Claims (1)
**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Annäherungsschalteinrichtung mit elektrisch isoliert angeordneten kapazitiven Sonden, deren Kapazität durch Annäherung eines Mediums zur Betätigung der Schalteinrichtung veränderbar ist und die an eine Messschaltung angeschlossen sind, die durch die Annäherung eines Mediums bedingte Kapazitätsveränderung ein elektrisches Steuersignal abgibt.
The invention relates to a proximity switching device with electrically insulated capacitive probes, the capacitance of which can be changed by the approach of a medium for actuating the switching device and which are connected to a measuring circuit which emits an electrical control signal due to the approach of a medium.
Es sind Annäherungsschalteinrichtungen bekannt, welche jedoch meistens einen kleinen Schaltabstand haben. Bei grösseren Schaltabständen ist eine grössere Sonde erforderlich, ausserdem ist ein grösserer schaltungstechnischer Aufwand erforderlich. Zudem weisen derartige Schalteinrichtungen den Nachteil auf, dass sie durch die elektrischen Eigenschaften des Materials, welches sich zwischen dem zu schaltenden Gegenstand und der Sonde befindet, beeinflusst werden und dadurch in den meisten Fällen nicht geeignet sind, z. B.
Proximity switching devices are known which, however, usually have a small switching distance. With larger switching distances, a larger probe is required, and more complex circuitry is required. In addition, such switching devices have the disadvantage that they are influenced by the electrical properties of the material which is located between the object to be switched and the probe and are therefore not suitable in most cases, e.g. B.
durch die Wand oder den Tisch einer Maschine hindurch Schaltimpulse auszulösen.
trigger switching impulses through the wall or the table of a machine.
Zweck der Erfindung ist die angeführten Nachteile zu beheben.
The purpose of the invention is to remedy the stated disadvantages.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Annäherungs-Schalteinrichtung mit elektrisch isoliert angeordneten kapazitiven Sonden, deren Kapazität durch Annäherung eines Mediums zur Betätigung der Schalteinrichtung veränderbar ist, und die an eine Messschaltung angeschlossen sind, die durch die Annäherung eines Mediums bedingte Kapazitätsveränderung ein elektrisches Steuersignal abgibt, zu schaffen, welcher durch das Material im Schaltabstand nicht beeinflusst wird und nur auf ein Medium, z. B. einen Gegenstand, reagiert.
The object is thus to provide a proximity switching device with electrically insulated capacitive probes, the capacity of which can be changed by the approach of a medium for actuating the switching device, and which are connected to a measuring circuit that generates an electrical control signal for the change in capacitance caused by the approach of a medium gives off to create, which is not influenced by the material in the switching distance and only to one medium, z. B. an object reacts.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Schalteinrichtung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei kapazitive Sonden in einem Abstand zueinander angeordnet sind und dass zwei HF-Oszillatoren vorhanden sind, welche jeweils durch die Kapazitätsveränderung bedämpfbar sind und ein elektrisches Signal an die Messschaltung abgeben, die in der Messschaltung verglichen werden und wobei die Messschaltung das elektrische Steuersignal abgibt, wenn die Eingangssignale an der Messschaltung verschieden sind.
This object is achieved according to the invention with the switching device mentioned at the beginning in that two capacitive probes are arranged at a distance from one another and that two RF oscillators are present, which can each be damped by the change in capacitance and emit an electrical signal to the measuring circuit, which is in the Measuring circuit are compared and wherein the measuring circuit outputs the electrical control signal when the input signals to the measuring circuit are different.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Annäherungs Schalteinrichtung und
Fig. 2 ein Schaltschema der Annäherungs-Schalteinrich- tung.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 is a schematic representation of a proximity switching device and
2 shows a circuit diagram of the proximity switching device.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Annäherungs Schalteinrichtung ist in einem Kunststoffgehäuse 1 eingebaut. Das Gehäuse 1 kann mittels geeigneter Befestigungsmittel an die gewünschte Einrichtung, z. B. einen Maschinentisch, eine Behälterwand usw. angeordnet sein. In einer Wand sind zwei Sonden S1, S2 in einem Abstand parallel zueinander angeordnet. Die Sonden bestehen aus einem elektrisch leitenden Material. Als Sonden können Drähte oder Stangen, Folien usw. aus Kupfer, Aluminium verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass selbst Eisen als Sondenmaterial verwendbar ist. Wird die Schalteinrichtung unterhalb eines Maschinentisches angeordnet, so liegt an einer Sonde eine Referenzspannung.
