特許 7549071 特に電気的及び／又は電子的負荷の監視されたスイッチオンのための安全スイッチングデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】特に電気的及び／又は電子的負荷の監視されたスイッチオンのための安全スイッチングデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01H 47/00 20060101AFI20240903BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01H47/00 C

H01H9/54 B

H01H9/54 C

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023073945

(22)【出願日】2023-04-28

(65)【公開番号】P2023165647

(43)【公開日】2023-11-16

【審査請求日】2023-08-25

(31)【優先権主張番号】10 2022 110 812.0

(32)【優先日】2022-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】594070612

【氏名又は名称】フェニックス コンタクト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｔａｃｔ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ｆｌａｃｈｓｍａｒｋｔｓｔｒａｓｓｅ ８， Ｄ－３２８２５ Ｂｌｏｍｂｅｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヘンリー ペーター

(72)【発明者】

【氏名】フェリクス フランケ

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４７５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－９１３３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ４７／００

Ｈ０１Ｈ ９／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に電気的及び／又は電子的負荷（２００）の監視されたスイッチオンのための安全スイッチングデバイス（１０）であって、
それぞれに活性化信号が印加可能な第１の入力（９１）及び第２の入力（１０１）と、
前記電気的負荷（２００）のエネルギー供給のために電源電圧を印加するように設計された第３の入力（１３１）と、
試験電圧供給デバイス（２０）と、
前記電気的負荷（２００）の接続のために設計された出力（１３２）であって、前記第３の入力（１３１）と前記出力（１３２）との間に負荷電流経路（１３０）が延びる、出力（１３２）と、
それぞれが、励磁コイル（６１，７１）と、常閉接点（６３，７３）と、常開接点（６４，７４）と、共通の中間端子（６５，７５）と、を備える第１の切り替えスイッチ（６０）及び第２の切り替えスイッチ（７０）であって、前記第１の切り替えスイッチ（６０）及び前記第２の切り替えスイッチ（７０）は、それぞれの前記共通の中間端子（６５，７５）によって互いに電気的に接続されており、前記第１の切り替えスイッチ（６０）及び前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記常開接点（６４，７４）は、前記負荷電流経路（１３０）内で互いに直列に配置されている、第１の切り替えスイッチ（６０）及び第２の切り替えスイッチ（７０）と、
を備え、
前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記励磁コイル（６１）は、前記第１の入力（９１）に電気的に接続された第１の制御電流経路（９０）内に配置されており、前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記常閉接点（６３）は、第１の診断回路（３０）内に配置されており、
前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記励磁コイル（７１）は、前記第２の入力（１０１）に電気的に接続された第２の制御電流経路（１００）内に配置されており、前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記常閉接点（７３）は、第２の診断回路（３１）内に配置されており、前記第１の診断回路（３０）及び前記第２の診断回路（３１）は、前記試験電圧供給デバイス（２０）に並列に接続されており、
第１の診断電流検出デバイス（４０）が、前記第１の診断回路（３０）に割り当てられ、前記第１の診断回路（３０）が前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記常閉接点（６３）によって閉じられた場合にのみ第１の制御信号を供給するように設計されており、
第２の診断電流検出デバイス（５０）が、前記第２の診断回路（３１）に割り当てられ、前記第２の診断回路（３１）が前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記常閉接点（７３）によって閉じられた場合にのみ第２の制御信号を供給するように設計されており、
前記第２の入力（１０１）に電気的に接続可能な第１の制御可能な短絡デバイス（８０）が設けられており、
前記第１の入力（９１）に電気的に接続可能な第２の制御可能な短絡デバイス（１１０）が設けられており、
前記第１の短絡デバイス（８０）は、前記第２の入力に印加された第１の活性化信号に応答して、前記第２の診断電流検出デバイス（５０）が、前記第１の活性化信号の印加後に、前記第２の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記励磁コイル（６１）を短絡するよう、設計されており、
前記第２の短絡デバイス（１１０）は、前記第１の入力（９１）に印加された第２の活性化信号に応答して、前記第１の診断電流検出デバイス（４０）が、前記第２の活性化信号の印加後に、前記第１の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記励磁コイル（７１）を短絡するよう、設計されている、安全スイッチングデバイス（１０）。

【請求項2】

前記第１の診断電流検出デバイス（４０）及び前記第２の診断電流検出デバイス（５０）は、それぞれ１つの光カプラ（４１，４２；５１，５２）を備える、請求項１に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項3】

前記試験電圧供給デバイス（２０）は変圧器（２２）を備える、請求項１又は２に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項4】

前記変圧器（２２）は、一次側でＤＣ／ＡＣコンバータ（２１）又はＡＣ／ＡＣコンバータに、二次側でＡＣ／ＤＣコンバータ（２３）に、それぞれ接続されている、請求項３に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項5】

前記第１の短絡デバイス（８０）は、前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記励磁コイル（６１）を短絡するためのスイッチング素子（８１）と、前記所定の期間を定義するためにサイズ決めされたＲＣ素子（８２，８４）とを備え、前記第２の短絡デバイス（１１０）は、前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記励磁コイル（７１）を短絡するためのスイッチング素子（１１１）と、前記所定の期間を定義するためにサイズ決めされたＲＣ素子（１１２，１１４）とを備える、請求項１に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項6】

前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記励磁コイル（６１）に直列に接続され、前記第１の制御電流経路（９０）を開閉するように設計された第１のスイッチング素子（１８０）と、
前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記励磁コイル（７１）に直列に接続され、前記第２の制御電流経路（１００）を開閉するように設計された第２のスイッチング素子（１９０）と、
前記第１のスイッチング素子（１８０）及び前記第２のスイッチング素子（１９０）を閉じるように、しかも、前記第１及び第２の活性化信号、始動信号、並びに、前記第１及び第２の制御信号が同時に論理回路に印加される場合にのみ閉じるように設計された論理回路（１７０）と、
を更に備え、
前記第１の短絡デバイス（８０）は、前記第２の診断電流検出デバイス（５０）が、前記第２のスイッチング素子（１９０）が閉じた後、依然として所定の期間中、前記第２の制御信号を供給する場合にのみ、前記第１の切り替えスイッチ（６０）の前記励磁コイル（６１）を短絡するよう、設計されており、
前記第２の短絡デバイス（１１０）は、前記第１の診断電流検出デバイス（４０）が、前記第１のスイッチング素子（１８０）が閉じた後、依然として所定の期間中、前記第２の制御信号を供給する場合にのみ、前記第２の切り替えスイッチ（７０）の前記励磁コイル（７１）を短絡するよう、設計されている、請求項１に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項7】

