DE3016821A1 - Elektronischer naeherungsschalter - Google Patents
Elektronischer naeherungsschalterInfo
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Description
Elektronischer Näherungsschalter
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Näherungsschalter nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.:
Elektronische Näherungsschalter werden in zunehmendem
Maße anstelle von mechanisch betätigten elektrischen
Schaltern in elektrischen Meß-, Regel- und Steuerkreisen verwendet. Sie bestehen im allgemeinen aus einem
durch ein angenähertes Metallteil bedämpfbaren Oszillator,
dem ein Demodulator und Schwellwertschalter und/oder eine
Ausgangsstufe nachgeschaltet ist. Solange ein an den
Maße anstelle von mechanisch betätigten elektrischen
Schaltern in elektrischen Meß-, Regel- und Steuerkreisen verwendet. Sie bestehen im allgemeinen aus einem
durch ein angenähertes Metallteil bedämpfbaren Oszillator,
dem ein Demodulator und Schwellwertschalter und/oder eine
Ausgangsstufe nachgeschaltet ist. Solange ein an den
Näherungsschalter angenähertes Metallteil einen vorge- |.
ρ gebenen Abstand noch nicht erreicht hat, ist die Kreis- i
verstärkung kxV des Oszillators größer als 1 und er 4
schwingt. Erreicht das angenäherte Metallteil einen vor- . Λ |
gegeben Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des " |
Oszillators zu einer Verringerung der Kreisverstärkung ('
kxV, so daß diese schließlich einen Wert kleiner als 1
einnimmt und der Oszillator nicht mehr schwingt Die Ausgangsstufe des Näherungsschalter nimmt hierbei abhängig
einnimmt und der Oszillator nicht mehr schwingt Die Ausgangsstufe des Näherungsschalter nimmt hierbei abhängig
von dem Schwingungszustand des Oszillators einen durch die
schaltungstechnische Auslegung bedingten Zustand (gesperrt
oder leitend) ein. ■ . ■ ΐ
schaltungstechnische Auslegung bedingten Zustand (gesperrt
oder leitend) ein. ■ . ■ ΐ
Zur Einstellung einer Schalthysterese, d.h. der Differenz
zwischen dem Schaltabstand bei Entfernung des Metall- s
Ϊ teiles und dem Schaltabstand bei Annäherung des Metall- |
teils ist es aus der DE-AS 19 66 178 bekannt, von der |
pp INSPECTED
3 Q1 6 a 2
Ausgangsstufe her den Emitterwiderstand eines in Emitterschaltung
betriebenen Transistors einer schwingenden Oszillatorstufe zu erniedrigen und damit die Verstärkung
der Stufe zu erhöhen.
Ferner ist es aus der DE-AS 24 61 169 bekannt, von der Ausgangsstufe her, den Kopplungsfaktor des Oszillators
zu beeinflussen, indem bei bedämpften Oszillator der
Rückkopplungsfaktor verkleinert wird. Gegenüber der erstgenannten
Maßnahme besitzt diese Maßnahme den Vorteil, daß hierbei der Gleichstromarbeitspunkt der Verstärkerstufe
nicht verändert wird.
Durch die Vorgabe einer Schalthysterese wird zwar ein eindeutiger Einschalt- und Ausschaltpunkt des Näherungsschalters vorgegeben, wobei das den Schaltvorgang auslösende
Metallteil eine gewisse Oszillation ausführen kann, ohne daß der Näherungsschalter mehrmals betätigt
wird; es hat sich aber herausgestellt, daß die Schaltgeschwindigkeit derartiger Näherungsschalter prinzipiell
begrenzt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einer Entdämpfung des Oszillators dessen Amplitude gemäß
einer Exponentialfunktion ansteigt. Es dauert daher eine gewisse Zeit bei der Entfernung eines Metallteiles bis
5 der Näherungsschalter umschaltet. Bei schnellbeweglichen aufeinander folgenden Metallteilen ist daher der Schaltpunkt
nicht mehr alleine durch den Schaltabstand gegeben; vielmehr kann es bei einem Zählvorgang geschehen, daß
der nächste Gegenstand in der Reihe den Oszillator beer
reits wieder bedämpft,bevor auf die Entfernung des vorangegangenen
Gegenstandes angesprochen hat.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schaltgeschwindigkeit bekannter Näherungsschalter zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
ORIGINAL INSPECTED
, 3.016 8 2 f
Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen sei im. folgenden
die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
dargestellten Ausführungsbeispielen sei im. folgenden
die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 ein das Prinzip der vorliegenden Er
findung veranschaulichendes Blockdia-^
gramm;
gramm;
Fig.2 ein erstes Ausführungsbeispiel der er-Iq
findungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
verwirklicht bei einem bekannten
. Näherungsschalter gemäß der DE-AS 19 66 178;
verwirklicht bei einem bekannten
. Näherungsschalter gemäß der DE-AS 19 66 178;
und
Fig.4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung
der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Figur 1 besteht ein bekannter elektronischer T
Näherungsschalter aus einem Oszillator O, einem nachge- \._
schalteten Demodulator D, einem von dessen gleichgerichte- '':
ter Spannung beaufschlagten Trigger T und einer nach- |,
geschalteten ■ Restschaltung R,die eine Inverterstufe, eine e
Ausgangsstufe, eine Einschaltverzögerung und einen Last- j;
teil enthalten kann und hier nicht näher interessiert. |
In bekannter Weise wird durch den Trigger T ein Hysterese- ;
schalter H betätigt, der in den Oszillator 0 eingreift t
und beim Schalten des Näherungsschalters dessen Kreisver- |
Stärkung kxV erhöht. Hierdurch erreicht man in bekannter ,
Weise, daß ein einmal geschaltetet Näherungsschalter nicht f.
