DE3440027C2

DE3440027C2 -

Info

Publication number: DE3440027C2
Application number: DE19843440027
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr.-Ing. 5000 Koeln De Chwieralsky; Herbert 5226 Reichshof De Roedder
Original assignee: Pulsotronic Merten & Co Kg 5270 Gummersbach De GmbH
Current assignee: Pulsotronic Merten & Co Kg 5270 Gummersbach De GmbH
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1993-02-11
Also published as: DE3440027A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Überwachungseinrichtung für einen Näherungsschalter, insbesondere induk tiven Näherungsschalter, mit einem Hf-Oszillator, einem dem Hf-Oszillator nachgeschalteten Schaltverstärker, einer dem Schaltverstärker nachgeschalteten Ausgangsstufe sowie einem Betätigungssimulator mit einem separaten Steuereingang, wobei der Betätigungssimulator schalterartige Mittel aufweist, mit denen der ggf. unbedämpfte Oszillator bedämpft und/oder der ggf. bedämpfte Oszillator entdämpft wird, beispielsweise mit Hilfe eines an den Steuereingang angeschlossenen Taktgene rators, der im Takt seiner Taktfrequenz den Betätigungssimu lator an steuert und damit in regelmäßigen Abständen "künst lich" eine sich dem Oszillator nähernde oder sich vom Oszil lator entfernende Steuerfahne vorgetäuscht wird.

Eine derartige Überwachungseinrichtung ist durch die DE-PS 31 50 212 bekannt. Mit einer solchen Überwachungseinrichtung kann die ordnungsgemäße Funktion des Näherungsschalters zu jedem beliebigen Zeitpunkt festgestellt werden; beispiels weise kann der Ausfall eines derartig ausgerüsteten Nähe rungsschalters angezeigt werden, noch bevor an einer durch den Näherungsschalter gesteuerten Einrichtung, z. B. Bear beitungsmaschine, ein Schaden aufgetreten ist.

Um ein sicheres Schaltverhalten zu erreichen, bzw. Fehl schaltungen zu vermeiden, weisen Näherungsschalter eine Schalthysterese auf, d. h. zwischen dem Abstand der Steuer fahne von der aktiven Schaltfläche des Näherungsschalters, bei der der Näherungsschalter aus dem einen in den anderen Schaltzustand gelangt und dem Abstand der Steuerfahne von der aktiven Schaltfläche, bei der der Näherungsschalter wieder den Ausgangszustand einnimmt, besteht eine ausreichend große Differenz. In der Regel beträgt die Schalthysterese 3% bis 15% des Nennschaltabstandes. Es kann bei einem Näherungsschalter der eingangs beschriebenen Art vorkommen, daß der Oszillator gerade dann "künstlich" bedämpft oder entdämpft wird, wenn sich die Steuerfahne innerhalb des Be reichs der Schalthysterese des Schaltverstärkers befindet. Die Wahrscheinlichkeit, daß dieser Fall auftritt, nimmt bei einer relativ geringen Annäherungsgeschwindigkeit der Steu erfahne und bei einer relativ großen Simulationshäufigkeit zu.

Das hat jedoch zur Folge, daß ein durch die Steuerfahne be dämpfter Oszillator durch die Simulationsphase entdämpft wird und es bleibt, wenn die Steuerfahne sich im Hysterese bereich befindet und die Simulationsphase mit diesem Zeit punkt zusammenfällt und umgekehrt, ein durch die Steuer fahne entdämpfter Oszillator durch die Simulationsphase be dämpft wird und es bleibt, wenn die Steuerfahne sich im Hysteresebereich befindet und die Simulationsphase mit diesem Zeitpunkt zusammenfällt.