前記論理回路（１７０）は、前記第１のスイッチング素子（１８０）を、及び時間遅延して前記第２のスイッチング素子（１９０）を、あるいはその逆に、閉じるよう設計されている、請求項６に記載の安全スイッチングデバイス。

【請求項8】

前記第１の短絡デバイス（８０）は、前記第２の診断電流検出デバイス（５０）の前記出力に電気的に接続された第１の端子と、前記第２の入力（１０１）に電気的に接続された第２の端子と、を備える更なるスイッチング素子（８５）を備え、
前記第２の短絡デバイス（１１０）は、前記第１の診断電流検出デバイス（４０）の前記出力に電気的に接続された第１の端子と、前記第１の入力（１０１）に電気的に接続された第２の端子と、を備える更なるスイッチング素子（１１５）を備える、請求項６に記載の安全スイッチングデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に監視されたスイッチオンあるいは電源電圧への電気的及び／又は電子的負荷の接続のための、安全スイッチングデバイスに関する。安全スイッチングデバイスは、好ましくは、工業的な自動化されたプロセス制御システムにおいて使用され得る。

【背景技術】

【0002】

安全スイッチングデバイスは、特に、不具合の発生の際に、操作員を負傷及び健康障害から保護し、機器の損傷又は破壊を阻止するべく、電気的及び／又は電子的負荷を安全な状態へ移行させるか、又は、それらを完全にスイッチオフするために用いられる。安全スイッチングデバイスの確実な動作を保証することを可能とするために、そのような安全スイッチングデバイスは、例えば、少なくとも１つの負荷電流経路において２つのスイッチング素子を互いに直列に接続することによって、冗長に構築されている。負荷電流経路が両方のスイッチング素子によって閉じられる場合にのみ、電気的及び／又は電子的負荷は、スイッチオンされるか又は電源電圧に接続され得る。通常、単相又は多相の負荷は、安全スイッチングデバイスを介して、単相又は多相の電源電圧に接続され得る。既定の動作を保証することを可能とするために、特にスイッチング素子は、その機能性について監視されなければならない。スイッチング素子が、マイクロコントローラとして設計された評価及び制御ユニットの助けを借りて監視されることが、知られている。

【0003】

特許文献１から、電気的負荷の安全なスイッチオフのための、そのような安全スイッチングデバイスが、知られている。公知の安全スイッチングデバイスは、とりわけ、互いに直列に配置された２つの切り替えスイッチを備え、これらの切り替えスイッチは電力供給経路に割り当てられており、当該電力供給経路を介して電気的負荷が電源電圧に接続されるか又はこれから切り離され得る。マイクロコントローラとして設計された評価及び制御ユニットは、規定の時刻に、特に負荷への電流供給経路が閉じられる前に、機能試験を実行するために用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】欧州特許第１８６９６８７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の根底にある課題は、強制駆動されない切り替えスイッチの機能性を、信頼性が高く費用効果の高い方法で監視することができる、安全スイッチングデバイスを提供することである。

【0006】

本発明の核となる着想は、それによって不具合の検出の際に、特にスイッチオンあるいは電気的負荷の電源電圧への接続のための始動プロセスが中止され得る、安全スイッチングデバイスを創作する点に見ることができる。このために、好ましくは、始動プロセス中に、例えば２つの強制駆動されない切り替えスイッチ、特にそれらの常閉接点の機能性が、マイクロコントローラを使用することなく監視され得る。ブレイク接点とも呼ばれる常閉接点は、それぞれ別個の診断回路内に配置されており、診断回路は、試験電圧に対して並列に接続されている。切り替えスイッチの常開接点又はメイク接点は、負荷回路において互いに直列に配置されている。好ましくは、切り替えスイッチを制御及び監視するために、好ましくは論理回路を実装する回路構成が使用され、論理回路は、例えばオーム抵抗器、半導体スイッチ及びコンデンサのような、能動的な及び場合によっては受動的な、個別の電気部品のみを備える。なお、切り替えスイッチは、例えば切り替えリレーとして設計され得る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した技術課題は、請求項１の特徴によって解決される。有利な発展形態は、下位請求項の主題である。

【0008】

それによれば、特に監視されたスイッチオンあるいは電源電圧への電気的及び／又は電子的負荷の接続のための、安全スイッチングデバイスが創作される。安全スイッチングデバイスは、好ましくは、それぞれ活性化信号が印加可能又は供給可能である、第１及び第２の入力を備えることができる。活性化信号は、トランスデューサからのセンサ信号、又は、例えば、励磁コイルへの通電のために用いられる電源電圧であることができる。

【0009】

更に、安全スイッチングデバイスは、電気的及び／又は電子的負荷へのエネルギー供給のための電源電圧を印加可能又は供給可能である、第３の入力を備えることができる。電源電圧は、直流電圧又は交流電圧であり得る。

【0010】

更に、安全スイッチングデバイスは、好ましくは直流電圧を送給する試験電圧供給デバイスを備えることができる。安全スイッチングデバイスは、電気的及び／又は電子的負荷が接続可能な出力を有することができ、第３の入力と出力との間には負荷電流経路が延びる。

【0011】

既にこの時点で、多相の電気的負荷を接続するための複数の出力と、多相の電源電圧を印加するための複数の第３の入力とを設けることもでき、それらの間に、それぞれ負荷電流経路が延びることに留意されたい。このようにして、単相又は多相の電気的負荷が、安全スイッチングデバイスに接続され得る。

【0012】

安全スイッチングデバイスは、更に、第１及び第２の切り替えスイッチを備えることができ、その各々は、励磁コイル、常閉接点、常開接点、及び、ルートとも呼ばれる共通の中間端子を備える。２つの切り替えスイッチは、例えば切り替えリレーとして設計され得る。

