DE4006893C2 - Induktiven Näherungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit mindestens einem hin­ sichtlich seines den Schaltabstand beeinflussenden Wertes einstellbarem Bauteil, z. B. einem Widerstand, wobei das einstellbare Bauteil mindestens ein Einstellelement auf­ weist.

Wesentlicher Bestandteil eines induktiven Näherungsschalters ist ein von außen be­ einflußbarer Oszillator. Dabei gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vor­ gegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K × V = 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators; d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Be­ dämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so daß K × V < 1 wird; d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Abhängig von den unter­ schiedlichen Zuständen des Oszillators wird ein zu dem induktiven Näherungsschal­ ter gehörender elektronischer Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert. Zum Stand der Technik in bezug auf induktive Näherungsschalter wird auf die deutschen Offenlegungsschriften 37 22 334 und 37 22 335 und auf die in diesen vorveröffentlichten Druckschriften aufgeführten deutschen Offenlegungs­ schriften, Auslegeschriften und Patentschriften verwiesen.

Einleitend ist bereits darauf hingewiesen, daß es sich bei dem Bauteil, dessen einstell­ barer Wert die Schaltungsanordnung beeinflußt, um einen Widerstand handeln kann. Das kann z. B. der Emitterwiderstand des Oszillatortransistors des Oszillators eines induktiven Näherungsschalters sein (vgl. den Emitterwiderstand 14 in der Zeichnung der deutschen Patentschrift 19 66 178). Da die Verstärkung des Oszillatortransistors annähernd gleich dem Verhältnis von Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstand ist, beeinflußt also der Wert des Emitterwiderstandes die Verstärkung des Oszillatortran­ sistors und damit den Schaltabstand des induktiven Näherungsschalters; durch Ein­ stellung des Wertes des Emitterwiderstandes kann also der Schaltabstand des induk­ tiven Näherungsschalters eingestellt werden.

Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, werden als einstellbare Wider­ stände Potentiometer verwendet. Diese Potentiometer sind zwar relativ billig und leicht bedienbar, jedoch auch mit einer Mehrzahl von Nachteilen behaftet. Zunächst sind Potentiometer als mechanische Bauteile störanfällig, insbesondere erschütte­ rungsempfindlich, mit relativ großen Toleranzen versehen und in SMD-Ausführung nicht immer erhältlich. Darüber hinaus ist die Einstellung manchmal schwierig, treten Vergußprobleme auf und ist eine aufwendige Mechanik erforderlich, wenn eine bestimmte Schutzart zu gewährleisten ist. Schließlich müssen "empfindliche Signale", beispielsweise der Spannungsabfall am Emitterwiderstand, an "ungünstige Stellen" transportiert werden, d. h. an Stellen transportiert werden, die eine Beeinflussung der "empfindlichen Signale" nicht hinreichend sicher ausschließen.

Im übrigen ist es für sich bekannt (vgl. die Literaturstelle "ELEKTRONIK", Heft 14, 13. Juli 1984, Seiten 75-78, Aufsatz "Verstärkungsfaktor präzise digital programmie­ ren", und die deutsche Offenlegungsschrift 33 29 723), als Einstellelement einen nicht flüchtigen Speicher vorzusehen und in dem Speicher den Wert eines eine Schal­ tungsanordnung beeinflussenden einstellbaren Bauteils als Digitalwort einzustellen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den induktiven Näherungsschalter, von dem die Erfindung ausgeht, hinsichtlich der Einstellbarkeit des einstellbaren Bau­ teils, also hinsichtlich der Einstellbarkeit des Schaltabstands zu verbessern, insbeson­ dere dahingehend, daß der Schaltabstand nicht mehr werkseitig eingestellt werden muß, vielmehr der Verwender eines solchen induktiven Näherungsschalters den je­ weils gewünschten Schaltabstand selbst einstellen kann.

Der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter, bei dem die zuvor dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellelement ein nicht­ flüchtiger Speicher vorgesehen ist, in dem Speicher der den Schaltabstand beeinflus­ sende Wert des einstellbaren Bauteils als Digitalwort einstellbar ist, der Zahlenwert des Digitalwortes im Speicher bei einer der Einstellung des den Schaltabstand beein­ flussenden Wertes des einstellbaren Bauteils dienenden Betätigung automatisch "hochläuft" oder "runterläuft" und das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Zahlenwertes des Digitalwortes im Speicher automatisch endet, wenn der den Schaltabstand beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils einen Sollwert erreicht hat.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung aus­ zugestalten und weiterzubilden. Das wird im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel schematisch darstellenden Zeichnung erläutert.

