DE3220111C1

DE3220111C1 - Monitoring device for proximity switches

Info

Publication number: DE3220111C1
Application number: DE19823220111
Authority: DE
Inventors: Peter 6454 Bruchköbel Lühr
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1983-06-09

Abstract

A device for monitoring the operation of an electric proximity switch is specified. The proximity switch has an oscillator followed by a circuit arrangement which can be operated by the oscillator signal. To monitor the operation of the proximity switch, the switching interval is periodically shifted in dependence on the currently existing switching state, in such a manner that the proximity switch must be switched into the other state in each case. This forced switch-over is monitored and at the same time, it is ensured that the actual switching signal remains uninfluenced by this test.

Description

Anspruches 1.Claim 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 Näherungsschalter angenähertes Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, ist die Kreisverstärkung k. V des Oszillators größer als 1 und er schwingt. Erreicht das angenäherte Metallteil einen vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung der Kreisverstärkung k V, so daß diese schließlich einen Wert kleiner als 1 einnimmt und der Oszillator nicht mehr schwingt. Die Ausgangsstufe des Näherungsschalters nimmt hierbei abhängig von dem Schwingungszustand des Oszillators einen durch die schaltungstechnische Auslegung bedingten Zustand (betätigt oder nicht-betätigt) ein. Electronic proximity switches are increasingly being used in place of mechanically operated electrical switches in electrical measuring, control and Control circuits used. They generally consist of one approximated by one Metal part dampenable oscillator, which has a demodulator and a threshold switch and / or an output stage is connected downstream. As long as one at the proximity switch approximated metal part has not yet reached a specified distance the loop gain k. V of the oscillator is greater than 1 and it oscillates. Achieved the approximated metal part a predetermined distance leads to the increasing damping of the oscillator to a reduction in the loop gain k V, so that this eventually assumes a value less than 1 and the oscillator no longer oscillates. The output stage of the proximity switch increases depending on the oscillation state of the oscillator a state caused by the circuit design (actuated or not operated).

Derartige Näherungsschalter werden beispielsweise verwendet, um die Lage von bewegten Maschinenteilen zu überwachen. Es liegt auf der Hand, daß ein Funktionsausfall des Näherungsschalters zu schwerwiegenden Beschädigungen der Maschine führen kann und daher unter allen Umständen vermieden werden muß. Such proximity switches are used, for example, to the Monitor the position of moving machine parts. It is obvious that one Failure of the proximity switch to seriously damage the machine can lead and must therefore be avoided at all costs.

Zu diesem Zweck ist es aus der DE-OS 18 09 100 bereits bekannt, ein Überwachungssystem redundant mit zwei Näherungsschaltern aufzubauen und zu kontrollieren, daß beide Näherungsschalter jeweils den gleichen Schaltzustand aufweisen. Abgesehen von dem erhöhten Aufwand besteht hier die Gefahr, daß beim Ausfall aufgrund von äußeren Einflüssen gleich beide Näherungsschalter ausfallen. For this purpose it is already known from DE-OS 18 09 100, a Set up and control redundant monitoring system with two proximity switches, that both proximity switches each have the same switching status. Apart from that from the increased effort there is a risk that in the event of failure due to Both proximity switches fail at the same time due to external influences.

Eine aus der DE-AS 21 66 021 bekannte Überwachungsschaltung nutzt die Tatsache aus, daß die Potentiale am Ausgang des Näherungsschalters und im Oszillatorteil bei funktionsfähiger Schaltung jeweils entgegengesetzt sein müssen. Mit einer solchen Schaltung kann man aber nicht überwachen, ob der Näherungsschalter beim Annähern oder Entfernen eines metallischen Gegenstandes auch tatsächlich schaltet. Beispielsweise könnte der Oszillator nicht schwingen, obgleich der metallische Gegenstand entfernt ist. Wenn somit bei defektem Oszillator die nachgeschaltete Schaltung funktionsfähig ist, wird fälschlicherweise ein ordnungsgemäßer Betrieb angezeigt. Diese Überwachung ist daher nicht lückenlos. A monitoring circuit known from DE-AS 21 66 021 uses the fact that the potentials at the output of the proximity switch and in the oscillator part must be opposite in each case when the circuit is functional. With such a However, switching cannot be monitored to determine whether the proximity switch is approaching or removing a metallic object actually switches. For example the oscillator could not oscillate even though the metallic object is removed is. If the downstream circuit is functional when the oscillator is defective correct operation is incorrectly indicated. This surveillance is therefore not complete.