【0013】

第１の切り替えスイッチ及び第２の切り替えスイッチは、好ましくは、それぞれの共通の中間端子によって、互いに電気的に接続されている。このようにして、第１及び第２の切り替えスイッチの常開接点は、負荷電流経路において互いに直列に配置されている。第１の切り替えスイッチの励磁コイルは、第１の入力に電気的に接続された第１の制御電流経路内に配置されており、一方、第１の切り替えスイッチの常閉接点は、第１の診断回路内に配置されている。第２の切り替えスイッチの励磁コイルは、第２の入力に電気的に接続された第２の制御電流経路内に配置されており、一方、第２の切り替えスイッチの常閉接点は、第２の診断回路内に配置されている。第１の診断回路及び第２の診断回路は、試験電圧供給デバイスに並列に接続されている。

【0014】

安全スイッチングデバイスは、更に、第１の診断電流検出デバイスを備えることができ、これは、第１の診断電流回路に割り当てられているか、又は、これと作動接続状態にある。それは、第１の診断回路が第１の切り替えスイッチの常閉接点によって閉じられている場合にのみ、第１の制御信号を供給するように設計されている。したがって、第１の制御信号は、第１の診断回路内を診断電流が流れていることを伝達する。

【0015】

更に、第２の診断電流検出デバイスが設けられることができ、これは、第２の診断回路に割り当てられているか、又は、これと作動接続状態にある。それは、第２の診断回路が第２の切り替えスイッチの常閉接点によって閉じられている場合にのみ、第２の制御信号を供給するように設計されている。したがって、第２の制御信号は、第２の診断回路内を診断電流が流れていることを伝達する。

【0016】

安全スイッチングデバイスは、更に、第２の入力に電気的に接続可能な、第１の制御可能な短絡デバイスを備えることができる。更に、第１の入力に電気的に接続可能な、第２の制御可能な短絡デバイスが設けられ得る。好ましくは、第１の短絡デバイスは、第２の入力に印加された第１の活性化信号に応答して、第２の診断電流検出デバイスが、第１の活性化信号の印加後に、第２の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、第１の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するよう、設計されている。第２の短絡デバイスは、第１の入力に印加された第２の活性化信号に応答して、第１の診断電流検出デバイスが、第２の活性化信号の印加後に、第１の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、第２の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するよう、設計され得る。

【0017】

この機構のおかげで、安全スイッチングデバイスは、始動プロセスの開始と共に、すなわち、第１及び第２の入力に、それぞれ、例えば電源電圧のような活性化信号が印加された時点で、切り替えスイッチの監視を開始する。監視は、マイクロコントローラを使用することなく実行されることに留意されたい。

【0018】

好ましくは、第１及び第２の診断電流検出デバイスは、それぞれ光カプラを備える。

【0019】

ポテンシャルフリーの試験電圧を送給することを可能とするために、試験電圧供給デバイスは、変圧器を備えることができ、当該変圧器は、一次側でＤＣ／ＡＣコンバータ又はＡＣ／ＡＣコンバータに、二次側でＡＣ／ＤＣコンバータに、それぞれ接続され得る。ＤＣ／ＡＣコンバータは、好ましくは、外部の直流電圧源に接続されるであろう。

【0020】

有利な構成では、第１の短絡デバイスが、第１の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するためのスイッチング素子と、所定の期間を規定する時定数を有するＲＣ素子とを備えることが意図される。同様に、第２の短絡デバイスは、第２の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するためのスイッチング素子と、所定の期間を規定する時定数を有するＲＣ素子とを備えることができる。ＲＣ素子は、例えばそれぞれローパスとして設計され得る。

【0021】

有利な発展形態によれば、第１のスイッチング素子は、第１の切り替えスイッチの励磁コイルと直列に接続されることができ、第１のスイッチング素子は、第１の制御電流経路を開閉するように設計されている。更に、第２のスイッチング素子は、第２の切り替えスイッチの励磁コイルと直列に接続されることができ、第２のスイッチング素子は、第２の制御電流経路を開閉するように設計されている。更に、論理回路が設けられることができ、当該論理回路は、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を閉じるように、しかも、第１及び第２の活性化信号、始動信号、並びに、第１及び第２の制御信号が同時に論理回路に印加される場合にのみ閉じるように、設計され得る。この場合、第１の短絡デバイスは、第２の診断電流検出デバイスが、第２のスイッチング素子が閉じた後、第２の制御信号を、依然として所定の期間中、供給若しくは送給する場合にのみ、第１の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するよう、設計され得る。このために、第２の短絡デバイスは、第１の診断電流検出デバイスが、第１のスイッチング素子が閉じた後、第２の制御信号を、依然として所定の期間中、供給する場合にのみ、第２の切り替えスイッチの励磁コイルを短絡するよう、設計され得る。論理回路は、好ましくは、例えばｎｐｎトランジスタ及びｐｎｐトランジスタ、電気抵抗並びにコンデンサのような能動的な及び場合によっては受動的な個別の電気部品のみから構築されていることに留意されたい。

【0022】

この機構のおかげで、安全スイッチングデバイスは、始動プロセスの開始と共に、すなわち、始動信号が、並びに、第１及び第２の入力にそれぞれ例えば電源電圧のような活性化信号が、印加された時点で、切り替えスイッチの監視を開始する。

【0023】

有利な実装形態によれば、２つの切り替えスイッチの監視は、遅延して開始される。すなわち、先ず第１の切り替えスイッチの機能性が、続いて第２の切り替えスイッチの機能性がチェックされ、あるいはその逆である。このために、論理回路は、第１のスイッチング素子を、及び時間遅延して第２のスイッチング素子を、あるいはその逆に、閉じるように設計され得る。しかしながら、２つの切り替えスイッチの監視は、同時にも行われ得る。

【0024】

電気的及び／又は電子的負荷のスイッチオンの監視は、マイクロコントローラを使用することなく実行されることに留意されたい。

【0025】

有利な発展形態によれば、第１の短絡デバイスは、第２の診断電流検出デバイスの出力に電気的に接続された第１の端子と、第２の入力に電気的に接続可能な第２の端子とを備える、更なるスイッチング素子を備えることができる。更なるスイッチング素子は、好ましくは、第１の診断回路内を診断電流が流れる場合に、第１の短絡デバイスを活性化させるために用いられる。このために、第２の短絡デバイスは、第１の診断電流検出デバイスの出力に電気的に接続された第１の端子と、第１の入力に電気的に接続可能な第２の端子とを備える、更なるスイッチング素子を備えることができる。更なるスイッチング素子は、好ましくは、第２の診断回路内を診断電流が流れる場合に、第２の短絡デバイスを活性化させるために用いられる。