durch geringfügige Bewegungen des auslösenden Metall- J
teiles erneut betätigt wird. Vielmehr muss das Metall- '--'.!'
teil im Vergleich zu dem auslösenden Schaltabstand um ;
einen bestimmten Betrag näher herangebracht werden, um j'
den Näherungsschalter gegensinning zu betätigen. "Jj
3Q1682*
Erfindungsgemäß ist eine Anschwinghilfe A vorgesehen, die bei
einem bestimmten Pegel der gleichgerichteten Spannung und vor Erreichen des Schaltpunktes des Triggers T betätigt wird
und eire anfänglich bei bedampftem Oszillator erhöhte Kreisverstärkung
kxV reduziert.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der in Figur 1 prinzipiell dargestellten Schaltungsanordnung ist in Figur 2 veranschaulicht.
Diese Schaltungsanordnung weist hintereinandergeschaltet eine^ Oszillator O, bestehend aus Hauptstufe H und
Anschwinghilfe A, einen Demodulator D, einen Hystereseschalter
H, einen Trigger T und eine restliche Schaltung auf, wobei auf die Darstellung dieser restlichen Schaltung verzichtet
wurde.
Der Oszillator O ir~ "· :?iner Hauptstufe K als Hartley-Schaltung
ausgeführt uiju weist im wesentlichen eine Verstärkerstufe
in Kollektorschaltung und einen Schwingkreis auf. Der Schwingkreis besteht aus einem Übertrager L1 und einem parallel
geschalteten Kondensator Cl. Das Übertragungsverhältnis des
Übertragers Ll ist so gewählt, daß sich ein Kopplungsfaktor k größer als 1 ergibt. Eine Mittelanzapfung ist leicht
realisierbar und wird über einen Koppelwiderstand R^ an den
Emitter eines als Verstärkerstufe vorgesehenen Transistors Q3 angeschlossen. Der Schwingkreis bestehend aus L1 und C1
liegt einerseits an Bezugspotential und ist andererseits über zwei als Dioden betriebene Transistoren Q1 und Q2 ä*n die
Basis des Transistors Q3 angeschlossen. Andererseits ist die Basis über eine eingeprägte Stromquelle I 101 an die Betriebsspannung
angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Q3 liegt unmittelbar an der Betriebsspannung.
Die eingeprägte Stromquelle I 101,sowie weitere eingeprägte
Stromquellen in dem dargestellten Schaltkreis lassen sich wie auch die übrige Schaltung leicht in integrierter Schaltkreistechnik
ausführen, wobei sie im wesentlichen hochohmige Widerstände ersetzen, die in integrierter Schaltkreistechnik
ORIGINAL INSPECTED
301682
schlecht realisierbar sind. Die Anschwinghilfe A umfaßt
einen ersten Transistor Q102 dessen Emitter mit dem Emitter des Oszillatortransistors Q3 verbunden ist und
dessen Kollektor über einen Widerstand R1 ebenfalls an
die Mittenanzapfung des Übertragers Li angeschlossen ist. - |-
Die Basis des Transistors Q102 ist an den Kollektor eines
Transistors Q1O3 angeschlossen, der seinerseits über eine eingeprägte Stromquelle H an das Bezugspotential ge- '_■
schaltet ist. Der Emitter des Transistors Q1O3 liegt
unmittelbar an der Betriebsspannung. ....'-■
Der Demodulator D umfaßt einen im C-Betrieb und als Emitterfolger betriebenen Transistor Q5, der mit seiner
Basis an den Emitter des Oszillatortransistors Q3 an-' geschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q5 liegt
unmittelbar an der Betriebsspannung und der Emitter dieses
Transistors ist über eine eingeprägte Stromquelle 12 an das Bezügspotential angeschlossen. Andererseits ist der
Emitter des Transistors Q5 über einen Widerstand R2 .20 mit den Basen zweier Transistoren Q6 und Q9 verbunden.