Aus der DE-OS 30 07 929 ist es schließlich bereits bekannt, die Funktionsfähigkeit eines Näherungsschalters zu prüfen, indem beispielsweise vor der Inbetriebnahme einer durch den Näherungsschalter überwachten Maschine mittels einer Prüftaste der Oszillator des Näherungsschalters von außen bedämpft wird und damit ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Eine Überwachung des Näherungsschalters zwischen dem Prüfvorgang und dem Zeitpunkt, wo die Maschine eine durch den Näherungsschalter zu signalisierende gefährliche Endstellung erreicht, ist mit dieser Einrichtung nicht möglich. Ferner ist es mit dieser Einrichtung nicht möglich, eine Prüfung des Näherungsschalters dahingehend durchzuführen, ob dieser auch wieder aus dem betätigten Zustand (Oszillator bedämpft) in den unbetätigten Zustand (Oszillator unbedämpft) zurückschaltet Die Überwachung dieses Zustandes kann von sehr großer Bedeutung sein, wenn beispielsweise durch den Näherungsschalter eine Luke überwacht wird. From DE-OS 30 07 929 it is finally already known, the functionality a proximity switch to be checked by, for example, before commissioning a machine monitored by the proximity switch using a test button of the The oscillator of the proximity switch is damped from the outside and thus a switching process is triggered. Monitoring of the proximity switch between the test process and the point in time at which the machine has a signal to be signaled by the proximity switch reached dangerous end position is not possible with this device. Further it is not possible with this device to test the proximity switch to determine whether this also comes out of the actuated state (oscillator attenuated) switches back to the non-actuated state (oscillator undamped) Monitoring this condition can be of great importance if, for example a hatch is monitored by the proximity switch.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, It is therefore the object of the present invention

eine Überwachungseinrichtung für einen Näherungsschalter anzugeben, die alle möglichen Fehler erfaßt und anzeigt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.specify a monitoring device for a proximity switch, which records and displays all possible errors. The solution to this problem succeeds according to the invention characterized in claim 1. Further advantageous refinements the invention can be found in the subclaims.

Eine Veränderung des Schaltabstandes in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Näherungsschalters ist an sich bekannt. A change in the switching distance depending on the switching status the proximity switch is known per se.