【0026】

本発明が、以下において、添付の図面と関連する実施例に基づいて、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1A】本発明による例示的な安全スイッチングデバイスの第１の部分である。

【図1B】本発明による例示的な安全スイッチングデバイスの第２の部分である。

【図2】図１Ｂに示された論理回路の例示的な回路構成である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１Ａ及び１Ｂを参照すると、両図が全体として安全スイッチングデバイス１０を示しており、これは、例えば、自動化されたプロセス制御システムのような工業的な自動化環境において使用され得る。例示的な安全スイッチングデバイス１０は、好ましくは、電気的及び／又は電子的負荷２００の監視されたスイッチオンのための、すなわち、好ましくは電気的及び／又は電子的負荷２００の電源電圧への監視された接続のための始動プロセス中に、安全スイッチングデバイスの機能性、特に強制駆動されない切り替えスイッチの機能性を監視し、不具合の発生の際に始動プロセスを中止することができる。

【0029】

図１Ａ及び１Ｂに示されているように、安全スイッチングデバイス１０は、破線で示されたハウジング１５内に配置され得る。更に図１Ｂに見られるように、安全スイッチングデバイス１０は例えば第１の入力９１を備え、当該第１の入力９１には、例えばセンサ９２の作動の際、活性化信号が印加され得る。センサ９２は、例えば、スイッチ又はボタンであり得る。有利な実装形態によれば、第１の入力９１には、電圧源９３が接続され得る。本例では、電圧源９３は、例えば２４Ｖを供給することができる直流電圧源である。活性化信号は、この場合、印加された直流電圧に対応する。更に、安全スイッチングデバイス１０は第２の入力１０１を備え、当該第２の入力１０１には、例えばセンサ１０２の作動の際、同様に活性化信号が印加され得る。センサ１０２は、例えば、スイッチ又はボタンであり得る。有利な実装形態によれば、例えばＤＣ電圧源１０３のような電圧源が、ボタン１０２を介して第２の入力１０１に印加され得る。活性化信号は、この場合も、印加された直流電圧に対応する。換言すれば：例示的なボタン９２及び１０２の作動の際に、第１の入力９１及び第２の入力１０１に、活性化信号又はセンサ信号として、それぞれ直流電圧が供給される。

【0030】

図１Ａに示されるように、安全スイッチングデバイス１０は第３の入力１３１を備えることができ、当該第３の入力１３１には、電気的及び／又は電子的負荷２００のエネルギー供給のために、電源電圧が印加され得る。電源電圧は、好ましくは、直流電圧源又は交流電圧源として設計され得る、電圧源１２０を介して供給される。更に、安全スイッチングデバイス１０は、好ましくは出力１３２を備え、当該出力１３２には、電気的及び／又は電子的負荷２００が接続され得る。図１Ａに見られるように、第３の入力１３１と出力１３２との間を、負荷電流経路１３０が延びる。既にこの時点で、単相の電気的負荷の代わりに多相の電気的負荷も接続されることが想定される場合には、複数の第３の入力１３１及び複数の出力１３２が設けられ得ることを指摘しておく。この場合、負荷電流経路は、３つごとの入力と出力との間を延びる。

【0031】

例示的な安全スイッチングデバイス１０は、好ましくは試験電圧供給デバイス２０を備え、当該試験電圧供給デバイス２０は、入力側において、２つの入力接続１４０及び１４１を介して外部の電圧源に接続され得る。電圧源１５０は、交流又は直流電圧源であり得る。ポテンシャルフリーの試験電圧を供給することを可能とするために、試験電圧供給デバイス２０は変圧器２２を備えることができ、当該変圧器２２の一次側には、図示のように電圧源１５０が直流電圧源である場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１が接続されている。さもなければ、一次側にはＡＣ／ＡＣコンバータが接続され得る。入力側において、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１は、入力１４０及び１４１に接続されている。二次側では、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３が変圧器２２に接続されることができ、これは、出力側において、試験電圧としてポテンシャルフリーの直流電圧を送給する。直流電圧は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３内の直流電圧源によって象徴的に示されている。

【0032】

例示的な安全スイッチングデバイス１０は、好ましくは第１の切り替えスイッチ６０を備え、当該第１の切り替えスイッチ６０は、励磁コイル６１と、常閉接点若しくはブレイク接点６３と、常開接点若しくはメイク接点６４と、ルートとしても知られる共通の中間端子６５と、可動のスイッチング素子６２と、を備える。好ましくは第２の切り替えスイッチ７０が設けられており、当該第２の切り替えスイッチ７０は、励磁コイル７１と、常閉接点若しくはブレイク接点７３と、常開接点若しくはメイク接点７４と、ルートとも呼ばれ得る共通の中間端子７５と、可動のスイッチング素子７２と、を備える。２つの切り替えスイッチ６０，７０は、それぞれ切り替えリレーとして設計され得る。

【0033】

図１Ａに更に見られるように、２つの切り替えスイッチ６０及び７０は、それらの２つの共通の中間端子６５及び７５を介して、互いに電気的に接続されている。切り替えスイッチ６０及び７０は、２つの切り替えスイッチ６０及び７０の常開接点６４及び７４が、負荷電流経路１３０において互いに直列に配置されるように、接続されている。例示的な安全スイッチングデバイス１０では、負荷電流経路１３０が２つの常開接点６４及び７４によって閉じられている場合にのみ、電気的負荷２００が始動され又は電圧源１２０に接続され得ることが、明らかである。

【0034】

図１Ｂに見られるように、第１の切り替えスイッチ６０の励磁コイル６１は、第１の入力９１に電気的に接続された第１の制御電流経路９０内に配置されており、一方、第１の切り替えスイッチ６０の常閉接点６３は、図１Ａに示されているように、第１の診断回路３０内に配置されている。第２の切り替えスイッチ７０の励磁コイル７１は、図１Ｂが示すように、第２の入力１０１に電気的に接続された第２の制御電流経路１００内に配置されており、一方、第２の切り替えスイッチの常閉接点７３は、図１Ａに見られるように、第２の診断回路３１内に配置されている。

