)의 출력은 저출력이고 제1 N채널 트랜지스터(Q1)가 차단되도록 하고, 또한, 릴레이(11)의 상시 오프 접점(115)은 공통 접점(117)에 연결되고, 다시 말하면 릴레이(11)는 정상 상태이고, 따라서, 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)는 도통 상태이고, 계속하여 릴레이에 전력을 공급할 수 있다. When the sudden stop device 13 operates or is triggered, the sudden stop device 13 supplies low output to the inverting input terminal of the first operational amplifier (OPA1) so that the output terminal of the first operational amplifier (OPA1) becomes high output, and the second operational amplifier (OPA1) supplies low output. The output of the operational amplifier (OPA2) is low output and the first N-channel transistor (Q1) is blocked, and the always-off contact 115 of the relay 11 is connected to the common contact 117, that is, the relay ( 11) is in a normal state, and therefore, the first P-channel transistor (Q3) and the second P-channel transistor (Q4) are in a conducting state and can continue to supply power to the relay.
급정지 장치(13)가 작동하거나 트리거 될 경우, 급정지 장치(13)는 제1 연산 증폭기(OPA1)의 반전 입력단에 저출력을 공급하여 제1 연산 증폭기(OPA1)의 출력단은 고출력으로 되게 하고, 제2 연산 증폭기(OPA2)의 출력은 저출력이고, 제1 N채널 트랜지스터(Q1)는 차단되고, 릴레이(11)의 상시 오프 접점(115)는 공통 접점(117)에 연결되지 않고, 상시 오픈 접점(113)과 공통 접점(117) 사이에 접착 상태가 나타났음을 의미하고, 즉 릴레이(11)는 이상 상태이고, 이때, 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 N채널 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극은 고입력이고, 제2 N채널 트랜지스터(Q2)가 도통되게 하여, 광 결합기(195)가 작동하도록 하고, 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 게이트 전극은 고입력이고, 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)는 차단(또는 미도통) 상태로 되게 하여, 제2 전원(VS2) 및 제1 전원(VS1)의 전송 경로를 차단한다. When the sudden stop device 13 operates or is triggered, the sudden stop device 13 supplies low output to the inverting input terminal of the first operational amplifier (OPA1) so that the output terminal of the first operational amplifier (OPA1) becomes high output, and the second operational amplifier (OPA1) supplies low output. The output of the operational amplifier (OPA2) is low output, the first N-channel transistor (Q1) is blocked, the normally-off contact 115 of the relay 11 is not connected to the common contact 117, and the normally-open contact 113 ) means that an adhesion state has appeared between the common contact point 117, that is, the relay 11 is in an abnormal state, and at this time, the gate electrodes of the first P-channel transistor (Q3) and the second N-channel transistor (Q2) are The input is high, the second N-channel transistor (Q2) is conducted, so that the optical coupler 195 operates, the gate electrode of the second P-channel transistor (Q4) is high input, and the first P-channel transistor (Q3) is input. ) and the second P-channel transistor (Q4) are in a blocked (or non-conductive) state to block the transmission paths of the second power source (V S2 ) and the first power source (V S1 ).
전원 차단 회로(19)에서, 광 결합기(195)는 제1 전원(VS1)을 통해 제2 P채널 트랜지스터(Q4)의 게이트 전극 전압을 제어하여, 전원 차단 회로(19)가 제1 P채널 트랜지스터(Q3) 및 제2 P채널 트랜지스터(Q4)을 효과적으로 동기 전환하도록 한다. 또한, 광 결합기(195)는 제1 전원(VS1) 및 제2 전원(VS2)를 효과적으로 격리시켜, 제1 전원(VS1) 및 제2 전원(VS2)이 상호 영향 주는 것을 방지한다. In the power cut-off circuit 19, the optical coupler 195 controls the gate electrode voltage of the second P-channel transistor (Q4) through the first power source (V S1 ), so that the power cut-off circuit 19 is connected to the first P-channel transistor. The transistor (Q3) and the second P-channel transistor (Q4) are effectively switched in synchronization. In addition, the optical coupler 195 effectively isolates the first power source (V S1 ) and the second power source (V S2 ), preventing the first power source (V S1 ) and the second power source (V S2 ) from influencing each other. .