So ist es aus der DE-OS 1966 178 bekannt, zur Einstellung einer Schalthysterese von der Ausgangsstufe her den Emitterwiderstand eines in Emitterschaltung betriebenen Transistors einer schwingenden Oszillatorstufe zu erniedrigen und damit die Verstärkung der Stufe zu erhöhen. Ferner ist aus der DE-PS 24 61169 bekannt, zum gleichen Zweck auf den Kopplungsfaktor des Oszillators Einfluß zu nehmen. Schließlich wird gemäß der DE-PS 30 16 821 zum Zwecke einer Anschwinghilfe die Kreisverstärkung des Oszillators in bedämpftem Zustand erhöht und vor Erreichen des Schaltpunktes wird diese Erhöhung unwirksam gemacht. Alle diese Maßnahmen werden in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Näherungsschalters und nicht durch Eingriff von außen vorgenommen und sie dienen anderen Zwecken. It is known from DE-OS 1966 178 for setting a switching hysteresis the emitter resistance of an emitter circuit operated from the output stage To lower the transistor of an oscillating oscillator stage and thus the gain to increase the level. It is also known from DE-PS 24 61169, for the same purpose to influence the coupling factor of the oscillator. Finally, according to DE-PS 30 16 821 for the purpose of an oscillation aid, the loop gain of the oscillator increased in the damped state and before the switching point is reached, this increase is increased rendered ineffective. All of these measures are a function of the output signal of the proximity switch and not made by outside intervention and they serve other purposes.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Oszillatoramplitude in Abhängigkeit vom Abstand eines bedämpfenden Teiles; F i g. 2a bis 2d Schaltungen zur unterschiedlichen Bedämpfung eines Oszillators bzw. zur Erzielung eines unterschiedlichen Schaltabstandes; und Fig.3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung. On the basis of an embodiment shown in the figures of the drawing the invention is explained in more detail below. It shows F i g. 1 a diagram for Illustration of the oscillator amplitude as a function of the distance of a damping Part; F i g. 2a to 2d Circuits for different damping of an oscillator or to achieve a different switching distance; and FIG. 3 is a block diagram the monitoring device according to the invention.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 gibt ein nicht-modifizierter Näherungsschalter 10 ein Signal »betätigt« aus, wenn sich ein den Oszillator bedämpfender Gegenstand in einem Abstand von dem Näherungsschalter 10 befindet, der kleiner als der Schaltabstand SN ist. In gleicher Weise gibt der Näherungsschalter 10 ein Signal »nicht-betätigt« aus, wenn sich ein den Oszillator bedämpfender Gegenstand in einem Abstand von dem Näherungsschalter 10 befindet, der größer als der Schaltabstand SN ist. Der Näherungsschalter 10 besteht in bekannter Weise aus einem Oszillatorteil 12 und einem Demodulator- und Schaltverstärkerteil 14. Auf die Darstellung eines Hystereseteiles und eine entsprechende Scherung der Schaltkennlinie wurde im vorliegenden Fall verzichtet, obwohl eine solche Hysterese normalerweise bei jedem Näherungsschalter vorgesehen ist. According to FIGS. 1 to 3 are an unmodified proximity switch 10 a signal "activated" when an object damping the oscillator is at a distance from the proximity switch 10 that is smaller than the switching distance SN is. In the same way, the proximity switch 10 gives a "not actuated" signal off when an object dampening the oscillator is at a distance from the Proximity switch 10 is located, which is greater than the switching distance SN. The proximity switch 10 consists in a known manner of an oscillator part 12 and a demodulator and switching amplifier part 14. On the representation of a hysteresis part and a corresponding shear of the switching characteristic was dispensed with in the present case, although such a hysteresis is normally provided for every proximity switch is.

Gemäß F i g. 2a besteht der Oszillator 12 aus einer Verstärkerstufe V und einem Schwingkreis C, L I und L 2. Der Schwingkreis ist zwischen Bezugspotential und dem Eingang des Verstärkers V angeordnet und der Mittelabgriff des Übertragers L 1, L2 ist über einen Koppelwiderstand RSN an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen. Das Übertragungsverhältnis des Übertragers L 1, L 2 ist so gewählt, daß sich ein Kopplungsfaktor größer 1 ergibt. Bei der Oszillatorschaltung handelt es sich um die bekannte Hartley-Schaltung. Der Koppelwiderstand RSN wirkt gegenkoppelnd und bestimmt den Schaltabstand SN, wie er durch die Schaltung gemäß F i g. 2b vorgegeben ist. Das Oszillator- und Schaltverhalten eines mit diesem Oszillator ausgestatteten Näherungsschalters kann der Kennlinie I in F i g. 1 entnommen werden. According to FIG. 2a, the oscillator 12 consists of an amplifier stage V and an oscillating circuit C, L I and L 2. The oscillating circuit is between reference potential and the input of the amplifier V and the center tap of the transformer L 1, L2 is connected to the output of the amplifier via a coupling resistor RSN. The transmission ratio of the transformer L 1, L 2 is chosen so that a Coupling factor greater than 1 results. The oscillator circuit is the well-known Hartley circuit. The coupling resistor RSN has negative coupling and determines the switching distance SN, as determined by the circuit according to FIG. 2b specified is. The oscillator and switching behavior of one equipped with this oscillator Proximity switch can match the characteristic curve I in FIG. 1 can be taken.