【0035】

第１の診断回路３０及び第２の診断回路３１は、試験電圧供給デバイス２０又はＡＣ／ＤＣコンバータ２３によって送給される試験電圧に並列に接続されている。好ましくは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３の正極は、切り替えスイッチ６０及び７０の２つのルート６５及び７５に電気的に接続されている。

【0036】

更に、第１の診断電流検出デバイス４０が、第１の診断回路３０に割り当てられるか、又は、これと作動接続状態にある。診断電流検出デバイス４０は、有利には、第１の診断回路３０が第１の切り替えスイッチ６０の常閉接点６３によって閉じられている場合にのみ、第１の制御信号を供給するように設計されている。好ましくは、第１の診断電流検出デバイス４０は光カプラを備え、当該光カプラは、ＬＥＤ４１若しくはレーザダイオードと、フォトトランジスタ４２とから構築されている。例示的な実装形態によれば、ＬＥＤ４１は、第１の診断回路３０内に配置されており、ＬＥＤ４１の陽極は常閉接点６３に接続され、一方、ＬＥＤ４１の陰極は、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ２３のアースに接続されている。したがって、例示的な実装形態によれば、オープナとして機能する常閉接点６３が閉じるとすぐに、診断電流が第１の診断回路３０を通じて流れる。この場合、ＬＥＤ４１は光を放射し、その結果、フォトトランジスタ４２は導通状態になる。図１Ａに示されているように、フォトトランジスタ４２の端子は、アースに接続されている。

【0037】

同様に、第２の診断電流検出デバイス５０が、第２の診断回路３１に割り当てられるか、又は、これと作動接続状態にある。第２の診断電流検出デバイス５０もやはり光カプラを備えることができ、当該光カプラは、ＬＥＤ５１若しくはレーザダイオードと、フォトトランジスタ５２とから構築されている。例示的な実装形態によれば、ＬＥＤ５１は、第２の診断回路３１内に配置されており、ＬＥＤ５１の陽極は第２の切り替えスイッチ７０の常閉接点若しくはオープナ７３に接続され、一方、ＬＥＤ５１の陰極は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３のアース端子に接続されている。換言すれば：２つの診断回路３０及び３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３の出力直流電圧、すなわち試験電圧に並列に接続されている。したがって、例示的な実装形態によれば、オープナとして機能する常閉接点７３が閉じるとすぐに、診断電流が第２の診断回路３１を通じて流れる。この場合、ＬＥＤ５１は光を放射し、その結果、フォトトランジスタ５２は導通状態になる。図１Ａに示されているように、フォトトランジスタ５２の端子は、アースに接続されている。

【0038】

例示的な安全スイッチングデバイス１０は、好ましくは、図１Ｂに示される第１の制御可能な短絡デバイス８０を備える。第１の制御可能な短絡デバイス８０は、第２の入力１０１に電気的に接続可能である。後により詳細に説明するように、このために、例えば、制御電流経路１００内にスイッチング素子１９０がある。更に、第１の入力９１に電気的に接続可能な、第２の制御可能な短絡デバイス１１０が設けられている。この目的のために、後述するように、例えばスイッチング素子１８０が、第１の制御回路９０内に接続され得る。

【0039】

第１の短絡デバイス８０は、特に、第２の入力に印加された第１の活性化信号に応答して、第２の診断電流検出デバイス５０が、第１の活性化信号の印加後に、第２の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、第１の切り替えスイッチ６０の励磁コイル６１を短絡するよう、設計されている。有利な実装形態によれば、入力１０１に印加され得る第１の活性化信号は、電圧源１０３によって供給される直流電圧である。

【0040】

同様に、第２の短絡デバイス１１０は、好ましくは、第１の入力９１に印加された第２の活性化信号に応答して、第１の診断電流検出デバイス４０が、第２の活性化信号の印加後に、第１の制御信号を所定の期間供給する場合にのみ、第２の切り替えスイッチ７０の励磁コイル７１を短絡するよう、設計されている。第２の活性化信号は、例示的な実装形態によれば、電圧源９３によって供給され、入力９１に印加される直流電圧である。この時点で既に、第１又は第２の診断電流検出デバイス４０の第１及び第２の制御信号は、第１の診断回路３０又は第２の診断回路３１内を診断電流が流れていることを伝達する制御信号であることに、留意されたい。既に述べたように、常閉接点６３又は常閉接点７３が閉じられている場合にのみ、それぞれの診断回路内を診断電流が流れる。

【0041】

第１の短絡デバイス８０は、有利には、個別の電気部品のみによって構築されている。好ましくは、第１の短絡デバイス８０は、好ましくはｎｐｎトランジスタとして設計された第１のスイッチング素子８１を備える。トランジスタ８１のコレクタ端子は、励磁コイル６１の端子に接続され、トランジスタ８１のエミッタ端子は、励磁コイル６１の第２の端子に接続されており、当該第２の端子は、同様にアースに接続されている。このようにして、トランジスタ８１は、励磁コイル６１に対して並列に接続されている。ｎｐｎトランジスタ８１が所定の期間後に初めて導通状態となるように、対応するタイミング素子が設けられており、当該タイミング素子は、有利には、所定の時定数を有するＲＣ素子として設計されている。時定数は、所定の期間を規定する。ＲＣ素子は、好ましくは、電気抵抗８２及びコンデンサ８４を備える。電気抵抗８２の一方の端子は、この場合、コンデンサ８４の端子に、及び例えば電気抵抗８３の端子に接続されており、当該電気抵抗８３の別の端子は、トランジスタ８１のベース端子に接続され、コンデンサ８４の第２の端子は、アースに接続されている。図１Ｂに見られるように、励磁コイル６１の端子は、トランジスタ８１のエミッタ端子に接続されており、これは同様にアースに接続されている。更に、第１の短絡デバイス８０は更なるスイッチング素子８５を備えることができ、当該スイッチング素子８５は、例えば同様にｐｎｐトランジスタとして設計されている。トランジスタ８５のコレクタ端子は、電気抵抗８２の別の端子に接続されている。トランジスタ８５のベース端子は、図１Ａ及び１Ｂを一緒に見ることにより明らかなように、フォトトランジスタ５２の別の端子に接続されている。第２のトランジスタ８５のエミッタ端子は、第２の制御電流経路１００に接続され、このようにして励磁コイル７１の端子に接続されている。この時点で既に、励磁コイル７１の第２の端子がアースに接続されていることに留意されたい。