따라서, 본 발명의 릴레이 안전 시스템은 급정지 장치의 급정지 신호를 통해 급정지 요청을 주고, 트리거 검출 회로 및 접착점 검출 회로를 통해 릴레이에 이상이 없는지, 즉 접착 문제가 없는지 판단하고, 이상 상태가 있을 경우, 전원 차단 회로를 이용하여 전체 릴레이의 관련 전원을 차단한다. 기계암 컨트롤러는 릴레이 안전 시스템을 통해 릴레이의 전원을 차단하여, 기계암에 대해 수리, 유지보수 또는 릴레이 교체를 진행할 수 있다. Therefore, the relay safety system of the present invention issues a sudden stop request through an emergency stop signal from the emergency stop device, determines whether there is an abnormality in the relay, that is, an adhesion problem, through a trigger detection circuit and an adhesive point detection circuit, and, if an abnormal condition exists, determines whether there is an abnormality in the relay. , use a power cutoff circuit to cut off the related power of the entire relay. The mechanical arm controller can de-energize the relay through the relay safety system to perform repairs, maintenance, or relay replacement on the mechanical arm.
상술한 실시예 설명을 통해, 해당 분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 릴레이 안전 시스템의 하드웨어 구성의 기술 및 목적을 이해할 수 있다, 따라서, 상기 연산 증폭기 및 트랜지스터(N채널 트랜지스터 또는 P채널 트랜지스터)에 관련된 구성은 하드웨어에서 수량 또는 로직 소자에 대한 배치를 바꾸는 것을 통해 같은 기술 및 목적을 이룰 수 있다. 그러므로 실시예에서 설명한 연산 증폭기 및 트랜지스터는 본 실시예의 설명일 뿐, 권리범위를 한정하는 것이 아니다. Through the description of the above-described embodiments, those skilled in the art can understand the technology and purpose of the hardware configuration of the relay safety system of the present invention. Accordingly, the operational amplifier and transistor (N-channel transistor or P-channel transistor) Related configurations can achieve the same technology and purpose by changing the quantity or arrangement of logic elements in hardware. Therefore, the operational amplifier and transistor described in the embodiment are only a description of the present embodiment and do not limit the scope.
10 - 릴레이 안전 시스템
11 - 릴레이
111 - 코일
113 - 상시 오픈 접점
115 - 상시 오프 접점
117 - 공통 접점
13 - 급정지 장치
131 - 퓨즈
133 - 급정지 스위치 유닛
15 - 트리거 검출 장치
151 - 입력 보호 유닛
17 - 접착점 검출 장치
19 - 전원 차단 회로
191 - 제1 스위치 유닛
193 - 제2 스위치 유닛
195 - 광 결합기
197 - 출력 보호 유닛
30 - 부하
OPA1 - 제1 연산 증폭기
OPA2 - 제2 연산 증폭기
Q1 - 제1 N채널 트랜지스터
Q2 - 제2 N채널 트랜지스터
Q3 - 제1 P채널 트랜지스터
Q4 - 제2 P채널 트랜지스터
VS1 - 제1 전원
VS2 - 제2 전원
VD - 출력단 10 - Relay safety system
11 - relay
111 - coil
113 - Normally open contact
115 - normally off contact
117 - Common contact
13 - Emergency stop device
131 - Fuse
133 - Emergency stop switch unit
15 - trigger detection device
151 - Input protection unit
17 - Adhesion point detection device
19 - Power cut circuit
191 - first switch unit
193 - second switch unit
195 - Optical combiner
197 - Output protection unit
30 - load
OPA1 - first operational amplifier
OPA2 - second operational amplifier
Q1 - first N-channel transistor
Q2 - Second N-channel transistor
Q3 - first P-channel transistor
Q4 - Second P-channel transistor
V S1 - primary power source
V S2 - second power source
V D – output stage
Claims (9)
급정지 신호를 생성하는 급정지 장치;
상기 릴레이 및 상기 급정지 장치에 연결되고, 상기 급정지 신호를 트리거 신호로 전환하는 트리거 검출 회로;
상기 트리거 검출 회로 및 상기 릴레이에 연결되고, 상기 릴레이가 생성하는 접점 신호를 검출하고, 상기 트리거 신호 및 상기 접점 신호에 따라 전원 차단 신호를 생성하는, 접착점 검출 회로; 및
상기 급정지 장치, 상기 릴레이 및 상기 접착점 검출 회로에 연결되고, 상기 전원 차단 신호를 수신하고, 상기 전원 차단 신호에 따라 상기 릴레이의 전원을 차단하는 전원 차단 회로;
를 포함하고,
상기 전원 차단 회로는 제1 스위치 유닛 및 제2 스위치 유닛을 포함하고, 상기 제1 스위치 유닛은 상기 급정지 장치 및 제1 전원에 전기적 연결되고, 상기 제2 스위치 유닛은 상기 릴레이의 상시 오픈 접점 및 제2 전원에 전기적 연결되고, 상기 전원 차단 회로는 전원 차단 신호에 따라 제1 스위치 유닛 및 제2 스위치가 오프 상태에 있도록 하는, 릴레이 안전 시스템. relay;
An emergency stop device that generates an emergency stop signal;
a trigger detection circuit connected to the relay and the emergency stop device and converting the emergency stop signal into a trigger signal;
an adhesive point detection circuit connected to the trigger detection circuit and the relay, detecting a contact signal generated by the relay, and generating a power cut-off signal according to the trigger signal and the contact signal; and
a power cutoff circuit connected to the emergency stop device, the relay, and the adhesive point detection circuit, receiving the power cutoff signal, and turning off power to the relay according to the power cutoff signal;
Including,
The power cutoff circuit includes a first switch unit and a second switch unit, the first switch unit is electrically connected to the emergency stop device and the first power source, and the second switch unit includes a normally open contact point of the relay and a second switch unit. 2. A relay safety system electrically connected to a power source, wherein the power cut-off circuit causes the first switch unit and the second switch to be in an off state in response to a power cut signal.
