CN107925406A - 具有微控制器的感应接近开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种感应接近开关，具有至少一个传感器线圈(1)，用于生成用于检测监测区域内的导电目标的交变磁场；所述接近开关具有振荡器电路(2)，用于对传感器线圈(1)进行馈电；连接到传感器线圈(1)的评估电路(3)，用于产生二进制开关信号；和连接到评估电路(3)的微控制器(4)，其中开关信号受校正值的影响；其特征在于对微控制器(4)进行馈电的存储电容器(5)通过电阻器(6)连接到评估电路(3)的连接点并且仅由评估电路(3)间歇地充电。

Description

具有微控制器的感应接近开关
技术领域
本发明涉及一种无接触操作的感应接近开关，包括根据权利要求1的序言的微控制器。
背景技术
无接触操作的接近开关尤其在自动化技术中用作电子开关装置。他们已经知道很长一段时间，以及尤其是由申请人制造和分发。
它们基本上包括传感器，该传感器优选地用于检测移动对象的电的，也可以是光的或其他的物理性质，其中所讨论的物理量的改变用作对象接近的测量；和控制单元，其在达到阈值时生成优选的二进制开关信号。
感应接近开关包括至少一个传感器线圈，并且可以用电流脉冲和用连续的、通常正弦的交流电流来操作。线圈可以是振荡器的一部分，以及因此可以确定频率。然而，传送线圈也可以由具有脉动或正弦的电流的发电机来供电。
该传感器也可以配置为变压器，特别是为差动变压器，并且因此可以包括另外的传送或接收线圈。
评估线圈的电感和/或阻抗的变化或两个或更多线圈之间的耦合因子。
为了实现即使在环境条件改变的情况下也能在更长的时期内保持恒定的更高的开关距离，温度补偿是绝对必要的。
这可以借助温度传感器和模拟控制回路来进行。然而，采用该方式，只能调整特征上的几点。这对大规模生产来说既不充足又太昂贵。
DE 195 27 174 C2公开了一种感应接近开关，其包括温度传感器，其中通过A/D转换器确定温度并存储在EPROM中。取决于检测的温度，生成补偿电流，这进而影响开关阈值。
DE 10 2004 006 901 C5公开了一种感应接近开关，其中串联连接的二极管的正向电压由集成的微控制器的A/D转换器测量并存储在EPROM中。温度补偿经由振荡器的操作电压，即经由其幅度，来实现。
DE 10 2013 202 573 B3公开了一种感应接近开关，其中借助于锁定放大器来测量线圈线的温度相关的铜电阻，并且通过校正开关阈值基于该测量值使开关距离稳定。这借助存储在装置中的温度表来进行。
这里，模数转换期间相当大的功率需求是不利的或烦扰的，所述相当大的功率需求增加3-线装置的剩余电流和2-线装置的最小负载电流，这两者应该低于500μA。
DE 100 46 147 C1公开了一种感应接近传感器，其中具有正和负温度系数的两个另外的电流源用于补偿温度特性。这里，材料成本和永久功率要求被认为是不利的。
发明内容
本发明的目的是降低接近开关的功率要求，而不用省去环境参数处理所需的测量值的模数转换。
该目的通过权利要求1的特性特征来实现。从属权利要求涉及本发明的有利实施例。
本发明的基本思想假设模数转换不是永久地实现，而是以一定的时间间隔实现。
根据本发明，A/D转换器由存储电容器供电，该A/D转换器经由电阻器从例如控制接近开关的第一微控制器(μC)、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的引脚来馈电。A/D转换器可以是第二微控制器或任何其他逻辑装置的一部分。
根据本发明，只有当有足够的电流可用时，存储电容器才被充电，这可以根据第一μC中的程序流程或通过测量来识别，例如，如果超过比较器阈值。特别地，这些是A/D转换器的休止期，而且传送在LED的脉冲模式或黑暗阶段中暂停。
附图说明
将参照附图更详细地解释本发明。
图1示出根据本发明的感应三线接近开关。
具体实施方式
传感器线圈1与电容器C一起形成谐振电路，该谐振电路由充当负电阻的振荡器电路2进行馈电(即，未被抑制)。该图示出电流镜像电路，所述电流镜像电路不需要线圈抽头，以及在较低的电流镜中，通过电阻器RA提供舒适的调节选项。上部电流镜用于反馈。更多细节在DE 196 50 793 C1中公开。
评估电路3例如通过电子电位计7或电阻器矩阵经由平衡电阻器RA来控制振荡器电路4，特别是其幅度。
在对此不限制本发明的情况下，振荡器电路2和评估电路3一起容纳在专用集成电路(ASIC)中。如上所述，ASIC包括控制组装件，该控制组装件包括阈值开关(触发器)和逻辑装置，例如微控制器。
由于振荡器电流由平衡电阻器RA确定，所以在监测区域内存在目标(开关标志)的情况下，幅度降低，当其降低低于预先确定的开关阈值时，这导致生成二进制开关信号。开关信号经由开关9输出，开关9示出为反效开关，而不对此限制本发明。
另外，可以通过不同颜色的LED产生光信号，其输出开关状态、错误或任何其它信号。
微控制器4包括由A/D指定的A/D转换器，用于检测校正值，优选地用于影响开关信号的温度测量值9，即幅度或开关阈值。它被存储在存储器中，该存储器可以布置在ASIC 8中或微控制器中，未示出。
例如，基于存储在微控制器4中或ASIC 8中的温度表通过校正开关阈值或者通过直接影响平衡电阻器RA，可以测量线圈线的温度相关的铜电阻以及可以稳定(校正)开关距离。
根据本发明，设置有A/D转换器的微控制器4从存储电容器5来馈电，存其经由电阻器6连接到布置在ASIC 8中的评估电路3的有源端子(即(开关)输出端)，并且仅由评估电路间歇地充电。充电过程发生在评估电路3检测整个电路的低于平均功率需求的时间段、操作状态或阶段中。
由于A/D转换器需要相对较大的功率但并不是永久操作，因此微控制器4在第一操作模式中具有较高的功率需求，而当没有发生模数转换时在第二操作模式中具有显著较低的功率需求。可选地，它处于省电睡眠模式。由评估电路3预先确定微控制器4的操作模式，其中存储电容器5在第一模式中放电并在第二模式中充电。
在另一实施例中，电子电位器7也可以直接连接到微控制器4并且可以由此来控制。
本发明特别适用于低功率双线式接近开关。
参考符号列表
1 传感器线圈
2 振荡器电路
3 包括逻辑单元(μC，FPGA)的评估电路
4 包括A/D转换器的微控制器、FPGA、逻辑装置
5 用于对A/D转换器供电的存储电容器
6 用于限制存储电容器的充电电流的串联电阻器
7 用于设置开关距离的电子电位计
8 包括振荡器、触发器和逻辑装置(ASIC、FPGA)的评估电路
9 用于生成二进制开关信号的电子开关
A 二进制开关输出端，任选地反效
RA 平衡电阻器