【0042】

第２の短絡デバイス１１０も、有利には、個別の電気部品のみによって構築されている。好ましくは、第２の短絡デバイス１１０は、好ましくはｎｐｎトランジスタとして設計された第１のスイッチング素子１１１を備える。トランジスタ１１１のコレクタ端子は、励磁コイル７１の端子に接続され、トランジスタ１１１のエミッタ端子は、励磁コイル７１の第２の端子に接続されており、当該第２の端子は、同様にアースに接続されている。このようにして、トランジスタ１１１は、励磁コイル７１に対して並列に接続されている。ｎｐｎトランジスタ１１１が所定の期間後に初めて導通状態となるように、対応するタイミング素子が設けられており、当該タイミング素子は、有利には、所定の時定数を有するＲＣ素子として設計されている。所定の時定数は、所定の期間を規定する。ＲＣ素子は、好ましくは、電気抵抗１１２及びコンデンサ１１４を備える。電気抵抗１１２の一方の端子は、この場合、コンデンサ１１４の端子に、及び例えば電気抵抗１１３の端子に接続されており、当該電気抵抗１１３の別の端子は、トランジスタ１１１のベース端子に接続され、コンデンサ１１４の第２の端子は、アースに接続されている。図１Ｂに見られるように、励磁コイル７１の端子は、トランジスタ１１１のエミッタ端子に接続されており、これは同様にアースに接続されている。更に、第２の短絡デバイス１１０は更なるスイッチング素子１１５を備えることができ、当該スイッチング素子１１５は、例えば同様にｐｎｐトランジスタとして設計されている。トランジスタ１１５のコレクタ端子は、電気抵抗１１２の別の端子に接続されている。トランジスタ１１５のベース端子は、図１Ａ及び１Ｂを一緒に見ることにより明らかなように、フォトトランジスタ４２の別の端子に接続されている。第２のトランジスタ１１５のエミッタ端子は、第１の制御電流経路９０に接続され、このようにして励磁コイル６１の端子に接続されている。この時点で既に、励磁コイル６１の第２の端子がアースに接続されていることに留意されたい。

【0043】

上述したように、スイッチング素子１８０は、第１の制御電流経路９０に接続され得る。スイッチング素子１８０は、好ましくはｐｎｐトランジスタとして設計されており、そのベース端子は、論理回路１７０の出力に接続されている。論理回路１７０の例示的な実装形態は、図２に示されており、更に以下でより詳細に説明される。論理回路１７０の入力は、安全スイッチングデバイス１０の入力１６０に電気的に接続されている。入力１６０には、例えば直流電圧のような始動信号が、例えばスイッチ１６１を介して印加され得る。好ましくは、このために、直流電圧源１６２が、スイッチ１６１を介して、入力１６０に接続され得る。図１Ｂに見られるように、トランジスタ１８０のエミッタ端子は第１の入力９１に接続されており、一方、コレクタ端子は励磁コイル６１の端子に、したがってトランジスタ８１のコレクタ端子に接続されている。

【0044】

更に、上述したように、スイッチング素子１９０は、第２の制御電流経路１００内に接続され得る。スイッチング素子１９０は、好ましくはｐｎｐトランジスタとして設計されており、そのベース端子は、論理回路１７０の別の出力に電気的に接続され得る。図１Ｂに見られるように、トランジスタ１９０のエミッタ端子は第２の入力１０１に接続されており、一方、コレクタ端子は励磁コイル７１の端子に、したがってトランジスタ１１１のコレクタ端子に接続されている。

【0045】

例示的な論理回路１７０は、図２に見られるように、８つのスイッチング素子２１０、２１５、２２０、２３０、２４０、２４１、２５０及び２５１を備えることができる。スイッチング素子２１０、２１５、２４０、２４１、２５０及び２５１は、それぞれｎｐｎトランジスタとして実装され、スイッチング素子２２０及び２３０は、それぞれｐｎｐトランジスタとして実装され得る。２つのｎｐｎトランジスタ２４０及び２４１は、例えば、それらのコレクタ端子が互いに直接的に電気的に接続され、それらのエミッタ端子が互いに直接的にかつアースに電気的に接続されるように、互いに接続されている。２つのｎｐｎトランジスタ２５０及び２５１は、例えば、それらのコレクタ端子が互いに直接的に電気的に接続され、それらのエミッタ端子が互いに直接的にかつアースに電気的に接続されるように、同様に互いに接続されている。

【0046】

論理回路１７０の例示的な実装形態によれば、ｎｐｎトランジスタ２１０のエミッタ端子はフォトトランジスタ４２に、ｎｐｎトランジスタ２１５のエミッタ端子はフォトトランジスタ５２に、それぞれ電気的に接続されている。ｎｐｎトランジスタ２１０のベース端子は、入力９１又は電流経路９０に電気的に接続され、一方、ｎｐｎトランジスタ２１５のベース端子は、入力１０１又は電流経路１００に電気的に接続されている。ｎｐｎトランジスタ２１０のコレクタ端子は、ｐｎｐトランジスタ２２０のベース端子に電気的に接続され、一方、ｎｐｎトランジスタ２１５のコレクタ端子は、ｐｎｐトランジスタ２３０のベース端子に電気的に接続されている。２つのｐｎｐトランジスタ２２０及び２３０は直列に接続され、ｐｎｐトランジスタ２２０のエミッタ端子、したがって論理回路１７０は、始動入力１６０に電気的に接続されている。

【0047】

ｐｎｐトランジスタ２２０のコレクタ端子は、ｐｎｐトランジスタ２３０のエミッタ端子に電気的に接続されている。ｐｎｐトランジスタ２３０のコレクタ端子は、直接的に、ｎｐｎトランジスタ２４０のベース端子及びｎｐｎトランジスタ２５０のベース端子に、接続され得る。ｎｐｎトランジスタ２４０及び２４１のコレクタ端子は、ｐｎｐトランジスタ１８０のベース端子に接続され、ｎｐｎトランジスタ２５０及び２５１のコレクタ端子は、ｐｎｐトランジスタ１９０のベース端子に電気的に接続され得る。ｎｐｎトランジスタ２４１のベース端子は、ｐｎｐトランジスタ１８０のコレクタ端子に電気的に接続され、ｎｐｎトランジスタ２５１のベース端子は、ｐｎｐトランジスタ１９０のコレクタ端子に電気的に接続され得る。このようにして、始動プロセス中に、２つの切り替えスイッチ６０及び７０の機能性が同時に監視されることが達成される。

