DE2052989C3 - Durch einen oder mehrere sich be wegende Gegenstande auslosbares Schalt gerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein durch einen oder mehrere sich bewegende Gegenstände auslösbares Schaltgerät mit einem die Bewegung berührungslos erfassenden Fühler. Ein solches Schaltgerät ist in der Zeitschrift »automatik . August l%8, Seite 270. beschrieben.

Derartige, auf oszillarer Basis arbeitende elektronische Schaltgeräte weisen einen mit möglichst geringem Rückkoppelungsfaktor schwingenden Oszillator auf. dessen Schwingungen bei der Annäherung von Gegenständen abreißen. Diese Schwingungsänderung wird in ein Schaltsignal umgewandelt. Nach Entfernung des Gegenstandes schwingt der Oszillator wieder an. Besonders vorteilhaft sind schwach schwingende Oszillatoren. Diese sverden allerdings in ihrer Funktion durch Temperaturschwankungen und andere L'mweltsbedingungen und -Veränderungen in unerwünschter Weise gestört.

Bekannte Annäherungsschaltgeräte haben einen Oszillator mit vornehmlich von außen einstellbarer ächwingamplitude Auf diese V'eise wird das Annäherungsschaltgerät den jeweils vorhandenen Betriebsbedingungen angepaßt. E:- läßt sich aber nicht verhindern, daß bei der Änderung der Umweltsbedingungen das Schaltgerät .usfällt. Die Störung des Gerätes wird erst dann bemerkt, wenn die zu schaltende Anlage nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Auf diese Weise kann der Neuabgleich des Gerätes erst dann vorgenommen werden, wenn die Betriebsstörung bereits stattgefunden hat. ohne daß zu ihrer Vei meidung frühzeitig Schritte eingeleitet werden können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der Einfluß von Umweltbedingungen und -Veränderungen ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Schabgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Konstanthaltung der Ausgangsgröße des Fühlers (Oszillator 2) ein Regler vorgesehen ist, der beim Überschreiten einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit der Fiihlerausgangsgröße nicht wirksam ist.

Durch die Zeitschrift »automatik«, Dez. 1965, S. 494, ist es zwar angeregt. Meßgrößen beeinflussende Störgrößen selbsttätig auszuregeln; jedoch würde die Anwendung dieses Prinzips bei einem Schaltgerät der eingangs genannten Art dazu führen, daß auch die von dem bewegten Gegenstand verursachten Änderungen der Ausgangsgröße ausgeregelt wurden. Demgegenüber unterscheidet das erfindungsgemäße Schaltgerät durch besondere Beschaltung des Reglers zwischen gewollten, von der Bewegung herrührenden Änderungen der Ausgangsgröße

und ungewollten, von der Störgröße herrührenden Änderungen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Ei findung sind Gegenstand der Unterunsprüehe und werden in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F⁷ i g. 1 Schaltbild eines Annähcrungsschalteerätes mit geregelter Ausgangsgröße des Gebers.

F i g. 2 Schaltbild eines Annäherungsschaltizerätes mit geregelter Ausgangsgröße des Gebers und wählbaren Zeitgliedern und

F i g. 3 Schaltbild eines ^Λ inäherungs^chaituciäics mit geregelter Ausgungsgröue des Gebers und stellbarem Speicher für das Ausgangssignal.

Hin zur Durchführung des Verfahrens zum Auslösen von Schaltsignalen geeignetes Annäherungsschaltgerät besteht im wesentlichen aus einem Hochfrequenz-Oszillator 2. der mit einem Regler 4 und einem Zeitglied 8 einen Regelkreis 3 bildet, und einem aus einem Verstärker 9 und einem Mono-Flip-Flop 10 gebildeten Ausgangsteil, an dessen Ausgang 5 die Schaltsignale abgenommen werden. Der Hochfrequenz-Oszillator 2 wirkt als Geber, der ;iK physikalische Größe Schwingungen einer bestimmten Amplitude abgibt. Diese Amplitude wird gegen alle Änderungen der Umweltbedingungen, insbesondere gegen Temperaturschwanklingen vom Regler4 konstant gehalten. Dabei wird die Zeitkonstante des Regelkreises 3 mit Hilfe des Zeitgliedes 8 so gewählt. daß die schnellsten zu erwartenden Änderungen der Umweltbedingungen gerade ausgeregelt werden können. Beim Regelvorgang wird die Amplitude der vom Oszillator! ausgesandten Schwingungen mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Bei einer festgestellten Abweichung wird die Amplitude lunch den Regler 4 über das Zeitglied 8 mittels eines Stellgliedes 11 wieder auf den Sollwert zurückgeführt.

Wenn eine als Bedämpfung des Oszillators 2 wirkende Änderung der Umweltbedingungen mit so grotier Geschwindigkeit erfolgt, daß der der Zeitkonstant'm entsprechenden Wert überschritten wird, kann die Amplitude nicht schnell genug nachgcre^elt werden, so daß die Schwingungen abreißen. Dieser Fall entsteht beispielsweise durch die Annäherung eine-. Gegenstand.-s 1. Dabei ,vird das dem Abreißen der Oszillator-Schwingungen entsprechende Signal des Reglers 4 von dem mit dem Mono-Flip-Flop 10 zusammenarbeitenden Verstärker 9 verstärkt und als Ausgangssignal dem Ausgang 5 zugeführt.

Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Annäherungsschaltgerät gibt bei der Annäherung eines Gegenstandes 1 ein Schaltsignal ab. wenn die Annäherung schneller erfolgt, als es der Zeitkonstanten des Regelkreises 3 entspricht. Der Regler 4 bewirkt zwar ein Wiederanschwingen des Oszillators 2 nach erfolgter Abdeckung. Ein Schaltsignal wird dadurch aber nicht ausgelöst.

Das Annähcrungsschaltgerät kann aber auch so eingerichtet werden, daß es bei der Entfernung des Gegenstandes 1 ebenfalls ein Signal abgibt. Falls die Abdeckung des Oszillators 2 langer dauert, als es der Zeitkonstanten des Regelkreises 3 entspricht, wird der Oszillator 2 vom Regler 4 wieder ausgeregelt. Er schwingt im ausgup.gelten Zustand äußerst schwach. Durch die Entfernung des dämpfenden Gegenstandes 1 mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als es der Zeitkonstanten des Regelkreises 3 entspricht, werden die Oszillatorschwingungen durch die Entdämpfung angefacht, und die Amplitude steigt entsprechend an. Diese Zustandsänderung des Oszillators 2 läßt sich durch bekannte Schaltungsmitlei in ein geeignetes Schalt.,ignal umsvandeln. Ein n.ich diesem Prinzip arbeitendes Annäheruiigsschaltgerat L.bt bei Abdeckung des Oszillators 2 einen Schaltinipuls der einen Art und bei Entfernung der Abdeckung einen Schaltimpul· anderer Art ab. Hierbei können für das Ein- und Ausschalten entweder zwei gleichartige Schaltimpulse an verschiedenen nach außen tührenden Ausgängen 5 oder an einem für das Ein- und Ausschalten gemeinsamen Ausgang? unterschiedliche Schaltimpulse abgegeben werden (Fig. 1).

Bei vielen Schaltaufgaben vird ein Annäherungsschaltgerät nur verhältnismäßig kurze Zeit abgedeckt und betätigt, während es die meiste Zeit unbetätigt betriebsbereit ist. Für so' ae Schaltaufgaben ist ein erfindungsgemäßes Annäher ;ngssch altgerät gemäß F i n. 2 besonders geeignet. Auch bei diesem Annäherungschaltgerät wird die Amplitude der von einem Oszillator! ausgesandlen Schwingungen von einem Regler 4 konstant gehalten. Bei der Annäherung des Gegenstandes 1 mit einer Geschwindigkeit, bei der die Schwingungen des Oszillators 2 abreißen oder verringert werden, wird die Zeitkonstante des Regelkreises 3 durch Einschalten eines anderen Zeitgliedes 8 wesentlich vergrößert. Auf diese Weise wird nach Aussetzen oder Verringerung der Schwingungen eine wesentlich größere Zeitkonstante für den Regelkreis 3 wirksam als bei nicht abgedecktem Oszillator 2. so da'J die Regelung für die Dauer der Abdeckung des Oszillators 2 durch den Gegenstand 1 praktisch unwirksam ist. Dieses Annäherungsschallgerät rcaelt in weiten, der Zeltkonj-.anten entsprechenden Grenzen alle Umweltveränderungen aus. Hs arbeitet in diesen Grenzen mit konstantem Schaltabstand. Ein derartiges Gerät ist vornehmlich tür Schaltaufgaben bestimmt, bei denen die Betätigungszeiten kurz gegenüber den Fausen/eiten sind.

Für Schaltaufgaben mit längen Bedeckungs- und kurzen Pausenzeiten werden bei einer weiteren Ausführungsform die Schwingungen des durch den Gegenstand 1 abgedeckten Oszillators 2 auf dem Sollwert durch den Regler 4 konstant gehalten. Bei Entfernung des dämpfenden Gegenstandes 1 werden die Schwingungen des Oszillators 2 angefacht. Das dadurch ausgelöste Ansteigen der Amplitude löst mit bekannten Schaltmitteln das nach außen abzugebende Schaltsignal aus. Gleichzeitig wird parallel zu dem Schrltsignal die Zeitkonslpnte des Regelkreises 3 auf einen wesentlich größeren Wert geschaltet, so daß für die Dauer der Entfernung des abdeckenden Gegenstandes 1 der Oszillator 2 mit der jetzt wirksamen großen Zeitkonstanten auf den vorher gegebenen Arbeitspunkt gehalten wird, so daß für diese Zeit die Regelung praktisch unwirksam ist. Dieses Annäherungsschaltgerät arbeitet in weiten Temperaturgrenzen mit konstantem Schaltabstand. Ein derartiges Gera? wird eingesetzt, wenn die Betätigungszeiten lang gegenüber den Pausenzeiten sind.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät kann gemäß Fig. 3 auch auf folgende Weise zur Signalabgabe eingerichtet werden. Es wird dem Verstärker 9 ein an sich bekannter elektronischer Speicher 6 nachgeschaltet, der als Flip-Flop oder Ringkernspeicher ausgebildet sein kann. Beispielsweise wird in einem Annäherungsschaltgerät der vorbeschriebenen Art.