The proximity switching device shown schematically in FIG. 1 is installed in a plastic housing 1. The housing 1 can be attached to the desired facility, e.g. B. a machine table, a container wall, etc. can be arranged. Two probes S1, S2 are arranged parallel to one another at a distance in a wall. The probes are made of an electrically conductive material. Wires or rods, foils, etc. made of copper, aluminum can be used as probes. It was found that even iron can be used as a probe material. If the switching device is arranged below a machine table, a reference voltage is applied to a probe.
Es erfolgt in diesem Fall kein Impuls, erst wenn eine Hand oder ein Gegenstand zusätzlich in den Schaltbereich der Sonden gelangt, wird ein Impuls ausgelöst, und zwar durch Vergleich der Referenzspannung mit der Spannungsänderung im Oszillator, bedingt durch die extreme Kapazitätsänderung mittels der Hand. In der Fig. 1 sind die Sonden S1, S2 nebeneinanderliegend angeordnet dargestellt. Diese Anordnung ist aber nicht zwingend notwendig. Die Sonden können auch in einem grösseren Abstand angeordnet werden, d. h. in zwei unabhängigen Sondenhaltern.
In this case, there is no pulse, only when a hand or an object also comes into the switching range of the probes is a pulse triggered, namely by comparing the reference voltage with the voltage change in the oscillator, caused by the extreme change in capacitance caused by the hand. In Fig. 1, the probes S1, S2 are shown arranged side by side. However, this arrangement is not absolutely necessary. The probes can also be arranged at a greater distance, i. H. in two independent probe holders.
Durch diese Schalteinrichtung können somit komplizierte Schutzvorrichtungen, welche beim Arbeiten an der Maschine hinderlich sind, entfallen, mit einem grösstmöglichen Schutz für die bedienende Person. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung an einem Maschinenteil 2 ist ein bevorzugtes Beispiel. Die Schalteinrichtung kann aber auch an eine Behälterwand angebaut werden, um den Niveaustand im selben zu überwachen, d. h. ein Überfüllen des Behälters zu vermeiden.
With this switching device, complicated protective devices, which are a hindrance when working on the machine, can be dispensed with, with the greatest possible protection for the operator. The arrangement shown in Fig. 1 on a machine part 2 is a preferred example. However, the switching device can also be built onto a container wall in order to monitor the level in the same, d. H. to avoid overfilling the container.
Die Schalteinrichtung kann aber auch an eine Getriebewand angeordnet werden, um über die Zähne eines Rades die Drehzahl zu messen oder eine bestimmte Drehzahl auszuführen.
The switching device can, however, also be arranged on a transmission wall in order to measure the speed via the teeth of a wheel or to run a specific speed.
Ferner können mit dieser Schalteinrichtung Nägel oder andere Metallteile in Holz oder Spanplatten ausgespürt werden, um beispielsweise Sägeblätter beim Schneiden von Holz vor Beschädigung zu schützen.
This switching device can also be used to detect nails or other metal parts in wood or chipboard, for example to protect saw blades from damage when cutting wood.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist die Schaltung zwei HF-Oszillatoren auf, die parallel geschaltet sind. Die Schwingkreise der Oszillatoren sind parallel zur Sonde (S1, S2) geschaltet Die Oszillatoren können durch die Eisenkerne der Spulen L1, L2 abgestimmt werden. Die Empfindlichkeit der Oszillatoren kann über zwei Trimmer P1, P2 über die Schwingneigung der Schaltung eingestellt werden und wird beibehalten, indem man die Kollektorspannung der Transistoren Trl und Tr2 über die Zenerdiode Z1 und den Kondensator C1 stabilisiert Über zwei Dioden D1, D2 werden die Oszillatoren mit einer Messschaltung verbunden, wobei die Ausgangsspannung gleichgerichtet wird. Die Messschaltung besteht im wesentlichen aus einem Komparator PD, der durch seinen Aufbau einem Differenzverstärker gleicht.