상기 전원 차단 회로는 광 결합기 및 트랜지스터를 포함하고, 상기 광 결합기의 1차측 회로는 상기 제1 전원 및 상기 전원 차단 회로의 트랜지스터에 연결되고, 상기 광 결합기의 2차측 회로는 상기 제2 전원 및 상기 제2 스위치 유닛에 연결되고, 상기 전원 차단 회로는 상기 전원 차단 신호에 따라 상기 전원 차단 회로의 트랜지스터가 도통되도록 제어하는, 릴레이 안전 시스템. According to paragraph 1,
The power blocking circuit includes an optical coupler and a transistor, the primary circuit of the optical coupler is connected to the first power source and the transistor of the power blocking circuit, and the secondary circuit of the optical coupler is connected to the second power source and the transistor. A relay safety system connected to a second switch unit, wherein the power cut-off circuit controls the transistor of the power cut-off circuit to conduct according to the power cut signal.
상기 접착점 검출 회로는 상시 릴레이의 상시 오프 접점, 상기 트리거 검출 회로 및 상기 전원 차단 회로에 연결되고, 상기 트리거 신호에 따라 오프되는 트랜지스터를 포함하는, 릴레이 안전 시스템. According to paragraph 2,
The adhesive point detection circuit is connected to the always-off contact of the always-on relay, the trigger detection circuit, and the power cut-off circuit, and includes a transistor that is turned off according to the trigger signal.
상기 접착점 검출 회로가 상기 트리거 신호를 수신하지 않으면, 상기 접착점 검출 회로의 트랜지스터는 도통되는, 릴레이 안전 시스템. According to paragraph 3,
If the stick point detection circuit does not receive the trigger signal, the transistor of the stick point detection circuit conducts.
상기 전원 차단 회로는, 상기 제1 스위치 유닛 및 급정지 장치에 연결되는 제1 출력 보호 유닛을 포함하는, 릴레이 안전 시스템. According to paragraph 1,
The relay safety system wherein the power cut-off circuit includes a first output protection unit connected to the first switch unit and an emergency stop device.
상기 트리거 검출 회로는 제1 연산 증폭기 및 제2 연산 증폭기를 포함하고,
상기 제1 연산 증폭기의 반전 입력단은 급정지 장치에 전기 연결되고, 상기 제1 연산 증폭기의 비반전 입력단은 상기 제1 전원에 전기 연결되며, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단은 상기 제2 연산 증폭기의 반전 입력단에 전기 연결되고, 상기 제2 연산 증폭기의 비반전 입력단은 상기 제1 전원에 전기 연결되며, 상기 제2 연산 증폭기의 출력단은 상기 접착점 검출 회로에 전기 연결되는, 릴레이 안전 시스템. According to paragraph 1,
The trigger detection circuit includes a first operational amplifier and a second operational amplifier,
The inverting input terminal of the first operational amplifier is electrically connected to an emergency stop device, the non-inverting input terminal of the first operational amplifier is electrically connected to the first power supply, and the output terminal of the first operational amplifier is electrically connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier. A relay safety system electrically connected to an input terminal, wherein a non-inverting input terminal of the second operational amplifier is electrically connected to the first power source, and an output terminal of the second operational amplifier is electrically connected to the adhesive point detection circuit.
상기 트리거 검출 회로는, 상기 급정지 장치 및 상기 제1 연산 증폭기의 반전 입력단에 전기 연결되는 입력 보호 유닛을 포함하는, 릴레이 안전 시스템. According to clause 6,
The trigger detection circuit includes an input protection unit electrically connected to the emergency stop device and an inverting input terminal of the first operational amplifier.
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|---|---|---|---|
| KR1020210115472A KR102605076B1 (en) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Relay safety system and robotic arm controller |
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Legal Events
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