【0048】

例えば、ｎｐｎトランジスタ２５０のベース端子に遅延素子（図示せず）が予め接続されている場合、始動プロセス中、先ず切り替えスイッチ７０の機能性が、次いで切り替えスイッチ６０の機能性が、チェックされる。始動プロセスは、好ましくは電気的及び／又は電子的負荷２００の監視されたスイッチオンを、特に切り替えスイッチ６０及び７０の機能性の監視を、開始することに再度留意されたい。

【0049】

例示的な論理回路１７０は、安全スイッチングデバイス１０の始動プロセス、特に切り替えスイッチ６０及び７０の機能性の監視が、スイッチ９２、１０２及び１６１が閉じられ、診断電流検出デバイス４０及び５０から、常閉接点６３及び７３が閉じられていることを伝達する制御信号が送給される場合にのみ始まる、という結果をもたらす。その点では、論理回路１７０は、入力９１及び１０１における活性化信号、入力１６０における始動信号、並びに、診断電流検出デバイス４０及び５０の２つの制御信号の、ＡＮＤ結合を実現する。これらの条件が全て満たされた場合に初めて、始動プロセスが開始される。

【0050】

なお、図１Ａ及び１Ｂにおいては、励磁コイル７１が可動のスイッチング素子７２に作用し、一方、励磁コイル６１が切り替えスイッチ６０の可動のスイッチング素子６２に作用することが、それぞれ破線によって象徴的に示されていることに、再度留意されたい。

【0051】

以下において、図１Ａ、１Ｂ及び２に示された例示的な安全スイッチングデバイス１０の作動原理が、始動プロセスに関連してより詳細に説明される。先ず、直列に接続された強制駆動されない２つの切り替えスイッチ６０及び７０の助けを借りて、以下の不具合例が検出され得ることに留意されたい：
１．それぞれの常閉接点の溶着、
２．それぞれの常開接点の溶着、
３．それぞれの常閉接点及び常開接点６２、６３、６４、７２、７３、７４の融着によって発生する、第１の切り替えスイッチ６０及び第２の切り替えスイッチ７０における短絡、並びに、
４．診断電流検出デバイス４０又はフォトトランジスタ４２、及び／又は、診断電流検出デバイス５０又はフォトトランジスタ５２における短絡。

【0052】

有利な実装形態によれば、始動プロセスの開始及び制御のために、図２に示された例示的な論理回路１７０が使用され得る。論理回路１７０は、有利には、以下のように動作する：
２つの診断電流検出デバイス４０及び５０が、それぞれ、第１の診断回路３０又は第２の診断回路３１が閉じられ、更にスイッチング素子９２、１０２、１６１が閉じられていることを伝達する制御信号を送給する場合、例えば、
- ｐｎｐトランジスタ１８０が導通状態となり、それにより（既に上述したように）第１の切り替えスイッチ６０の試験が開始され、
- 同時に、ｐｎｐトランジスタ１９０が導通状態となり、それにより（上述したように）第２の切り替えスイッチ７０の試験が開始される。

【0053】

２段階の試験又は診断段階中に、切り替えスイッチ６０及び７０に関して不具合が確認されない場合、負荷２００は、既定どおりにスイッチオンされるか又は電源電圧源１２０に接続される。さもなければ、機能を果たし得る切り替えスイッチの励磁コイルが短絡される。

【0054】

電気的及び／又は電子的負荷２００の監視されたスイッチオンは、以下においてより詳細に説明される。

【0055】

ここで、安全スイッチングデバイス１０が始動される、すなわち電気的及び／又は電子的負荷２００が電源電圧、すなわち供給電圧源１２０に接続されると仮定する。更に、それぞれセンサ又は信号デバイスとして設計され得るボタン９２及び１０２は、最初は開かれた状態にあると仮定する。したがって、入力９１及び１０１には電源電圧が印加されず、励磁コイル６１及び７１は通電されない。更に、ブレイク接点として機能する２つの常閉接点６３及び７３は閉じられた状態にあり、その結果、第１の診断回路３０及び第２の診断回路３１の両方に診断電流が流れるものと仮定する。

【0056】

有利なシナリオによれば、ここで、始動プロセスの開始のために２つのボタン９２及び１０２が操作され、その結果、電圧源９３によって供給される電源電圧が入力９１に、電圧源１０３によって供給される電源電圧が入力１０１に、それぞれ供給されると仮定する。更に、スイッチ１６１も閉じられ、その悔過、本例では直流電圧源１６２によって送給される始動信号が入力１６０に印加されるものと仮定する。これは、ｐｎｐトランジスタ２２０のコレクタ端子に直流電圧が、ｎｐｎトランジスタ２１０のベース端子に電圧源９３から送給された直流電圧が、ｎｐｎトランジスタ２１５のベース端子に電圧源１０３から送給された直流電圧が、それぞれ印加され、その結果、２つのトランジスタ２１０及び２１５が導通状態にスイッチングされていることを意味する。したがって、ｐｎｐトランジスタ２２０及び２３０のベース端子には、それぞれアース電位が制御信号として印加され、当該制御信号は、フォトトランジスタ４２及びｎｐｎトランジスタ２１０、又は、フォトトランジスタ５２及びｐｎｐトランジスタ２１５を介して供給される。