Die einzige Figur zeigt - stark schematisiert und nur ausschnittsweise - einen ganz geringfügigen Teil eines induktiven Näherungsschalters. Dieser Näherungsschalter weist einen im übrigen nicht dargestellten Oszillator auf, zu dem ein Oszillatortransi­ stor 1 mit einem Emitterwiderstand gehört. Hinsichtlich des üblichen Aufbaus eines induktiven Näherungsschalters und des üblichen Aufbaus des Oszillators eines sol­ chen induktiven Näherungsschalters wird auf die vorveröffentlichten Druckschriften verwiesen, die in den deutschen Offenlegungsschriften 37 22 334 und 37 22 335 angeführt sind, insbesondere auf die deutsche Patentschrift 19 66 178. Der Emitter­ widerstand ist das einstellbare Bauteil 2, dessen Wert die Schaltungsanordnung be­ einflußt, mit dem hier also der Schaltabstand des induktiven Näherungsschalters ein­ gestellt werden kann.

Das einstellbare Bauteil 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel also der Emitterwi­ derstand des Oszillatortransistors 1, weist ein Einstellelement auf.

Erfindungsgemäß ist als Einstellelement ein nichtflüchtiger Speicher 3 vorgesehen und ist in dem Speicher 3 der die Schaltungsanordnung beeinflussende Wert des ein­ stellbaren Bauteils 2, im Ausführungsbeispiel also der Wert des Emitterwiderstandes, als Digitalwort einstellbar. Der Emitterwiderstand als einstellbares Bauteil 2 besteht also aus dem Speicher 3 als elektronisches Einstellelement und aus mehreren Wider­ standselementen 4, aus denen mit Hilfe des Speichers 3 - und eines hier nicht darge­ stellten elektronischen Netzwerks - der im Ergebnis wirksame Wert des Emitterwider­ standes dargestellt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung des Digitalwortes zur Einstellung des die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils 2, also des Emitterwiderstands, durch Betätigung von zwei kontaktlosen Schaltern 5, 6, die nur schematisch dargestellt sind und z. B. induktiv, kapazitiv, op­ toelektronisch oder den Halleffekt ausnutzend arbeiten können.

Im einzelnen ist der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter so realisiert, daß der Zählwert des Digitalwortes im Speicher 3 bei einer Betätigung des Schalters 5 au­ tomatisch "hochläuft" und bei einer Betätigung des Schalters 6 automatisch "runter­ läuft". Dabei kann das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" mit unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten erfolgen, also "Langsames Hochlaufen" und "Schnelles Hochlaufen" bzw. "Langsames Runterlaufen" und "Schnelles Runterlaufen" möglich sein. Das kann durch ein unterschiedlich langes Betätigen der Schalter 5, 6 realisiert sein; ein kurzes Betätigen der Schalter 5, 6 kann zu einer geringen Laufgeschwindig­ keit, ein längeres Betätigen der Schalter 5, 6 zu einer höheren Laufgeschwindigkeit führen.

Statt zwei Schalter 5, 6 vorzusehen, kann man auch mit nur einem Schalter auskom­ men. Dann führt beispielsweise eine erste Betätigung des Schalters zu einem "Hoch­ laufen", eine kurz nach der ersten Betätigung erfolgende zweite Betätigung des Schalters zu einem "Runterlaufen".

Weiter oben ist bereits ausgesagt, daß bei dem erfindungsgemäßen Näherungsschalter der Speicher 3 bei einer der Einstellung des die Schaltungsanordnung beeinflussen­ den Wertes des einstellbaren Bauteils 2 dienenden Betätigung automatisch "hoch­ läuft" oder "runterläuft". Dabei endet das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Zahlwertes des Digitalwortes im Speicher 3 automatisch, wenn der den Schaltabstand beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils 2 den Sollwert erreicht hat. Dabei kann das Erreichen des Sollwertes des einstellbaren Bauteils 2, hier also des Emitter­ widerstandes, dadurch erkannt werden, daß die Schaltungsanordnung einen signifi­ kanten Schaltungszustand eingenommen hat. Bei einem induktiven Näherungsschal­ ter kann also ein den Näherungsschalter beeinflussendes Metallteil mit gewolltem Schaltabstand zum Näherungsschalter positioniert werden. Dann kann durch Betäti­ gung des Schalters 5 der Speicher 3 so lange "hochlaufen" (bzw. durch Betätigung des Schalters 6 so lange "runterlaufen"), bis der induktive Näherungsschalter "an­ spricht", also der Oszillator signifikant beeinflußt wird, nämlich dann, wenn er zuvor im schwingenden Zustand gewesen ist, in den nichtschwingenden Zustand kommt, bzw. dann, wenn er zuvor im nichtschwingenden Zustand gewesen ist, in den schwingenden Zustand kommt. Die Lehre der Erfindung führt also dazu, daß bei ei­ nem induktiven Näherungsschalter der Schaltabstand nicht mehr werkseitig einge­ stellt werden muß, vielmehr der Verwender eines solchen induktiven Näherungsschal­ ters den jeweils gewünschten Schaltabstand selbst einstellen kann.