Der Transistor Q6 betätigt die Anschwinghilfe und ist mit
seinem Kollektor einmal über eine eingeprägte Stromquelle [
1102 an die Betriebsspannung und zum anderen auf die . ;
Basis des Transistors Q103 geführt. Der Emitter des Tran- §
sistors Q6 liegt über einen Widerstand R3 an der Bezugs- r
spannung. Der Transistor Q9 liegt mit seinem Kollektor
über eine eingeprägte Stromquelle 11 "03 an der Betriebs- . ['
spannung und mit seinem Emitter über einen Widersrand R6 |
an der Bezugsspannung. Zwischen, den Kollektor des Tran- . |
sistors Q9 und die Bezugsspannung ist ferner ein. Konden- [r
sator C2 geschaltet. · f
Der Hystereseschalter H besteht aus einem Transistor Q11/ I
der mit seinem Kollektor an die Betriebsspannung und mit |
seinem Emitter über einen Hysteresewiderstand Rj1 eben- |:
falls' an die Mittelanzapfung des Übertragers L1 angeschlossen
ist. Die Basis des Transistors Q11 wird von I
101662/
dem nachgeschalteten Trigger T beaufschlagt.
Der Trigger T umfaßt im wesentlichen einen Differenzverstärker bestehend aus zwei Transistoren Q12 und
Q14, deren Emitter gemeinsam über eine eingeprägte
Stromquelle 13 an die Bezugsspannung und deren Kollektoren über einen Stromspiegel Q1O8 an der Betriebsspannung
liegen. Die Basis des Transistors Q12 liegt über einen Widerstand R8 einmal an dem Kondensator C2
und zum anderen über die Emitter/Kollektorstrecke eines Transistors Q107 an Bezugspotential. Zum anderen
liegt die Basis des Transistors Q12 über die Kollektor/
Emitterstrecke eines Transistors Q106 und einen Widerstand
R9 an der Betriebsspannung. Der T.ransistor Q106
besitzt zwei Kollektoren, wobei der zweite Kollektor an die Basis des Transistors Q11 des Hystereseschaltes H
angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q12
ist einmal auf die Basis des Transistors Q106 geschaltet
und zum anderen über einen in Reihe zu einer weiteren eingeprägten Stromquelle 14 geschalteten Stromspiegel
Q109 mit dem Rest der Schaltung verbunden. Die Basis des zweiten Transistors Q14 des Differenzverstärkers
liegt einmal über eine eingeprägte Stromquelle 1104 an der Betriebsspannung und zum anderen über zwei
in Reihe geschaltete und als Dioden betriebene Transisto ren Q15 und Q16 an der Bezugsspannung.
Anhand des vorstehend beschriebenen Aufbaues einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung gemäß dem in Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sei nunmehr deren
Wirkungsweise beschrieben:
Zunächst sei der Zustand betrachtet, in welchem der Oszillator durch ein in das magnetische Feld des Übertragers
L1 eingebrachtes Me-tallteil vollständig bedämpft ist. Wird ein solches Metallteil genügend nahe
ORIGINAL INSPECTED
an den Näherungsschalter herangebracht, so setzen jegliche Schwingungen des Oszillators aus. Der Oszillator-_..-■
transistor Q3 ist jedoch gleichstrommäßig durchge- i
transistor Q3 ist jedoch gleichstrommäßig durchge- i
schaltet, da über die DiodenQ1 und Q2 der Basis ein
gegenüber dem Emitter positives Potential vorgegeben !
wird. Gleichzeitig ist der Transistor Q102 stromführend
und der Transistor Q103 gesperrt. Durch die Parallelschaltung des Widerstandes R1 zu dem Widerstand R^ er- :
gibt sich ein relativ geringer Gesamtwiderstand und
wird. Gleichzeitig ist der Transistor Q102 stromführend
und der Transistor Q103 gesperrt. Durch die Parallelschaltung des Widerstandes R1 zu dem Widerstand R^ er- :
gibt sich ein relativ geringer Gesamtwiderstand und
ein relativ hoher Kopplungsgrad zwischen dem Schwing-;
kreis L1, C1 und dem Oszillatortransistor Q3.-Die Kfeisverstärkung ist insgesamt sehr hoch, so daß bei einer
Entfernung des Metallteiles die Schwingamplitude des
Oszillators rasch ansteigt. Bei bedampftem Oszillator | und nicht geschaltetem Näherungsschalter ist jedoch zu- | sätzlich der Hystereseschalter H eingeschaltet indem der j Transistor Q11 stromführend ist und den Hysteresewider— | stand Rj1 dem Oszillator parallel schaltet. Der Transistor. | QJ1 ist aus folgenden Gründen durchgeschaltet: f..