Durch Parallelschaltung eines Widerstandes RsN+ zu der Übertragerwicklung L 2 kann man gemäß F i g. 2c den Schwingkreis zusätzlich bedämpfen und den Schaltabstand s nach größeren Werten verschieben. By connecting a resistor RsN + in parallel to the transformer winding L 2 can be used according to FIG. 2c additionally dampen the resonant circuit and the switching distance Move s to larger values.

Das entsprechende Verhalten des Näherungsschalters wird durch die Kennlinie II in F i g. 1 repräsentiert.The corresponding behavior of the proximity switch is determined by the Characteristic curve II in F i g. 1 represents.

Durch Parallelschaltung eines Widerstandes RsN- ZU dem Koppelwiderstand RSN kann man die Gegenkopplung des Verstärkers vermindern und den Schaltabstand nach kleineren Werten verschieben, wie dies durch die Kennlinie III in F i g. 1 dargestellt ist. In all diesen Fällen können die Schalter S1 und S2 durch Transistoren verwirklicht werden, die an ihrer Basis entsprechend angesteuert werden und mit ihrer Emitter/Kollektor-Strecke in Reihe zu den Widerständen RsN+ und RsN-geschaltet sind. By connecting a resistor RsN- to the coupling resistor in parallel RSN you can reduce the negative feedback of the amplifier and the switching distance shift towards smaller values, as indicated by the characteristic curve III in FIG. 1 is shown. In all these cases, switches S1 and S2 can be transistors are realized, which are controlled accordingly at their base and with their emitter / collector path connected in series with the resistors RsN + and RsN- are.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt nun diese Vergrößerung und Verkleinerung des Schaltabstandes s periodisch und in Abhängigkeit von dem Schaltsignal des Näherungsschalters 10. Zu diesem Zweck ist ein Test-Taktgeber 16 vorgesehen, der eine Weiche 18 ansteuert. Die Weiche 18 wird ferner von dem Schaltsignal angesteuert, das sich in Abhängigkeit von der Annäherung des bedämpfenden Gegenstandes ergibt. Ist der Näherungsschalter 10 betätigt, d. h. der Oszillator 12 bedämpft, so steuert die Weiche 18 den Schalter S1 an, so daß der Widerstand RsN- parallel geschaltet und der Schaltabstand s verringert wird. Jetzt ist die Kennlinie III gemäß F i g. 1 für das Schaltverhalten des Näherungsschalters maßgebend. Hierdurch gelangt der Näherungsschalter 10 in den unbetätigten Zustand. Eine Kontrollschaltung 20 überwacht diese Umschaltung und gibt über ein Filter 22 ein die ordnungsgemäße Funktion des Näherungsschalters 10 anzeigendes Signal Ocaus. According to the present invention, this enlargement is now carried out and Reduction of the switching distance s periodically and depending on the switching signal of the proximity switch 10. A test clock generator 16 is provided for this purpose, which controls a switch 18. The switch 18 is also controlled by the switching signal, which results depending on the approach of the damping object. If the proximity switch 10 is actuated, d. H. the oscillator 12 attenuates so controls the switch 18 to the switch S1, so that the resistor RsN- connected in parallel and the switching distance s is reduced. The characteristic curve III is now in accordance with FIG. 1 is decisive for the switching behavior of the proximity switch. This gets the Proximity switch 10 in the unactuated state. A control circuit 20 monitors this switchover and enters the correct function of the via a filter 22 Proximity switch 10 indicating signal Ocaus.

Das eigentliche Schaltsignal Os darf durch diese Testumschaltung nicht beeinflußt werden. Daher sorgt eine Korrekturschaltung 24 mit nachgeschaltetem Filter 26 dafür, daß diese Testumschaltung am Ausgang Os nicht wirksam wird. Die Korrekturschaltung 24 läßt ein sich änderndes Signal nur passieren, wenn kein Testtakt vorliegt. Eine solche Schaltung läßt sich beispielsweise durch ein Exklusiv-ODER-Gatter realisieren. In gleicher Weise kann die Kontrollschaltung 20 durch ein Logikgatter realisiert werden. The actual switching signal Os is allowed through this test switchover are not influenced. Therefore, a correction circuit 24 provides a downstream Filter 26 to ensure that this test switch does not take effect at output Os. the Correction circuit 24 allows a changing signal to pass only when there is no test pulse is present. Such a circuit can be made, for example, by an exclusive OR gate realize. In the same way, the control circuit 20 can by a logic gate will be realized.

