DE2606253C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Näherungsinitiator für Gleich­ strom, mit einem Transistor-Oszillator, der mit einem Detek­ tor für seinen Betriebszustand und mit einem Schalter verbun­ den ist, wobei die Arbeits- und Ruhesignale des Schalters je­ weils eine von zwei unterschiedlichen Ausgangsstufen steu­ ern, von denen jede einen Schalttransistor umfaßt, mit einem Spannungsstabilisator, der den Oszillator, den Zustandsdetek­ tor und den Schalter versorgt, mit einer ersten, dem Oszilla­ tor dem Zustandsdetektor, dem Schalter, dem Spannungsstabili­ sator und den Ausgangsstufen gemeinsamen Geräteanschlußklem­ me, die mit einem ersten Pol einer Versorgungsquelle verbun­ den ist, während ein zweiter Pol der Versorgungsquelle über zwei Lastorgane angeschlossen ist, von denen jedes von einer Ausgangsstufe gespeist ist.

Näherungsinitiatoren dieser Art sind bekannt und geben ein Signal ab, wenn sich der Oszillator in einer Entfernung von dem festzustellenden Gegenstand befindet, die kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.

Durch die Erfindung soll die Möglichkeit geschaffen werden, daß der Näherungsinitiator große Versorgungsspannungsverände­ rungen ertragen kann, im Fall einer falschen Anschlußpolari­ tät nicht beschädigt wird und in jedem Fall eine unverfälsch­ te bzw. richtige Arbeitsweise sicherstellt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Rückspeisung der Versorgungsquelle des Spannungsstabili­ sators und der Ausgangsstufen über wenigstens eines der Last­ organe bewirkt ist, welche außerhalb des Näherungsinitiators gelegen sind, mit dem sie jeweils über eine Ruhe-Anschluß­ klemme bzw. eine Arbeits-Anschlußklemme verbunden sind, daß eine Zenerdiode des Spannungsstabilisators mit der ersten Anschlußklemme und über einen Widerstand mit hohem Wert so­ wohl mit der Ruhe-Anschlußklemme und der Arbeitsanschlußklem­ me als auch mit einem Transistor verbunden ist, dessen Aus­ gang mit dem gemeinsamen Punkt von zwei Dioden verbunden ist, die mit entgegengesetzter Orientierung ihrer Durchlaß­ richtungen in Serie zwischen der Ruheanschlußklemme und der Arbeitsanschlußklemme angeordnet sind, während die Schalt­ transistoren einerseits mit der ersten Anschlußklemme über eine gleiche Zenerdiode und andererseits mit der entsprechen­ den Ruhe-Anschlußklemme oder der Arbeits-Anschlußklemme ver­ bunden sind.

Die Ruhe-Anschlußklemme stellt dabei eine einem Ruhekontakt entsprechende Arbeitsweise sicher, und die Arbeits-Anschluß­ klemme ermöglicht eine einem Arbeitskontakt entsprechende Ar­ beitsweise, d. h., daß der Kontakt geschlossen ist, wenn der Gegenstand und die Fangelektrode bzw. der Oszillator nahe beeinander sind. Diese Arbeitsweise entspricht den Sicher­ heitsanforderungen, da die Annäherung nicht mit einem Fehlen der Stromversorgung verwechselt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Näherungsinitiators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung;

Fig. 2 das Schaltbild einer besonderen Ausführungsform eines Teils des Aufbaus der Fig. 1; und

Fig. 3 ein Schaltbild einer besonderen Ausführungsform eines anderen Teils des Aufbaus der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist 1 ein Oszillator; 2 ist ein Detektor für den Zustand dieses Oszillators; 3 ist ein Schalter; 4 ist ein Spannungsstabilisator; 5 ist eine Ausgangsstufe der Ruheanschlußklemme; 6 ist eine Ausgangsstufe der Arbeits­ anschlußklemme; 7 ist ein "Ruhe"-Lastorgan; 8 ist ein "Arbeits"- Lastorgan; 9 ist der positive Pol der Versorgungsquelle; 10 ist der negative Pol der Versorgungsquelle; 11 ist die "Ruhe"-Anschlußklemme; 12 ist eine Arbeits-Anschluß­ klemme; 13 und 14 sind die "Anti-Rückwärts"-Dioden, welche die mögliche Rückwirkung des Schließens von Ausgangsstufe 5 auf die Ruhe-Anschlußklemme 11, sowie die Rückwirkung des Schließens von Ausgangsstufe 6 auf die Arbeits- und Anschlußklemme 12 vermindern.

Ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, kann das Gerät mit vertauschter Polarität aufgebaut werden, wobei der gemeinsame Pol der Versorgungsquelle 9 negativ ist, 10 der positive Pol und die Anti-Rückwärts-Dioden 13 und 14 umgepolt sind.

Der Oszillator 1, der Zustands-Detektor 2 und der Schalter 3 sind mit geregelter Gleichspannung zwischen den Punkten 9 und 15 mittels des Spannungsstabilisators 4 gespeist.

Der Schalter 3 besitzt zwei Ausgänge 16 und 17, wobei 16 die Ausgangsstufe 6 und 17 die Ausgangsstufe 5 steuert; die Gruppe der Ausgangsstufen wird, wie die Fig. 2 zeigt, über eine Serien-Zener­ diode 23 gespeist, welche beim Schließen der Schalter ein zu starkes Absinken der Spannung am Eingang des Spannungsstabilisators 4 vermeidet, d. h. zwischen den Punkten 9 und 18.

In der Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die den der Fig. 1 entsprechenden Organe. Zur Vereinfachung des Schalt­ bildes sind die Organe 1, 2, 3 und 7, 8 nicht dargestellt.

Der Spannungsstabilisator 4 ist von der dem Fachmann bekannten Art mit einem Serientransistor. Er weist einen Transistor 20 und eine Zenerdiode 19 auf, die jenseits ihres Kennlinienknicks durch einen Widerstand 21 oder 22 polarisiert ist, jenachdem, ob der Verbraucherstromkreis bzw. Laststromkreis an R (11) oder an T (12) angeschlossen ist; der Strom der Zenerdiode ist auf einen kleinen Wert in solcher Weise eingestellt, daß die Funktion der Lastorgane 7 oder 8 (Fig. 1) (welche bei­ spielsweise Relais sein können) nicht ausgelöst wird, wenn die eine und/oder die andere Ausgangsstufe geöffnet ist.

Die Ausgangsstufen 5 und 6 sind an einem gemeinsamen Punkt 27 verbunden, der seinerseits mit dem positiven Pol 9 der Ver­ sorgungsquelle über die Zenerdiode 23 verbunden ist.

Die Ausgangsstufe 5 besteht aus einem Transistor 24, dessen Basis ausgehend von einem an die Ausgangsklemme 17 des Schalters 3 angelegten positiven Signals über den Basiswiderstand 25 und den Basis-Emitter-Widerstand 26 gesteuert werden kann. In entsprechender Weise umfaßt die Ausgangsstufe 6 einen Transistor 28 und die Widerstände 29 bis 30. Der Transistor leitet, wenn am Ausgang 16 des Schalters 3 ein positives Signal anliegt.

Eine Diode 35 ist antiparallel über dem Schaltungstransistor 24 geschaltet; in gleicher Weise ist eine Diode 36 antiparallel über den Transistor 28 geschaltet; diese Dioden vermeiden die Beschädigung der Transistoren, wenn eine zufällige Polari­ tätsumkehr an den Klemmen 9, 11 bis 12 auftritt.

Ein Störschutzkondensator 34 ist zwischen den Anschlußklemmen der stabilisierten Spannung 9 und 15 angeschlossen. Der aus der Zenerdiode 32 und dem damit parallel geschalteten Konden­ sator 33 bestehende Aufbau stellt die Ableitung von Störungen sicher, die einerseits durch den positiven Pol der Versorgungsquelle 9 und anderer­ seits durch die Ausgangsstufen 5 oder 6 auf den negativen Pol der Versorgungsquelle eingespeist werden.

Eine Diode 31 ist zwischen der Anode der Zenerdiode 19 des Spannungsstabilisators 4 und der Anode der Schalt-Zenerdiode 23 in sol­ cher Weise angeschlossen, daß ihre Kathode am gemeinsamen Punkt 27 der Ausgangsstufen 5, 6 liegt. Die Arbeitsweise der soeben beschriebenen Vorrichtung verläuft wie folgt:

Wenn der Abstand der Fangelektrode vom Detektorkopf größer ist als die Reichweite, dann beginnt der Oszillator 1 zu schwingen und die Anschlußklemme 17 empfängt vom Schalter 3 ein Signal, das den Transistor 24 in den leitenden Zustand bringt: Der Ausgang R befindet sich dann auf dem Potential der Versorgungsquelle, abzüglich des Spannungsabfalls der Diode 23.