Entfernung des Metallteiles die Schwingamplitude des
Oszillators rasch ansteigt. Bei bedampftem Oszillator | und nicht geschaltetem Näherungsschalter ist jedoch zu- | sätzlich der Hystereseschalter H eingeschaltet indem der j Transistor Q11 stromführend ist und den Hysteresewider— | stand Rj1 dem Oszillator parallel schaltet. Der Transistor. | QJ1 ist aus folgenden Gründen durchgeschaltet: f..
Über die beiden als Dioden geschalteten Transistoren Qi 5 |.
und Q16 und durch den Transistor Q1O7 ergibt sich eine _ |
Aufladung des Kondensators C2 auf ungefähr 1 ,'8VoIt. bei |-
nicht geschaltetem Trigger. An der Basis des Transis- _". i tors Q14 liegt ein Potential von ungefähr 1,2 Volt. An §
der Basis des Transistors Q12 liegt j-edoch ein Potential "|
von 1,8 Volt bzw. ein noch höheres Potential. Dies be- ' |-
deutet, daß der Transistor Q12 in dem Differenzverstärker {_
stromführend ist und dieser schaltet mit seinem Potential I
am Kollektor den Transistor Q10'6 in den stromführenden ■ L
Zustand^wodurch über das Potential an dessen Kollektor I
■ der Transistor Q11 an seiner Basis durchgeschaltet wird. . . %
- "■■--■"■"■-"... &
Es ergibt sich somit der Umstand, daß alle drei Widerstände
R^, R1 und Rj1 in den Schaltkreis eingeschaltet sind. Die
5 Einschaltung des Hysteresewiderstandes R, zusätzlich zu
dem Koppelwiderstand Rj, gehört zum Stand der Technik.
5 Einschaltung des Hysteresewiderstandes R, zusätzlich zu
dem Koppelwiderstand Rj, gehört zum Stand der Technik.
301682$?
Erfindungsgemäß wird jedoch durch den dem Koppelwiderstand
R^ parallel geschalteten Widerstand R1 bei bedampftem
Oszillator die Kreisverstärkung erhöht, so daß der Näherungsschalter bei Entfernung des Metallteiles in der
Lage ist, auf diese Entfernung schneller anzusprechen, da der Oszillator steiler anschwingt und bereits bei geringem
Schaltabstand eine merkliche Amplitude aufweist.
Es sei nunmehr betrachtet, was geschieht wenn ein bedämpfendes Metallteil entfernt wird. Die schnell anwachsende
Schwingungsamplitude am Emitter des Oszillatortransistors Q3 wird durch den im C-Betrieb betriebenen
Demcdulatortransistor Q5 gleichgerichtet und über den Widerstand R2 auf die Basen der Transistoren Q6 und Q9
geschaltet. Durch entsprechende Wahl der beiden Konstantstromquellen 1102 und 1103 bzw. durch unterschiedliche
Werte für die Emitterwiderstände R3 und R6 wird dafür gesorgt, daß der Transistor Q6 sein Kollektorpotential
schneller absenkt als der Transistor Q9. Hierdurch wird der Transistor Q103 in der Anschwinghilfe A geschaltet,
bevor der Trigger T schaltet. Wenn der Transistor Q 103 in den stromführenden Zustand gelangt, so wird der Transistor
Q102 ausgeschaltet und der Koppelwiderstand Rk ist -abgesehen von dem Hysteresewiderstand Rh- nur noch
alleine wirksam. Hierdurch wird zunächst die Kreisverstärkung aufgrund der verringerten Kopplung k reduziert.