das bei der Annäherung und der Entfernung des Gegenstandes 1 je einen Schaltimpuls abgibt, dem Mono-Flip-Flop 10 ein Flip-Flop 6 nachgeschaltet, der von den beiden Schaltimpulsen gestellt wird und das gewünschte Dausrsignal in einer der beiden S Schaltstellung abgibt. Ein derartiges Annäherungsschaltgerät zeigt hinsichtlich der Abgabe von Schaltsignalen das gleiche Verhalten wie ein solches ohne Amplitudenregelung. Es arbeitet aber in einem weiten Bereich sich ändernder Umweltbedingungen mit konstantem Schaltabstand.

Die vorbeschriebenen Annäherungsschaltgeräte sind prinzipgemäß beim Anlegen der Betriebsspannung nicht sofort betriebsbereit, da die Amplitude des Gerätes sich erst auf den Sollwert einregeln muß. Während dieser Zeit würde dieses Gerät ein Schaltsignal abgeben, welches dem betätigten Zustand des Gerätes entsprechen würde. Um hierdurch mögliche Fehlschaltungen beim ersten Einschalten zu vermeiden, wird für die Dauer der ersten Einregelung der den Regelkreis 3 nachgcschaltete Ausgangsteil verriegelt. Das Arbeitsprinzip der vorbeschriebenen Geräte hat somit auch zur Folge, daß diese sich beim ersten Anlegen der Betriebsspannung automatisch auf die vorgegebenen Einbau- und Umweltbedingungen einregeln.

Das Erfindungsprinzip läßt sich mit allen denkbaren Annäherungsschaltgerätcn durchführen. So sind beispielsweise zum Aussenden der durch den bewegten Gegenstand 1 zu beeinflussenden physikalischen Größe auch Ultraschallgeber, pneumatische Geber oder ähnliche Geber gut geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Durch einen oder mehrere sich bewegende Gegenstände auslösbares Schaltgerät mit einem die Bewegung berührungslos erfassenden Fühler.

ti a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Ausgangsgröße des Fühlers (Oszillator 2) ein Regier (4) vorgesehen ist. der bei Überschreiten einer vorgegebenen Anderunasgeschwindigkeit der Fiihlerausaanüsuröße nicht wirksam ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sollwerteinstellung am Regler (4) die Ansprechbedingungen des Fühlers einstellbar sind.

3. Schabgerät nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Anspreehbedingungen de.·, Fühlers bei Annäherung und oder Entfernung der sich bewegenden Gegenstände gleich sind.

4. Als Annäherungsschalter arbeitendes Schaltgerat nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler als Oszillator ausgebildet ist. bei dem die Xniplitude der Ausgangsgröße durch die Annäherung eines Gegenstandes änderbar ist und dessen Funktion die Abgabe eines Schaitsignals auf Grund einer Amplitudeineränderung bei Annäherung de-i Gegenstandes ist und der als Regelstrecke mit dem Regler (4). d / eine die Funktion des Annäherungsschah ;rs nicht behindernde Charakteristik aufweist, zu ein m Regelkreis (3) zusammengeschaltet ist. derart, daß diese Ampli-Ui Je die Regelgröße ist.

5. Annäherungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er sowohl bei der Annäherung aK auch bei der Entfernung des Gegenstandes (1) gleichartige, auf \erschiedenen Strompfaden zum Ausgang gelangende Schaltsignale aufweist.

6. Annäherungsschalter nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß er bei der Annäherung ein anderes Schaltsignal als bei der Entfernung des Gegenstandes (1) aufweist und der Strompfad (5) zum Ausgang des Annäherungsschaltgerätes für beide Schaltsignale gleich ist.

7. Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen bei der Annäherung des signalauslös.enclen Gegenstandes (1) setzbaren Speicher (6) aufweist (F ig. 3).

S. Annäherungsschalter nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet daß de; Speicher als Ringkernspeicher oder Flip-Flop (6) ausgebildet ist.

9. Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß er zur Veränderung der Zeitkonstanten des Reglers (4) Schalter (7) aufweist, die mit einem vom Oszillator (2) auf Grund der Annäherung eines Gegenstandes (1) abgegebenen Schaltsignal betätigbar sind.

10. Annäherungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Ausgangsgröße (2) im Betätigungszustand geregelt ist.

11. Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 4,5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß er im gedämpften Zustand eine der vorgegebenen Führungsgröße entsprechende Zeitkonstanie hat. die durch Umschaltung auf Grund der Entfernung des dämpfenden Gegenstandes (1) verläneerbar ist.

12. Annäherungsschalter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die vom Regler (4) gesteuerten Schaltelemente während de" beim ersten Einregeln des Reglers (4) auf den Sollwert ablaufenden Anfahrvorganges selbsttätig verriegelt sind.