Die Spannung an den Anschlüssen der Diode 23 stellt die An­ wesenheit einer Minimalspannung am Eingang 18 des Spannungs­ stabilisators 4 sicher.

Wenn der Abstand der Fangelektrode geringer ist als die Reichweite, wobei die Hysterese ausgenommen sei, empfängt die Klemme 16, wie man nachfolgend sehen wird, vom Schalter 3 ein Signal. Der Transistor 28 der Ausgangsstufe 6 leitet dann und die Anschlußklemme T steht unter Spannung. Wie zuvor stellt die Zenerdiode 23 die Stromversorgung des nun blockierten, aber zum Arbeiten bereiten Oszillators 1 sicher.

Um den Reststrom der Ausgänge R und/oder T soweit wie möglich zu reduzieren, weisen die Widerstände 21 und 22 einen hohen Wert auf; andererseits können die Spannungen der Zenerdioden 19 und 23 wegen der Streuung der Kennlinien bei der Her­ stellung nicht mit Präzision ausgewählt werden: Daraus folgt, daß insbesondere dann, wenn die Fangelektrode sich genügend entfernt, damit der Oszillator 1 von neuem zu arbeiten beginnt, der Arbeitspunkt der Diode 19 sich vor dem Knick einstellt, wobei die Spannung an den Anschlüssen dieser Diode dazu neigt, niedriger zu werden. Dies führt zu einer Veränderung der Reichweite, und somit zu einem instabilen Zustand des Aufbaus. Die Diode 31 hat genaugenommen die Aufgabe, einen Strom zu absorbieren, der den Arbeitspunkt der Diode 19 in den Zener­ bereich zurückverlegt: dadurch wird der instabile Zustand unterdrückt und die Umschaltung arbeitet richtig.

Wenn die Fangelektrode sich jenseits der Reichweite wieder annähert, fährt der Schalter 3 unter Berücksichtigung der Hysterese während einer gewissen Zeit fort, bei 17 ein Signal zu liefern, das den Transistor 28 in einen leitenden Zustand versetzt. Die Diode 31 verstärkt den Strom, der durch die Diode 19 hindurch fließt. Die Zenerspannung der Diode 19 wird folg­ lich leicht erhöht; diese Erhöhung neigt dazu, die mögliche Reichweite zu vergrößern und führt wiederum zu einem unver­ fälschten bzw. richtigen Schaltvorgang.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, weist der Oszillator 1 einen Transistor 37 auf, Oszillatorspulen 38 und 39, denen sich die (nicht dargestellte) metallische Fangelektrode nähert oder von denen sie sich entfernt, und einen Abstimmkondensator 40. Der positive Pol der Versorgungsquelle ist an dem Verbindungspunkt 38 und 39 angeschlossen. Die Basis des Transistors 37 ist durch die Wider­ stände 43 und 44 und eine Diode 45 vorgespannt bzw. polarisiert.

Der Emitter des Transistors 37 ist mit dem negativen, stabi­ lisierten Pol 15 über einen Widerstand 46 verbunden und liegt an der Anschlußklemme 47 von der die oszillierende Ausgangs­ spannung abgenommen werden kann oder nicht, je nachdem, ob die Fangelektrode entfernt ist oder nicht.

Der integrierende Zustands-Detektor 2 umfaßt einen Transistor 51, dessen Basis durch den Hochfrequenzstrom erregt wird, der über einen Kondensator 48 übertragen und von einer Diode 49 und einem Widerstand 50 gleichgerichtet wird.

Wenn der Oszillator 1 blockiert ist, erscheint an der Basis des Transistors 51 keine Spannung. Dieser Transistor ist dann blockiert und sein Kollektor wird auf dem positiven regulier­ ten Potential 9 gehalten, wie auch der Verbindungspunkt 54 der Kollektorwiderstände 52 und 53.

Wenn die Fangelektrode genügend weit entfernt ist, damit der Oszillator 1 arbeitet, wird der Transistor 51 periodisch in die Sättigung getrieben; seine Kollektorspannung sinkt ab; sie wird durch den Kondensator 52 integriert und die Spannung an der Anschlußklemme 54 sinkt.

Der Schalter 3 weist die Transistoren 55 und 56, die Dioden 57 und 58 und einen Widerstand 60 auf.