Mittels einer Ausgangslogik 28 wird sichergestellt, daß das eigentliche Schaltsignal Os nur ausgegeben wird, wenn kein Fehlersignal Ocvorliegt. An output logic 28 ensures that the actual Switching signal Os is only output if there is no error signal Oc.

Eine Selektion zwischen Test- und eigentlichem Schaltsignal kann auch in der Weise vorgenommen werden, daß man die Frequenz des Testtaktes höher als die maximal auftretende durch die Bewegung des bedämpfenden Teiles vorgegebene Schaltfrequenz wählt. Die Frequenz des Testtaktes darf jedoch die Grenzfrequenz des Näherungsschalters nicht überschreiten, d. h. sie muß so gewählt sein, daß der Näherungsschalter noch zum Umschalten veranlaßt wird. In diesem Fall kann man den Ausgang des Näherungsschalters über Filter auf einen Überwachungszweig mit Hochpaßverhalten und auf einen Schaltzweig mit Tiefpaßverhalten führen. A selection between test and actual switching signal can also be made in such a way that you can make the frequency of the test clock higher than the maximum occurring given by the movement of the damping part Switching frequency selects. However, the frequency of the test clock may exceed the limit frequency of the proximity switch, d. H. it must be chosen so that the Proximity switch is still caused to switch. In this case you can use the Output of the proximity switch via filter to a monitoring branch with high-pass behavior and lead to a switching branch with low-pass behavior.

Die in F i g. 3 vorgesehenen Filter 22, 26 dienen der Glättung und dem Ausgleich von Schaltvorgängen. Die eigentliche Signalauswahl erfolgt durch logische Verknüpfung in den Schaltungselementen 20 und 24. The in F i g. 3 provided filters 22, 26 are used for smoothing and the compensation of switching processes. The actual signal selection is made by logic Link in the circuit elements 20 and 24.

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Claims

Claims: 1. Device for monitoring the function of a electrical proximity switch with an oscillator and a downstream Circuit arrangement actuated by the oscillator signal, the oscillator through an approximated object can be damped, characterized by circuit means (16 to 26), periodically depending on the switching status of the proximity switch (10) Reduce the switching distance by intervening in the proximity switch from outside or enlarge, and through separate output branches (20, 22; 24, 26) for output of the monitoring signal (Oc) or the switching signal (pos) * 2. Set up after Claim 1, characterized in that the reduction or enlargement of the Switching distance (s) by increasing resp.

The loop gain (k. V) of the oscillator (12) is reduced.

3. Device according to claim 2, characterized in that the switching means comprise: a test clock (16); and one of the test clock (16) and the Switching signal (Os) controlled switch (18), which when the test cycle is present in The loop gain of the oscillator is dependent on the state of the switching signal reduced or enlarged.

4. Device according to claim 3, characterized in that the test clock frequency higher than the maximum switching frequency of the proximity switch is selected and that the test signal via an output circuit with high-pass behavior and the switching signal is output via an output circuit with low-pass behavior.

5. Device according to claim 3, characterized by one of the Output signal of the proximity switch (10) and the output signal of the switch (18) controlled control circuit (20) for selecting the monitoring signal (Oc).

6. Device according to claim 3, characterized by one of the Output signal of the proximity switch (10) and the signal of the test clock (16) controlled correction circuit (24) for outputting the switching signal (Os).

7. Device according to claims 5 and 6, characterized by Smoothing filter (22, 26), the control circuit (20) and the correction circuit (24) are connected downstream.

8. Device according to claims 5 and 6, characterized by an output logic (28) controlled by the monitoring signal (Oc) for blocking of the switching signal (Os) in the event of a faulty proximity switch (10).

9. Device according to claim 3, characterized by in the oscillator (12) arranged by switches (S 1, S2) activatable damping and undamping resistors (RSN +, RsN-) which switches are operated by the switch (18).

The present invention relates to a device for monitoring the function of an electronic proximity switch according to the generic term des