As can be seen from FIG. 2, the circuit has two RF oscillators which are connected in parallel. The oscillator circuits are connected in parallel to the probe (S1, S2). The oscillators can be tuned by the iron cores of the coils L1, L2. The sensitivity of the oscillators can be adjusted via two trimmers P1, P2 via the oscillation tendency of the circuit and is maintained by stabilizing the collector voltage of the transistors Trl and Tr2 via the Zener diode Z1 and the capacitor C1.The oscillators are also controlled via two diodes D1, D2 connected to a measuring circuit, the output voltage being rectified. The measuring circuit essentially consists of a comparator PD, which is similar in structure to a differential amplifier.
Dieser Komparator PD gibt an seinem Ausgang nur dann ein Signal ab, wenn an beiden Eingängen unterschiedliche Spannungen anliegen. Der Ausgang des Komparators PD ist über einen Widerstand R mit einem Schalttransistor Tr5 verbunden. Die Schaltschwelle des Transistors TR5 ist durch eine Diode D3 einstellbar. Ferner ist ein Relais Rt vorgesehen, welches die Steuerfunktion ausführt. Um eine Rückkopplung beim Abfall des Relais zu verhindern ist eine Diode D4 parallel zur Spule des Relais R1 geschaltet.
This comparator PD only emits a signal at its output when different voltages are present at the two inputs. The output of the comparator PD is connected to a switching transistor Tr5 via a resistor R. The switching threshold of the transistor TR5 can be set using a diode D3. A relay Rt is also provided, which carries out the control function. To prevent feedback when the relay drops out, a diode D4 is connected in parallel to the coil of relay R1.
Die Schalteinrichtung arbeitet wie folgt: Die kapazitiven Sonden S1, S2 reagieren auf eine externe Kapazität, indem sie den parallel geschalteten Schwingkreis bedämpfen. Dadurch tritt in jedem Schwingkreis eine Spannungsänderung auf. Solange wie die Oszillatoren nicht bedämpft sind, liegt an den Dioden D1, D2 eine positive Spannung, welche der Basis der Transistoren Tr3 und Tr4 zugeführt wird. Die Transistoren sind somit durchgeschaltet und deren Kollektorspannungen sind niedrig. Werden die Oszillatoren bedämpft, steigen die Kollektorspannungen an. Die Kollektorspannungen werden dem Pegeldetektor PD zugeleitet. Durch die beiden Potentiometer P3, P4 wird die Schaltung auf Symmetrie abgestimmt, d. h. dass bei Annäherung eines Gegenstandes an beide Sonden kein Signal erfolgt.
The switching device works as follows: The capacitive probes S1, S2 react to an external capacitance by damping the resonant circuit connected in parallel. As a result, a voltage change occurs in each resonant circuit. As long as the oscillators are not attenuated, there is a positive voltage across the diodes D1, D2, which is fed to the base of the transistors Tr3 and Tr4. The transistors are thus switched on and their collector voltages are low. If the oscillators are dampened, the collector voltages rise. The collector voltages are fed to the level detector PD. The circuit is adjusted to symmetry by the two potentiometers P3, P4. H. that there is no signal when an object approaches both probes.
Der nachfolgende Schalttransistor Tr5 ist über einen Widerstand R gesperrt, solange seine Basis unter einem bestimmten Spannungsniveau liegt. Die Diode D3 stellt die Schaltwelle des Transistors Tr 5 ein. Wird die Spannung durch den Komparator auf ein bestimmtes Mass erhöht, so schaltet der Transistor durch und das Relais zieht an. Die Diode D4 verhindert eine Rückkopplung bei Abfall des Relais.
The following switching transistor Tr5 is blocked via a resistor R as long as its base is below a certain voltage level. The diode D3 sets the switching wave of the transistor Tr 5. If the voltage is increased to a certain level by the comparator, the transistor switches through and the relay picks up. The diode D4 prevents feedback when the relay drops out.