Schließlich geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, einen µController 7 vorzu­ sehen. Dann kann mit Hilfe des µControllers 7 die Aktivierung der Schalter 5, 6 re­ gelmäßig überprüft werden. Es kann aber auch die Aktivierung der Schalter 5, 6 durch einen "Interrupt" hervorgerufen werden und der "Interrupt" den µController 7 in den "Parameterprogrammiermodus" aktivieren. Ist dann noch ein nicht dargestelltes Display, z. B. ein LCD, vorgesehen, dann kann die Programmierung im "Konversati­ onsmodus" erfolgen.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Näherungsschalter die gesamte Program­ mierung kontaktlos erfolgt, kann die Schaltungsanordnung insgesamt in einem her­ metisch abgeschlossenen Gehäuse untergebracht werden, so daß die geforderte Schutzart problemlos realisiert werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Näherungsschalters besteht auch darin, daß dort, wo die Betätigung des Speichers 3 erfolgt, also dort, wo die Schalter 5, 6 realisiert sind, kein "empfindliches Signal" vorhanden sein muß. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwischen den Schaltern 5, 6 und den Widerstandsele­ menten 4, an denen "empfindliche Signale" anstehen, "nur" logische Informationen transportiert.

Claims (11)

1. Induktiver Näherungsschalter mit mindestens einem hinsichtlich seines den Schalt­ abstand beeinflussenden Wertes einstellbarem Bauteil (2), z. B. einem Widerstand, wobei das einstellbare Bauteil (2) mindestens ein Einstellelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellelement ein nichtflüchtiger Speicher (3) vorgesehen ist, in dem Speicher (3) der den Schaltabstand beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils (2) als Digitalwort einstellbar ist, der Zahlenwert des Digitalwortes im Spei­ cher (3) bei einer der Einstellung des den Schaltabstand beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils (2) dienenden Betätigung automatisch "hochläuft" oder "run­ terläuft" und das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Zahlenwertes des Digi­ talwortes im Speicher (3) automatisch endet, wenn der den Schaltabstand beeinflus­ sende Wert des einstellbaren Bauteils (2) einen Sollwert erreicht hat.

2. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des den Schaltabstand beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils (2), also des Digitalwortes, durch Betätigung mindestens eines - vorzugsweise kon­ taktlosen - Schalters (5, 6) erfolgt.

3. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5, 6) induktiv, kapazitiv, optoelektronisch oder den Halleffekt ausnutzend arbeitet.

4. Induktiver Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Zahlenwertes des Digi­ talwortes im Speicher (3) mit unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten erfolgt, also "Langsames Hochlaufen" und "Schnelles Hochlaufen" bzw. "Langsames Runterlau­ fen" und "Schnelles Runterlaufen" des Speichers (3) möglich ist.

5. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein unterschiedlich langes Betätigen unterschiedliche Laufgeschwindigkeiten des Speichers (3) realisierbar sind.

6. Induktiver Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Zahlenwertes des Digi­ talwortes im Speicher (3) durch eine erste Betätigung beginnt und nach einer zweiten Betätigung endet.

7. Induktiver Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Erreichen des Sollwertes des den Schaltabstand beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils (s) dadurch erkannt wird, daß der Näherungsschal­ ter einen signifikanten Schaltungszustand eingenommen hat.

8. Induktiver Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein µController (7) vorgesehen ist.

9. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des µControllers (7) die Aktivierung des Schalters (5, 6) regelmäßig überprüft wird.

10. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung des Schalters (5, 6) einen "Interrupt" hervorruft und der "Interrupt" den µController (7) in den "Parameterprogrammiermodus" aktiviert.

11. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Display, z. B. ein LCD, vorgesehen ist und die Programmierung im "Konversati­ onsmodus" erfolgt.