Steigt die Oszillatorwechselspannung weiter an, so schaltet auch der Transistor Q9;wodurch der Kondensator C2 ,
der zuvor an einer Spannung von ungefähr 1,8 Volt lag, entladen wird. Wenn die Spannung über dem Kondensator
C2 soweit erniedrigt worden ist, daß das Potential an der Basis des Transistors Q12 einen Wert von 1,2 Volt
unterschreitet, so schaltet der Differenzverstärker um und der Transistor Q14 gelangt in.den stromführenden
Zustand. Nunmehr ist die Basis des Transistors Q106 nicht
mehr negativ in Bezug auf dessen Emitter vorgespannt,
INSPECTED
301682$/
-if- .
so daß dieser Transistor Q1Ö6 sowie auch der nachgeschaltete
Transistor Q11 des Hystereseschalters ausgeschaltet wird. Die Aussschaltung des Transistors QH
und somit die" Her aus trennung des Hysteresewiderstandes
Rh aus dem Schaltkreis führt aber zu einer erneuten Er- ,·
höhung der Kreisverstärkung. ■ [
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel· eines
induktiven Näherungsschalters,bei dem die vorliegende |
Erfindung verwirklicht ist. Der Schaltkreis gemäß Figur 3
ist.soweit dies nur die mit Ziffern bezeichneten Bau- |
elemente betrifft,ein aus der DE-AS 19 66 178 bekannter |
Schaltkreis. Lediglich die Bauelemente Ts1, RD, Ts2 ¥
ST . - ■■ - Et.
und Rs stellen Bauelemente zur Verwirklichung der er- . |
findungsgemäßen Schaltungsanordnung dar. : |
"■:■■..■■ . : -. . I.
In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht der in Figur 3
dargestellte. Annäherungsschalter aus einem von außen durch ein nicht dargestelltes Metallteil bedämpfbaren
Oszillator 6, einem von dem Oszillator 6 betätigten I
elektronischen Schalter 7 und einer Speiseschaltung 8 |
zur Erzeugung der für den Oszillator 6 erforderlichen ■ ■?>■
Betriebsspannung. Zwischen dem Oszillator 6 und dem . |.
elektronischen Schalter 7 ist ferner noch ein Schaltver- j
stärker 9 angeordnet, der in Abhängigkeit vom Zustand des i
Oszillators 6 den elektronischen Schalter 7 durchschaitet. ^
Der Oszillator des induktiven Annäherungsschalters arbeitet |
mit einem in Emitterschaltung betriebenen Oszillator- !
transistor 10. Im Kollektorkreis des Oszillatortransistors I
10 liegt ein Parallelschwingkreis 11 aus Schwingkreis- ; «
induktivität 12 und Schwingkreiskapazität 13. Im Emitter- Λ
kreis des Oszillatorstransistors 10 liegt ein Widerstand |
14, dem erfindungsgemäß die Reih .enschaltung· eines VJider- {
Standes Rp und eines als Schalter betriebenen Transistors \
Ts1 parallel geschaltet ist. Im Basiskreis des Oszillator- ;
transistors 10 ist eine Rückkopplungsinduktivität 15
angeordnet, die einerseits an die Basis des Oszillator- !
transistors 10 und andererseits an die Verbindungsstelle
zweier Widerstände 16 und 17, die einen Spannungsteiler
18 bilden,angeschlossen ist. Parallel zum Widerstand
16 liegt ein Uberbrückungskondensator 19.
Die Oszillatorspannung wird am Kollektor des Oszillatortransistors
10 über einen Koppelkondensator 20 abgegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Gleichrichtertransistors
21 gleichgerichtet und durch einen nachfolgenden als Emitterfolger geschalteten Glättungstransistor
22 mittels eines im Emitterkreis angeordneten Glättungskondensators 23 geglättet.
Bei schwingendem Oszillator 6 ist die Verstärkung V des Oszillators 6 mit Hilfe der gleichgerichteten Oszillatorspannung
gegenüber der Verstärkung V des Oszillators 6 bei nichtschwingendem Oszillator erhöht. Das ist dadurch
realisiert, daß die Verstärkung V des Oszillators 6 durch eine Änderung des Verhältnisses des Kollektcrwiderstandes
des Oszillatortransistors 10 zu dessen Emitterwiderstand veränderbar ist. Im einzelnen ist dem eigentlichen
Emitterwiderstand 14 des Oszillatortransistors 10 die
Reihenschaltung aus einem einstellbaren HilfsWiderstand 24,
einer Diode 25 und der Kollektor/Emitterstrecke eines Steuertransistors 26 parallel geschaltet, wobei die Basis
des Steuer transistors 26 von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird.
Erfindungsgemäß ist ein weiterer Transistor Ts2 angeordnet,
der einerseits mit seinem Emitter an der Bezugsspannung und andererseits über einen Widerstand Rs an die Betriebsspannung
angeschlossen ist. Die Basis dieses Transistors Ts2 ist unmittelbar an den Glättungskondensator 23 angeschlossen,
während die Basis des Steuertransistors 26 5 von dem aufgeladenen Glättungskondensator 23 über einen
Spannungsteiler angesteuert wird. Der Kollektor des Transistors T s2 ist mit der Basis des Transistors Ts1
'■ · j ORIGINAL INSPECTED
3Q
verbunden.