Innerhalb des Hysteresebereichs besteht also keine Möglich keit, zwischen Betätigung durch die Steuerfahne und dem Simu lationszyklus zu unterscheiden. Das bedeutet, daß am Ausgang des Näherungsschalters ein Signalwechsel erfolgt, obwohl sich die Steuerfahne überhaupt nicht bewegt hat. Die Folge ist eine fehlerhafte Schaltfunktion.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Überwachungs einrichtung für einen Näherungsschalter der eingangs näher beschriebenen Art zu schaffen, bei der ein solches fehler haftes Schaltverhalten durch den Simulationszyklus innerhalb des Hysteresebereichs vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Näherungsschalter der eingangs näher gekennzeichneten Art durch die im Kenn zeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Überwachungsein richtung wird also der Oszillator bei jedem Simulations zyklus durch eine, einer ersten Simulationsphase folgende, zweite Simulationsphase stets in den Zustand zurückgeführt, in dem er sich vor Beginn des Simulationszyklus befand, also in den Ausgangszustand. Insbesondere dann, wenn sich die Steuerfahne im Hysteresebereich befindet und gleich zeitig ein Simulationszyklus erfolgt, der Näherungsschalter also praktisch "blind" ist, weil er nicht unterscheiden kann zwischen einem Ausgangssignal, hervorgerufen durch die Steuerfahne, oder einem Ausgangssignal, hervorgerufen durch den Simulationszyklus, läßt sich diese nachteilige Eigen schaft des Näherungsschalters kompensieren und eine Fehl funktion vermeiden.

Ein Simulationszyklus läuft unabhängig von der augenblick lichen Lage der Steuerfahne beispielsweise wie folgt ab:

1. Startbefehl,
2. feststellen, in welchem Zustand sich der Oszillator befindet (be- oder entdämpft),
3. speichern des augenblicklichen Schaltzustandes im Näherungsschalter,
4. betätigen der schalterartigen Mittel, die den Oszillator in den entgegengesetzten Zustand bringen, in dem er sich vor dem Startbefehl be fand (die Ausgangsstufe wird umgeschaltet),
5. betätigen der schalterartigen Mittel, die den Oszillator wieder in den Ausgangszustand vor dem Startbefehl bringen (die Ausgangsstufe wird zurückgeschaltet),
6. Speicher löschen.

Angenommen, der Simulationszyklus, bestehend aus den Simu lationsphasen 1. bis 6., würde die Simulationsphase 5. nicht enthalten, dann würde in jeder beliebigen Stellung der Steuerfahne, mit Ausnahme der Stellung der Steuerfahne die den Oszillator be- oder entdämpft, die Steuerfahne sich also im Hysteresebereich befindet, der Oszillator nach Beendigung der Simulationsphase 4. nach einer gewissen Zeit selbsttätig in den Ausgangszustand zurückkehren, beispielsweise ein unbe dämpfter Oszillator durch die Simulationsphase 4. in den be dämpften Zustand versetzt und nach einer gewissen Anschwing zeit wieder in den unbedämpften Zustand zurückkehren. Danach würde am Ausgang des Näherungsschalters derselbe Schaltzu stand vorhanden sein wie vor dem Startbefehl 1.

Befindet sich bei einem derartigen Simulationszyklus (ohne Simulationsphase 5.) die Steuerfahne im Hysteresebereich, und gleichzeitig kommt der Startbefehl (Simulationsphase 1.), dann wird der durch die Steuerfahne bedämpfte Oszillator und durch die Simulationsphase 4. entdämpfte Oszillator, entdämpft bleiben und nicht selbsttätig in den bedämpften Zustand zurückkehren. Danach wird am Ausgang des Näherungs schalters ein falscher, nämlich entgegengesetzter Schalt zustand vorhanden sein, als vor dem Simulationszyklus.

Bei einem Simulationszyklus, der auch die Simulationsphase 5. enthält, wird also in dem Fall, wo sich die Steuerfahne im Hysteresebereich befindet und gleichzeitig der Startbefehl (Simulationsphase 1.) kommt, durch die Simulationsphase 5. der ursprüngliche Zustand des Oszillators vor dem Startbe fehl wiederhergestellt. Nach dem Simulationszyklus wird ein unveränderter Schaltzustand vorhanden sein.