Claims (6)

1.一种感应接近开关，包括：
至少一个传感器线圈(1)，用于生成用于检测监测区域内的导电目标的交变磁场；
振荡器电路(2)，用于对所述传感器线圈(1)进行馈电；
与所述传感器线圈(1)相连的评估电路(3)，用于生成二进制开关信号；及
与所述评估电路(3)相连的微控制器(4)，其中所述开关信号受校正值的影响；
其特征在于：
对所述微控制器(4)进行馈电的存储电容器(5)通过电阻器(6)与所述评估电路(3)的端子相连并且所述存储电容器(5)仅由所述评估电路(3)间歇地充电。
2.根据权利要求1所述的感应接近开关，其特征在于，所述微控制器(4)可操作在具有较高功率要求的第一模式和具有较低功率要求的第二模式中。
3.根据权利要求2所述的感应接近开关，其特征在于，所述微控制器(4)在所述第一模式中作为A/D转换器，并在所述第二模式中不发生A/D转换。
4.根据权利要求1所述的感应接近开关，其特征在于，所述微控制器(4)的操作模式由所述评估电路(3)预先确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应接近开关，其特征在于，所述存储电容器(5)在所述第一模式中被放电并且在所述第二模式中被充电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感应接近开关，其特征在于，所述接近开关是双线接近开关。
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