Schließlich liegt der Kollektor des Steuertransistors
26 über einen Kollektorwiderstand 27 und einen -■■Brücken,-"-gleichrichter 28 an der Netzspannung. -■-""- ' ! '
26 über einen Kollektorwiderstand 27 und einen -■■Brücken,-"-gleichrichter 28 an der Netzspannung. -■-""- ' ! '
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaues sei nunmehr
die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß
Figur 3 beschrieben:
Figur 3 beschrieben:
Solange ein nicht dargestelltes Metallteil dem Oszillator 6 des induktiven Näherungsschalters noch ferner ist
als vorgegebener Abstand, ist die Bedämpfung des Oszillators 6 so gering, daß dieser schwing-1. Die gleich- ,
gerichtete Oszillatorspannung steuert die Basis des V
als vorgegebener Abstand, ist die Bedämpfung des Oszillators 6 so gering, daß dieser schwing-1. Die gleich- ,
gerichtete Oszillatorspannung steuert die Basis des V
Steuertransistors 26 in der Weise an, daß der Steuer—
transistor 26 durchgeschaltet ist. Damit liegt die i
Reihenschaltung aus dem Hilfswiderstand 24.y der Diode 25 |.
und der durchgeschalteten Kollektor/Emitterstrecke des f
Steuertransistors 26 parallel zum Enitterwiderstand . ■
14 des Oszillatortransistörs 10, d.h. der wirksame j·
Emitter*iderstand des Oszillatortransistors 10 ist : }
kleiner als der Emitterwidarf.tand 14 und die Verstärkung f
V des Oszillators 6 ist größer gegenüber dem Fall, wo ; |
der Emitterwiderstand 14 alleine den wirksamen Emitter- .' . |
widerstand des Oszillatortransistörs 10 bildet. , 1
.■""-■- ■ - -I-
Aufgrund des bei schwingendem Oszillator ebenfalls ['
durchgeschalteten Transistors Ts2 ist der Transistor '$
Ts1 ausgeschaltet und der Widerstand R liegt dem
Emitterwiderstand 14 nicht parallel. Durch diese
Schaltungsanordnung erfolgt daher bei nicht bedämpften
Oszillator keine Beeinflussung des Verstärkungsfaktors -f.
• -■■ ' -1I
- ν
Unterschreitet nun das Metallteil einen vorgegeben \,
Abstand zum Oszillator 6, so wird die Bedämpfung des f
Qszillators 6 so groß, daß die gleichgerichtete Spannung \
INSPECTED f
-ye-
nicht mehr ausreicht den Steuertransistors 26 durchzuschalten. Jetzt ist der Emitterwiderstand 14 der
allein wirksame Emitterwiderstand des Oszillatortransistors 10 und die Versärkung V des Oszillators 6 ist
gegenüber dem unbedämpften Zustand kleiner. Wird der Oszillator noch etwas mehr bedämpft, so reicht die
gleichgerichtete Spannung auch nicht mehr aus, den Transistor Ts2 durchzuschalten, woraufhin der Transistor
Ts1 durchgeschaltet wird und der Widerstand R^ dem Emitterwiderstand 14 parallel geschaltet wird. Dies hat
zur Folge, daß bei entsprechend bedampftem Oszillator die Verstärkung V wiederum erhöht wird, so daß auch
bei einer schnellen Entfernung des Metallteiles der Näherungsschalter in der Lage ist schnell zu schalten,
da'..er relativ schnell auf eine bestimmte Grundamplitude
gebracht wird. Auch bei einer schnellen Bewegung des Metallteiles schaltet somit der Näherungsschalter praktisch
unverzögert bei einem bestiimvtenAbstand des Metallteiles
.
Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung bleibt die in bekannter Weise vorgesehene Hysterese unbeeinflusst von
der Anschwinghilfe, da die Anschwinghilfe ausgeschaltet
wird, bevor der Näherungsschalter seinen Schaltpunkt erreicht. Da die Anschwinghilfe und- die Hysterese jeweils
bei unterschiedlichen Bedämpfungsgraden des Oszillators aus-bzw. eingeschaltet werden, könnten die
erfindungsgemäßen . Schaltungsanordnungen auch dazu verwendet werden, einen Näherungsschalter mit unterschiedlichen
Schaltschwellen auszubilden,um beispielsweise vor einer Endabschaltung eine Voranzeige zu geben. Ferner
könnte aus der Anschwinghilfe auch eine Betriebsüberwachung des Oszillators abgeleitetwerden.