【0057】

したがって、始動信号として入力１６０に印加される直流電圧は、ｐｎｐトランジスタ２２０及び２３０を介して、先ずｎｐｎトランジスタ２４０のベース端子及びｎｐｎトランジスタ２５０のベース端子に印加される。したがって、トランジスタ２４０及び２４１を介してアース電位がｐｎｐトランジスタ１８０のベース端子に印加され、トランジスタ２５０及び２５１を介してアース電位がｐｎｐトランジスタ１９０のベース端子に印加され、その結果、ｐｎｐトランジスタ１８０及び１９０は導通状態となり、励磁コイル６１は電源電圧源９３を介して、励磁コイル７１は電源電圧源１０３を介して、それぞれ通電される。その結果、既定の動作においては、切り替えスイッチ６０の常閉接点６３は可動のスイッチング素子６２によって開かれ、常開接点６４は閉じられ、切り替えスイッチ７０の常閉接点７３は可動のスイッチング素子７２によって開かれ、常開接点７４は閉じられる。その結果、診断回路３０及び３１は開かれ、診断電流はもはや流れないが、これは、診断電流検出デバイス４０又は５０によって検出される。したがって、フォトトランジスタ４２及び５２は、遮断された状態へ移行する。これは更に、第２の短絡デバイス１１０のトランジスタ１１５が遮断され、それにより短絡デバイス１１０が非活性化されるという結果をもたらす。同様に、第１の短絡デバイス８０のトランジスタ８５は遮断され、それにより短絡デバイス８０は非活性化される。この既定の動作により、２つの常開接点６４及び７４は閉じられ、したがって電気的負荷２００は既定どおりに電源電圧源１２０に接続される。

【0058】

ここで、例示的に、切り替えスイッチ７０が既定どおりに動作しており、したがって短絡デバイス１１０が活性化されないと仮定する。しかしながら、スイッチ１６１、１０２及び９２が不具合に起因して閉じられた後、常閉接点６３は開かず、その結果、第１の診断回路３０内を更に診断電流が流れ、これは、フォトトランジスタ４２が導通状態に保たれるという結果をもたらす。この結果、アース電位は、フォトトランジスタ４２を介して短絡デバイス１１０のトランジスタ１１５のベース端子に印加され、これは更に短絡デバイス１１０を活性化させる。トランジスタ１１５は導通状態にあるので、制御回路９０を通じて流れる電流は、トランジスタ１１５のコレクタ－エミッタ経路を介してＲＣ素子１１２／１１４へ導かれ、それに基づいてコンデンサ１１４が充電される。ＲＣ素子１１２／１１４によって規定された期間中、常閉接点６３が閉じたままである場合、第２の制御電流経路１００が開いているか閉じているかにかかわらず、所定の期間が経過した後にトランジスタ１１１が導通状態となり、それにより励磁コイル７１を短絡する限り、コンデンサ１１４は充電される。このようにして、始動プロセス、すなわちスイッチオン又は電気的負荷２００の電源電圧１２０への接続が阻止される。なぜなら、常開接点６４が、常閉接点６３の融着に起因して開いたままとなるだけでなく、第２の切り替えスイッチ７０の励磁コイル７１も短絡されるからである。いずれにせよ、安全スイッチングデバイス１０は、スイッチ又は信号デバイス１０２が閉じられたときでも安全な状態のままであり、それにより、第２の制御電流経路１００は、電源電圧源１０３を介してエネルギーを供給される。

【0059】

この特別な安全スイッチングデバイス１０によって検出され得る第２のあり得る不具合は、例えば、第１の切り替えスイッチ６０の可動のスイッチング素子６２と、常閉接点６３と、常開接点６４との間で、電気的な短絡が発生することにある。この場合、始動プロセスが開始されていない場合であっても、負荷電流回路１３０内に配置された常開接点６４は、既に閉じられている。

【0060】

この不具合が発生した場合、スイッチ９２、１０２及び１６１が閉じられた後、励磁コイル６１は、制御電流経路９０を介して通電される。しかしながら、常閉接点６３も閉じたままであるため、依然として診断電流は第１の診断回路３０内を流れる。これは、フォトトランジスタ４２を介して更に供給された制御信号、例えばアース電位が、ｐｎｐトランジスタ１１５を導通状態に移行させ、その結果、制御回路９０内を流れる制御電流が、短絡デバイス１１０のトランジスタ１１５を介して、ＲＣ素子１１２、１１４の時定数によって規定される所定の期間、トランジスタ１１１が導通状態にスイッチングされ、したがって励磁コイル７１が短絡される限りコンデンサ１１４を充電する、という結果をもたらす。これは、入力１６０に始動信号が、入力１０２に活性化信号、すなわち電源電圧源１０３の直流電圧が、それぞれ印加され、したがって第２の制御電流経路１００が閉じられる場合であっても、励磁コイル７１は通電されず、したがって、第２の切り替えスイッチ７０の常開接点７４は開いたままであることを意味する。その結果、切り替えスイッチ６０は、短絡によりもはや既定どおりには動作され得ないにもかかわらず、負荷電流回路１３０は開いたままであり、したがって、安全スイッチングデバイス１０又は負荷２００は安全な状態のままである。

【0061】

切り替えスイッチ７０が故障しており、切り替えスイッチ６０が既定どおりに動作しており、したがって短絡デバイス８０が活性化されない場合、安全スイッチングデバイス１０は同様に動作する。

【0062】

スイッチ１６１、１０２及び９２が閉じられた後、常閉接点７３は不具合に起因して開かないので、第１の診断回路４０内を更に診断電流が流れ、これは、フォトトランジスタ５２が導通状態に保たれるという結果をもたらす。この結果、アース電位は、フォトトランジスタ５２を介して短絡デバイス８０のトランジスタ８５のベース端子に印加され、これは更に短絡デバイス８０を活性化させる。トランジスタ８５は導通状態にあるので、制御回路１００を通じて流れる電流は、トランジスタ８５のコレクタ－エミッタ経路を介してＲＣ素子８２／８４へ導かれ、それに基づいてコンデンサ８４が充電される。ＲＣ素子８２／８４によって規定された期間中、常閉接点７３が閉じたままである場合、第１の制御電流経路９０が開いているか閉じているかにかかわらず、所定の期間が経過した後にトランジスタ８１が導通状態となり、それにより励磁コイル６１を短絡する限り、コンデンサ８４は充電される。このようにして、始動プロセス、すなわちスイッチオン又は電気的負荷２００の電源電圧１２０への接続が阻止される。なぜなら、常開接点７４が、常閉接点７４の融着に起因して開いたままとなるだけでなく、第２の切り替えスイッチ６０の励磁コイル６１も短絡されるからである。いずれにせよ、安全スイッチングデバイス１０は、スイッチ又は信号デバイス９２が閉じられたときでも安全な状態のままであり、それにより、第１の制御電流経路９０は、電源電圧源９３を介してエネルギーを供給される。

【図1A】

【図1B】

【図2】