PATENTANSPRUCH 1
Annäherungs-Schalteinrichtung mit elektrisch isoliert angeordneten kapazitiven Sonden, deren Kapazität durch Annäherung eines Mediums zur Betätigung der Schalteinrichtung veränderbar ist und die an eine Messschaltung angeschlossen sind, die durch die Annäherung eines Mediums bedingte
PATENT CLAIM 1
Proximity switching device with electrically insulated capacitive probes, the capacitance of which can be changed by the approach of a medium for actuating the switching device and which are connected to a measuring circuit which is caused by the approach of a medium
Kapazitätsveränderung ein elektrisches Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zwei kapazitive Sonden (S1, S2) in einem Abstand zueinander angeordnet sind und dass zwei HF-Oszillatoren (KA1, KA2) vorhanden sind, welche jeweils durch die Kapazitätsveränderung bedämpfbar sind und ein elektrisches Signal an die Messschaltung abgeben, die in der Messschaltung verglichen werden und wobei die Messschaltung das elektrische Steuersignal abgibt, wenn die Eingangssignale an der Messschaltung verschieden sind.
Change in capacitance emits an electrical control signal, characterized in that two capacitive probes (S1, S2) are arranged at a distance from one another and that two RF oscillators (KA1, KA2) are present, each of which can be damped by the change in capacitance and an electrical signal is applied output the measuring circuit, which are compared in the measuring circuit and wherein the measuring circuit outputs the electrical control signal when the input signals to the measuring circuit are different.
UNTERANSPRÜCHE
1. Schalteinrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden (set, S2) aus Stangen oder Drähten sind.
SUBCLAIMS
1. Switching device according to claim I, characterized in that the probes (set, S2) are made of rods or wires.
2. Schalteinrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingkreise der Oszillatoren (KAI, KA2) parallel zu den kapazitiven Sonden (set, S2) geschaltet sind.
2. Switching device according to claim I, characterized in that the resonant circuits of the oscillators (KAI, KA2) are connected in parallel to the capacitive probes (set, S2).
3. Schalteinrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung einen Komparator (PD) aufweist und dass zwei Potentiometer (P3, P4) am Eingang des Komparators (PD) angeordnet sind, um die Schaltung abzustimmen, derart, dass bei der Annäherung eines Me diums an beide Sonden kein elektrisches Steuersignal abgege ben wird.
3. Switching device according to claim I, characterized in that the measuring circuit has a comparator (PD) and that two potentiometers (P3, P4) are arranged at the input of the comparator (PD) in order to tune the circuit, such that when one approaches Medium no electrical control signal is sent to both probes.
4. Schalteinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Potentiometer (P1, P2) zum Einstellen der Empfindlichkeit des Oszillators über die Schwingneigung vorgesehen ist.
4. Switching device according to claim 1, characterized in that a potentiometer (P1, P2) is provided for setting the sensitivity of the oscillator via the tendency to oscillate.
5. Schalteinrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zenerdiode (Z1) und ein Kondensator (C1) zur Stabilisierung der Kollektorspannung der Transistoren (Trl, Tr2) vorgesehen sind, um den Temperatureinfluss und den Einfluss externer Schwingungen zu verhindern.
5. Switching device according to dependent claim 4, characterized in that a Zener diode (Z1) and a capacitor (C1) to stabilize the collector voltage of the transistors (Trl, Tr2) are provided in order to prevent the influence of temperature and the influence of external vibrations.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung der Schalteinrichtung nach Patentanspruch I in einer Bearbeitungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass beim Eintreten des Mediums in den Arbeitsbereich der Maschine die Maschine durch das Steuersignal abgeschaltet wird.
PATENT CLAIM II
Use of the switching device according to claim I in a processing machine, characterized in that when the medium enters the working area of the machine, the machine is switched off by the control signal.
UNTERANSPRÜCHE
6. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine abgeschaltet wird, wenn ein Metallteil in den Arbeitsbereich der Maschine eintritt.
SUBCLAIMS
6. Use according to claim II, characterized in that the machine is switched off when a metal part enters the working area of the machine.
7. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine abgeschaltet wird, wenn ein Kör perteil in den Arbeitsbereich der Maschine eintritt.
7. Use according to claim II, characterized in that the machine is switched off when a body part enters the work area of the machine.