In Figur 4 ist anhand eines Diagrammes die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung veranschaulicht.
ORIGINAL INSPECTED
Hierbei ist die Oszillatoramplitude U über dem Schaltabstand
s aufgetragen. Die langgestrichelte Linie I
stellt den Anstieg der Schwingungsamplitude über dem Schaltabstand dar, wenn nur der Kopplungswiderstand R^ * >
(Fig.2) bzw. der Emitterwiderstand (Fig.3) vorhanden
wäre. Die kurzgestrichtelte Linie II stellt den Anstieg .
der Oszillatoramplitude über dem Schaltabstand für den , .
Fall dar, wo der Hysteresewiderstand Rj1 (Fig.2) aus dem
Schaltkreis herausgetrennt ist, bzw. der HilfsWiderstand
24 (Fig.3)· dem Emitterwiderstand 14 parallel geschaltet -.
ist. Die strichpunktierte Linie III stellt den Verlauf der Oszillatoramplitude über dem Schaltabstand für den
Fall dar, wo der Widerstand R1 dem Kopplungswiderstand
Rj^ (Pig.2) parallel geschaltet ist, bzw. wo der Wider- ;|
stand Rp dem Emitterwiderstand 14 (Fig.3) parallel ge- "E-schaltet
ist. /jf
Man erkennt also, daß bei vollständiger Bedämpfung des
Oszillators und anschließender Entfernung des Metall- ί
teiles der Oszillator bereits bei einem geringen Abstand ί
s des Metallteiles entlang der Linie III auf eine be- ..'■-[
stimmte Amplitude anschwingt. Erreicht die Amplitude |
einengewissen Wert, so wird7wie dies eingangs be- .. . .; j
schrieben wurde, der Widerstand R1 bzw. IL· aus dem |
Schaltkreis herausgetrennt, so daß nunmehr die Schwingüngs- Λ;
amplitude entlang der Linie I bis zum Schaltpunkt S^ |
des Triggers ansteigt. An dieser Stelle wird der Hysterese- j
schalter wirksam, d.l^es wird der Hysteresewiderständ Ru f
aus dem Schaltkreis gemäß Eigur 2 herausgetrennt bzw. |
der HilfsWiderstand 24 dem Emitterwiderstand 14 in Figur; 3 s
parallelgeschaltet. Die Schwingungsamplitude steigt dem- ':'
entsprechend vom Schaltungspunkt S1 entlang der Linie I
II an. Wird nun das Metällteil dem Näherungsschalter ; |
wieder angenähert, so wird die Schwingungsamplitude des ?
Oszillators gemäß der Linie II bedämpft und.der Näherungs- \
schalter schaltet im Schaltpunkt Sn. Anschließend ist I
für die Bedämpfung der Schwingungsamplitude zunächst die |
* 'und Hysteresewiderstand R^ '
1 ORIGINAL INSPECTED
.301682
Linie I und anschließend wieder zur völligen Bedämpfung die Linie III verantwortlich.
ORIGINAL INSPECTED
Claims (9)
1. ElektronischerNäherungsschalter mit einem Oszillator
und mit einer Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der Kreisverstärkung in Abhängigkeit vom Schaltzustand
zwecks Erzielung einer Hysterese, gekennzeichnet durch eine weitere. Schaltungsanordnung
(A;Q1O2, Q1O3, R1, Q5, Q6; Ts1, Rp/
Ts2, R3) zur Erhöhung der Kreisverstärkung kxV bei
bedampftem Oszillator (O;6) zwecks Erzielung einer
TO Anschwinghilfe und zum Ausschalten dieser Anschwinghilfe
kurz vor dem Erreichen des Schaltpunktes.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, ge kenn zeichnet durch eine Beeinflussung des
Verstärkungsfaktors V des Oszillators (6).
3. Näherungsschalter nach Anspruch 1, gekenn zeichnet
durch eine Beeinflussung des Kopplungsfaktors k des Oszillators (O).
4. Näherungsschalter nach Anspruch 2 mit einem in Emitterschaltung
betriebenen Oszillatortransistor, dessen Emitterwiderstand den Verstärkungsfaktor bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitterwiderstand (14) die Reihenschaltung aus
einem Widerstand (Rp) und einem Schalter (Ts1) parallel geschaltet ist, wobei der Schalter (Ts1)
bei bedämpften Oszillator (6) geschlossen ist und von der gleichgerichteten Oszillatorspannung geöffnet
wird, bevor der Schaltpunkt des Näherungsschalters erreicht ist.