Wenn das Potential der Eingangsklemme 54 sinkt (entfernte Fangelektrode), dann leitet der Transistor 55 über die Diode 57 und den Widerstand 59; die Diode 58 ist ebenso blockiert wie der Transistor 56. Nur der Ausgang 17 wird dann gespeist. Wenn das Potential des Punktes 54 demjenigen des Punktes 9 gleich ist (wieder angenäherte Fangelektrode), dann ist der Transistor 55 blockiert bzw. gesperrt, der Transistor 56 leitet und speist somit die Anschlußklemme 16.

Der beschriebene und dargestellte Aufbau kann in verschie­ denen Einzelheiten abgewandelt werden, ohne vom Erfindungs­ gedanken abzuweichen. Insbesondere kann man zwei Dioden in Reihe zwischen die Basis des Transistors 20 und die Widerstände 21 und 22 (Fig. 2) einfügen, um das Fließen eines Stromes durch die zwei Widerstände 21 und 22 zu vermeiden. Dadurch wird die Wechsel­ wirkung bzw. Rückwirkung zwischen den Ausgangsstufen 5 und 6 und den An­ schlußklemmen 11 und 12 noch weiter vermindert.

Claims (4)

1. Näherungsinitiator für Gleichstrom, mit einem Transistor- Oszillator, der mit einem Detektor für seinen Betriebszu­ stand und mit einem Schalter verbunden ist, wobei die Ar­ beits- und Ruhesignale des Schalters jeweils eine von zwei unterschiedlichen Ausgangsstufen steuern, von denen jede einen Schalttransistor umfaßt, mit einem Spannungs­ stabilisator, der den Oszillator, den Zustandsdetektor und den Schalter versorgt, mit einer ersten, dem Oszilla­ tor dem Zustandsdetektor, dem Schalter, dem Spannungssta­ bilisator und den Ausgangsstufen gemeinsamen Gerätean­ schlußklemme, die mit einem ersten Pol einer Versorgungs­ quelle verbunden ist, während ein zweiter Pol der Versor­ gungsquelle über zwei Lastorgane angeschlossen ist, von denen jedes von einer Ausgangsstufe gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspeisung der Versorgungsquelle des Spannungs­ stabilisators (4) und der Ausgangsstufen (5, 6) über we­ nigstens eines der Lastorgane (7 bzw. 8) bewirkt ist, wel­ che außerhalb des Näherungsinitiators gelegen sind, mit dem sie jeweils über eine Ruhe-Anschlußklemme (11) bzw. eine Arbeits-Anschlußklemme (12) verbunden sind, daß eine Zenerdiode (19) des Spannungsstabilisators (4) mit der ersten Anschlußklemme (9) und über einen Widerstand mit hohem Wert (21, 22) sowohl mit der Ruhe-Anschlußklemme (11) und der Arbeitsanschlußklemme (12) als auch mit einem Transistor (20) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem gemeinsamen Punkt (18) von zwei Dioden (13, 14) ver­ bunden ist, die mit entgegengesetzter Orientierung ihrer Durchlaßrichtungen in Serie zwischen der Ruheanschlußklem­ me (11) und der Arbeitsanschlußklemme (12) angeordnet sind, während die Schalttransistoren (24, 28) einerseits mit der ersten Anschlußklemme (9) über eine gleiche Zener­ diode (23) und andererseits mit der entsprechenden Ruhe- Anschlußklemme (11) oder der Arbeits-Anschlußklemme (12) verbunden sind.

2. Näherungsinitiator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (20) des Spannungsstabilisa­ tors (4) mit dem gemeinsamen Punkt (27) der Schalttran­ sistoren (24, 28) über eine Diode (31) verbunden ist, die in einem solchen Sinn orientiert ist, daß der von dem einen oder dem anderen der Schalttransistoren (24, 28) kommende Betriebszustand eine Zunahme der Leistung der Zenerdiode (19) des Stabilisators (4) bestimmt.

3. Näherungsinitiator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß antiparallel zur Kollektor-Emitter-Strecke jedes Schalttransistors (24, 28) eine Diode (35, 36) angeschlos­ sen ist.

4. Näherungsinitiator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen Kondensator (33) nebengeschlossene Zenerdiode (32) im gleichen Sinn wie die Zenerdiode (19) des Spannungsstabilisators (4) orientiert und zwischen den ersten Pol der Versorgungsquelle (9) und den gemeinsa­ men Punkt (18) der Dioden (13, 14) geschaltet ist, die die Ruhe-Anschlußklemme (11) und die Arbeits-Anschlußklem­ me (12) miteinander verbinden.