Da nicht unterschieden wird zwischen "Steuerfahne im Hyste resebereich" und "Steuerfahne nicht im Hysteresebereich", läuft der gesamte Simulationszyklus einheitlich ab. Das hat einen zusätzlichen Vorteil. Die "Totzeit" des Näherungs schalters läßt sich damit verkürzen, also die Zeit, die vom Startbefehl (Simulationsphase 1.) bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Ausgangsstufe ihren ursprünglichen Zustand wieder erreicht hat, vergeht. Je länger die "Totzeit" ist, desto langsamer müssen die Prozesse sein, die mit dem Näherungs schalter gesteuert werden sollen. Der größte Teil der "Tot zeit" wird für die An- und Abschwingzeiten des Oszillators benötigt, da das schlagartige Betätigen der schalterartigen Mittel, beispielsweise zur "künstlichen" Bedämpfung des Os zillators, einen relativ langsamen Anstieg der Schwingungs amplitude des Oszillators zur Folge hat.

Durch die impulsartige Betätigung gemäß Anspruch 2 wird ge wissermaßen das Anschwingen oder Abschwingen des Oszillators beschleunigt.

Gemäß Anspruch 3 sind jeweils zum Be- und Entdämpfen ge trennte schalterartige Mittel vorhanden. Dadurch brauchen die schalterartigen Mittel entsprechend den Simulations phasen 4. und 5. nur nacheinander betätigt zu werden, wobei entsprechend Anspruch 2 die Simulationsphase 5. impulsartig gestartet wird.

Am einfachsten läßt sich der Rückführungsimpuls der Simu lationsphase 5. aus der differenzierten Rückflanke des Simulationssignals der Simulationsphase 4. ableiten. Es ist jedoch ohne weiteres denkbar, eine separate Simulations schaltung für die Simulationsphase 5. zu verwenden, beispiels weise mit Hilfe eines durch das Simulationssignal der Simu lationsphase 4. gesteuerten Impulsgenerators.

Nachfolgend ist anhand eines Blockschaltbildes ein Nähe rungsschalter mit einer Überwachungseinrichtung beschrieben.

Der Näherungsschalter besteht aus einem Transistor-Oszil lator 10, einem dem Transistor-Oszillator 10 nachgeschalteten Schaltverstärker 11 mit Hysterese und einer Ausgangsstufe 12 mit Stromversorgung.

Die Ausgangsstufe 12 weist Anschlußklemmen 13, 14 für den Anschluß an eine Spannungsquelle sowie eine Ausgangsklemme 15 zum Schalten der Last auf.

Der Betätigungssimulator 16 wird über einen Steueranschluß 17 von außen angesteuert, beispielsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Taktgenerators, der im Takt seiner Taktfrequenz Testsignale sendet, die den Betätigungssimulator 16 anregen, der dann im Takt der Taktfrequenz des Taktgenerators schal terartige Mittel 18, 19 betätigt, die Mittel 20, 21 zum Be-oder Entdämpfen des Transistor-Oszillators 10 einschalten. Bei den schalterartigen Mitteln 18, 19 kann es sich jeweils um Transistoren handeln, von denen der eine zwecks Bedämpfung des Transistor-Oszillators 10 einen dem Resonanzkreis des Transistor-Oszillators 10 parallelgeschalteten Widerstand 20 einschaltet und von denen der zweite zwecks Entdämpfung des Transistor-Oszillators 10 einen dem die Obergrenze der An sprechempfindlichkeit festlegenden Widerstand 22 parallel geschalteten Widerstand 21 einschaltet. Der Betätigungs simulator 16 ist über eine Abfrageleitung 23 mit dem Aus gang 15 verbunden. Die schalterartigen Mittel 18, 19 werden damit in Abhängigkeit vom Signalzustand des Näherungs schalters betätigt, also es wird abgefragt, ob der Oszil lator 10 gerade be- oder entdämpft ist. Ist er durch die Steuerfahne bedämpft, wird er "künstlich" entdämpft und umgekehrt, wenn er durch die Steuerfahne entdämpft ist, wird er "künstlich" bedämpft. Die Betätigung der schalter artigen Mittel 18, 19 kann durch eine Weiche des Betätigungs simulators 16 gesteuert werden, über die die Testsignale laufen und die Betätigung der schalterartigen Mittel 18, 19 auslösen.

In dem Betätigungssimulator 16 befindet sich eine Diffe renzierstufe, die die Rückflanke der Testsignale 25 des außen über den Steuereingang 17 angeschlossenen Taktgene rators differenziert. Die schalterartigen Mittel 18, 19 werden nacheinander durch die Testsignale 25 und die impuls artigen Rückführungssignale 26 betätigt, wobei die Rück führungssignale 26 diejenigen schalterartigen Mittel 18, 19 betätigen, die durch die Testsignale 25 nicht betätigt sind. Ist beispielsweise der Oszillator 10 durch die Steuerfahne bedämpft, wird zunächst das entdämpfend wirkende schalter artige Mittel 21 durch das Testsignal 25 und anschließend das bedämpfend wirkende schalterartige Mittel 18 durch das Rückführungssignal 26 betätigt, also stets nach jedem Simulationszyklus der Ausgangszustand des Oszillators wieder hergestellt.

Claims

1. Elektrische Überwachungseinrichtung für einen Näherungs schalter, insbesondere induktiven Näherungsschalter, mit einem Hf-Oszillator, einem dem Hf-Oszillator nachgeschal teten Schaltverstärker, einer dem Schaltverstärker nachge schalteten Ausgangsstufe sowie einem Betätigungssimulator mit einem separaten Steuereingang, wobei der Betätigungs simulator schalterartige Mittel aufweist, mit denen der ggf. unbedämpfte Oszillator bedämpft und/oder der ggf. bedämpfte Oszillator entdämpft wird, beispielsweise mit Hilfe eines an den Steuereingang angeschlossenen Taktgene rators, der im Takt seiner Taktfrequenz den Betätigungs simulator ansteuert und damit in regelmäßigen Abständen "künstlich" eine sich dem Oszillator nähernde oder sich vom Oszillator entfernende Steuerfahne vorgetäuscht wird, da durch gekennzeichnet, daß der durch die Steuerfahne be dämpfte Oszillator (10) und anschließend durch eine Simu lationsphase entdämpfte Oszillator durch eine sich an die Simulationsphase anschließende weitere Simulationsphase bedämpft, bzw. der durch die Steuerfahne unbedämpfte Oszil lator und anschließend durch die "erste" Simulationsphase bedämpfte Oszillator durch die "zweite" Simulationsphase entdämpft wird.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Betätigung der schalterartigen Mittel (18, 19) in der "zweiten" Simulationsphase impulsartig erfolgt.

3. Überwachungseinrichtung mit schalterartigen Mitteln, mit denen der ggf. unbedämpfte Oszillator bedämpft und der ggf. bedämpfte Oszillator entdämpft wird, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der den Oszillator (10) bedämpfenden Betätigung der schalterartigen Mittel (18) die den Oszillator (10) entdämpfenden schalterartigen Mittel (19) und nach der den Oszillator (10< entdämpfenden Betätigung der schalterartigen Mittel (19) die den Oszillator (10) be dämpfenden schalterartigen Mittel (18) betätigt werden.

4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der für die Betätigung der schalterartigen Mittel (18, 19) in der "zweiten" Simulationsphase benötigte Impuls (26) aus der differenzierten Rückflanke des den Oszillator (10) "künstlich" be- oder ent dämpfenden Simulationssignals (25) gebildet wird.