5. Näherungsschalter nach Anspruch 3, mit einem als Emitterfolger betriebenen Oszillatortransistor,
der mit seinem Emitter über einen Koppelwiderstand an einen Schwingkreis angeschlossen ist, um den
Kopplungsfaktor zu beeinflussen, dadurch
ORIGINAL INSPECTED
-K-
gekennzeichnet, daß dem Koppelwiderstand (Rk) die Reihenschaltung aus einem Widerstand
(R1) und einem Schalter CQ1O2) parallel geschaltet
ist, wobei der Schalter bei bedampftem Oszillator
(0) geschlossen ist, und von der gleichgerichteten
Oszillatorspannung geöffnet wird, bevor der Schaltpunkt des Näherungsschalters erreicht ist.
(R1) und einem Schalter CQ1O2) parallel geschaltet
ist, wobei der Schalter bei bedampftem Oszillator
(0) geschlossen ist, und von der gleichgerichteten
Oszillatorspannung geöffnet wird, bevor der Schaltpunkt des Näherungsschalters erreicht ist.
6.Näherungsschalter nach Anspruch 4 mit einem dem
Oszillator nachgeschalteten Demodulator, wobei die
Oszillator nachgeschalteten Demodulator, wobei die
gleichgerichtete Spannung über einen Spannungsteiler
einen Ausgangstransistor schaltet, d a d u r c h
-ψ-gekennzeichnet, daß an ein höheres Po- IJ
tential des Spannungsteilers die Basis eines zwischen j§
die Betriebsspannung geschalteten Transistors (Ts2) J
angeschlossen ist und daß der Kollektor dieses Tran- :?
sistors (Ts2) auf die Basis eines weiteren als Schalter |
eingesetzten Transistors CTsI) geführt ist. <
. R'
7.Näherungsschalter nach Anspruch 5 mit einem dem f
Oszillator nachgeschalteten Demodulator, wobei die \
gleichgerichtete Spannung einen Trigger schaltet,; . [
dadurch gekennzeichnet, daß .
die demodulierte Spannung auf die Basis eines " " I"
die demodulierte Spannung auf die Basis eines " " I"
Transistors (Q6) geschaltet ist, dessen Kollektor mit I
der Basis eines weiteren Transistors (Q103) verbunden f
ist, welcher mit seinem Kollektor an die Basis eines . J;
als Schalter eingesetzten Transistors (Q102)" ange- f
schlossen ist. |
\
8.Näherungsschalter nach Anspruch 7, dadurch [;
g e k e η η ze i c h η e t, daß die demodulierte ?
Spannung auf die Basis eines weiteren TransistoTtrs-~4Q9) \
geschaltet ist, zwischen desseiTlCoMbetetör^und Bezugs*
potential ein Kondensator CC2) geschaltet
bei bedampftem Oszillator auf einen vorgegebenen
Spannungspegel aufgeladen und bei unbedämpftem Oszilla-
Spannungspegel aufgeladen und bei unbedämpftem Oszilla-
INSPECTED
3Ό16821
tor durch diesen Transistor (Q9) bis zum Erreichen der Schaltschwelle des Triggers (T) entladen wird.
9. Näherungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von
der demodulierten Oszillatorspannung beaufschlagten Transistoren CQ6,Q9) durch unterschiedliche Ströme
liefernde Konstantstromquellen (1102, 1103) in ihren
Kollektorzweigen bzw. durch unterschiedlich groß bemessene
Emitterwiderstände (R2,R6) zu verschiedenen Zeitpunkten in den leitenden Zustand gelangen bzw.
gesperrt werden, wobei der die Anschwinghilfe (A) ausschaltende Transistor (Q6) vor dem für die Schaltung
des Triggers(T)mäßgeblichefi Transistor(Q9)
leitend wird, bzw. bei einer Bedämpfung nach diesem gesperrt wird.
ORJGfNAL INSPECTEO
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Owner name: HONEYWELL REGELSYSTEME GMBH, 6050 OFFENBACH, DE |
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8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: SPALTE 1, ZEILE 27 U. 39 "GESPERRT" AENDERN IN "LEITEND" SPALTE 1, ZEILE 28 U. 41 "EINGESCHALTET" AENDERN IN "AUSGESCHALTET" SPALTE 2, ZEILE 6 HINTER "BEIDEN" DAS WORT "MIT" EINFUEGEN |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HONEYWELL AG, 63067 OFFENBACH, DE |
|
8310 | Action for declaration of annulment | ||
8313 | Request for invalidation rejected/withdrawn | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |