DE10045097A1 - Sensorkopf, Steuermodul und Mehrfachsensor - Google Patents

Abstract

Ein Sensorkopf (13) weist ein Sensorelement (28) auf, dessen Messsignal einem Komparator (24) zuführbar ist. Dieser vergleicht das Messsignal mit einem Schwellwert und leitet ein binäres Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung (22) weiter. Der Sensorkopf wird über eine proprietäre Zweidrahtleitung (14) mit elektrischer Energie versorgt. Über die Zweidrahtleitung (14) ist von der Übermittlungsschaltung (22) auch das Ausgangssignal an ein sensorkopfexternes, übergeordnetes Steuermodul (12) übermittelbar. An das Steuermodul (12) sind mindestens zwei solcher Sensorköpfe (13) anschließbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorkopf mit einem Sensorelement, dessen Messsignal einem Komparator zuführbar ist, mittels dessen das Messsignal mit einem Schwellwert ver­ gleichbar und ein binäres Ausgangssignal an eine Übermitt­ lungsschaltung weiterleitbar ist, ein Steuermodul für mindes­ tens zwei Sensorköpfe sowie ein aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen gebildeten Mehrfachsensor.

Sensoren, mittels derer ein binäres Ausgangssignal an ein übergeordnetes Steuermodul übermittelbar ist, sogenannte bi­ näre Sensoren, werden z. B. in der Automobilindustrie oder im Werkzeugmaschinenbau in großen Stückzahlen zur Automatisie­ rung eingesetzt. Die Sensoren sind dabei mit der Steuerung bzw. einer dezentralen Peripheriebaugruppe entweder über kon­ ventionelle Parallelverdrahtung oder über ein Feldbussystem verbunden.

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil eines parallelverdrahteten Systems dargestellt. Es weist eine Zentraleinheit 1 mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe 2 auf. Die Zentraleinheit 1 und die Baugruppe 2 sind über einen internen Steuerungsbus 3 mitein­ ander sowie mit einer Stromversorgungsbaugruppe 4 verbunden. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind Aktuatoren (z. B. Magnetven­ tile), die in praktisch jeder Anlage vorhanden sind. Zwei Sensoren 5 sind stellvertretend für alle weiteren Sensoren dargestellt, für welche nur Anschlüsse 6 symbolisch angedeu­ tet sind.

Die Verbindung zwischen der Baugruppe 2 und den Sensoren 5 erfolgt in der Regel über eine Dreidrahtleitung 7. Zwei die­ ser Leitungen dienen der Energieversorgung, über die dritte wird das Binärsignal vom Sensor 5 zur Baugruppe 2 übermit­ telt. Bei der Montage muss darauf geachtet werden, dass die einzelnen Leitungen der Dreidrahtleitung 7 korrekt ange­ schlossen werden, da es sonst zu Fehlfunktionen, im Extrem­ fall sogar zur Zerstörung, der Sensoren kommen kann.

In der Regel werden die Sensoren zwar mit Schutzmaßnahmen wie Verpolschutz und Kurzschlussschutz versehen, dies ist jedoch relativ kostenaufwendig.

Bei sogenannten intelligenten Sensoren ist es ferner möglich, über einen sogenannten Teach-In-Vorgang (z. B. durch Drücken einer Taste 8 am jeweiligen Sensor 5) eine Schaltschwelle, bei der der jeweilige Sensor 5 anspricht, gezielt einzustel­ len. Das vom Sensor 5 übermittelte Signal als solches bleibt jedoch nach wie vor binär.

Bei mehreren intelligenten Sensoren 5 in einer Anlage muss jeder einzelne Sensor 5 vor Ort durch Teach-In parametriert werden. Wird ein Sensor 5 defekt und muss ausgetauscht wer­ den, so ist ein erneuter Teach-In-Vorgang erforderlich, da der Schwellwert nur im Sensor 5 selbst abgespeichert ist.

Die Sensoren 5 können auf unterschiedlichen Funktionsprinzi­ pien beruhen. Beispielsweise können sie optische Sensoren 5 sein. Optische Sensoren 5 senden im Betrieb in der Regel pe­ riodisch nur in einem kurzen Zeitfenster einen entsprechend kurzen Lichtimpuls aus. Das Zeitfenster wird von einer sen­ sorinternen Taktstufe gesteuert. Auch die Erfassung des aus­ gesendeten Lichts erfolgt nur in diesem Zeitfenster. Da aber alle Sensoren 5 autonom arbeiten und normalerweise nicht syn­ chronisiert bzw. getriggert werden, kann es unter Umständen zu einer gegenseitigen Beeinflussung kommen, wenn die Zeit­ fenster zweier Sensoren 5 zufällig zusammenfallen und ein Sensor 5 den Lichtimpuls eines anderen Sensors 5 erfasst (Übersprechen).

Das Problem des Übersprechens kann dadurch beseitigt werden, dass zusätzliche Steuereingänge an den betreffenden Sensoren 5 vorhanden sind. Über die zusätzlichen Steuereingänge werden den einzelnen Sensoren 5 von einer zusätzlichen Steuereinheit 9 über zusätzliche Steuerleitungen 10 Ansteuerimpulse über­ mittelt. Dadurch können die Sensoren 5 zeitlich gestaffelt angesteuert werden, so dass ein Übersprechen praktisch ausge­ schlossen ist.

Ein Nachteil des Aufbaus gemäß Fig. 1 besteht darin, dass der sogenannte Steuerungsdurchgriff bei der Ein-/Ausgabebaugruppe 2 endet. Das bedeutet, dass die Zentraleinheit 1 nicht erken­ nen kann, wenn z. B. ein Sensorfehler vorliegt oder die Lei­ tung zum Sensor 5 unterbrochen ist.

Fig. 2 zeigt ein ähnliches Steuerungssystem wie Fig. 1. Im Ge­ gensatz zu Fig. 1 erfolgt hier jedoch die Übertragung der Aus­ gangssignale über einen Feldbus 11, also eine allen Sensoren 5 gemeinsame Zweidrahtleitung. Die Ein-/Ausgabebaugruppe 2 ist in diesem Fall durch einen Feldbusmaster 2' ersetzt, dem eine eigene Feldbusstromversorgung 22' zugeordnet ist. Der Feldbus 11 kann beispielsweise gemäß dem sogenannten AS-i- Protokoll arbeiten.

Der Feldbusmaster 2' steuert lediglich den Datenaustausch zwischen der Zentraleinheit 1 und den (auch in Fig. 2 nicht dargestellten) Aktoren und den Sensoren 5. Eine Datenvor­ verarbeitung und -verknüpfung durch den Feldbusmaster 2' er­ folgt nicht.

Aufgrund des bidirektionalen Datenaustausches zwischen dem Feldbusmaster 2' und den Sensoren 5 ist es prinzipiell mög­ lich zusätzlich zu den Ausgangssignalen auch Diagnoseinforma­ tionen und Parameterwerte, insbesondere die Schwellwerte, zu übertragen. Dies muss jedoch in jedem Fall von der Zentral­ einheit 1 entsprechend gesteuert werden. Auch eine gezielte Triggerung der Sensoren 5 ist prinzipiell möglich, auch hier muss dies aber von der Zentraleinheit 1 entsprechend gesteu­ ert werden. In diesem Fall ergibt sich somit als kleinstmöglicher Triggerimpulsabstand die Anwenderprogrammzykluszeit. Eine Echtzeitobjekterfassung durch die Sensoren 5 ist damit praktisch nicht möglich. Im Ergebnis muss daher auch bei der Realisierung gemäß Fig. 2 die zusätzliche Steuereinheit 9 nebst den zusätzlichen Steuerleitungen 10 vorgesehen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mehrfachsensor und dessen Komponenten, nämlich einen Sensor­ kopf und ein Steuermodul zu schaffen, mittels derer auf ein­ fache Weise ein voneinander unabhängiger, flexibler und kom­ fortabler Betrieb der einzelnen Sensoren bzw. Sensorköpfe des Mehrfachsensor möglich ist.

Die Aufgabe wird für den Sensorkopf dadurch gelöst, dass er über eine proprietäre Zweidrahtleitung mit elektrischer Ener­ gie versorgbar ist, wobei von der Übermittlungsschaltung das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung an ein sensorkopfex­ ternes übergeordnetes Steuermodul übermittelbar ist.

Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe auch durch ein Steuermodul für mindestens zwei Sensorköpfe gelöst, bei dem die Sensorköpfe über proprietäre Zweidrahtleitungen vom Steu­ ermodul mit elektrischer Energie versorgbar sind, wobei über die Zweidrahtleitungen binäre Ausgangssignale der Sensorköpfe an das Steuermodul übermittelbar sind, wobei die Ausgangssig­ nale an eine steuermodulexterne übergeordnete Zentraleinheit weiterleitbar sind.

Der Mehrfachsensor besteht dann aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen, die über je eine proprietäre Zweidrahtleitung mit dem Steuermodul verbunden sind.

Wenn vom Steuermodul über die Zweidrahtleitung ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die Übermittlungsschaltung mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul auslösbar ist, ist das Ausgangssignal zu definierten Zeitpunkten erfassbar.

Wenn das Einlesen der binären Ausgangssignale in die Sensor­ köpfe mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul für jeden Sensorkopf separat auslösbar ist, sind die Sensorköpfe unabhängig voneinander triggerbar. Damit ist es insbesondere möglich, die Sensorköpfe zeitgleich oder zeitlich gestaffelt anzusteuern.

Wenn vom Steuermodul auf Sensorfehler erkennbar ist, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem Auslö­ sen eines Einlesens der binären Ausgangssignale in die Sen­ sorköpfe mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul die binären Ausgangssignale ausgeblieben sind, ist eine Fehlerer­ kennung möglich.

Wenn der Schwellwert vom Steuermodul über die Zweidrahtlei­ tung an die Übermittlungsschaltung übermittelbar ist, ist der Schwellwert auf einfache Weise einstellbar.

Wenn die Übermittlung des Schwellwerts von der Übermittlungs­ schaltung über die Zweidrahtleitung vom Steuermodul anforder­ bar ist, ist beim Neuanschluss des Sensorkopfs an das Steuer­ modul eine automatische Parametrierung des Sensorkopfes mög­ lich.

Wenn von der Übermittlungsschaltung über die Zweidrahtleitung auch eine Diagnosemeldung an das Steuermodul übermittelbar ist, ist eine sensorkopfinterne Diagnose nebst Übermittlung der Diagnose an das Steuermodul möglich.

Wenn von der Übermittlungsschaltung auf eine Anforderung des Steuermoduls über die Zweidrahtleitung auch der Schwellwert an das Steuermodul übermittelbar ist, ist es möglich, den Schwellwert nur über einen der Sensorköpfe einzulernen und danach den gelernten Schwellwert automatisch an alle anderen angeschlossenen Sensorköpfe weiterzuleiten.

Wenn die Übermittlung von Information über die Zweidrahtlei­ tung adressierungsfrei erfolgt, ist die Datenübertragung be­ sonders effizient. Die adressenfreie Übermittlung von Infor­ mation ist dabei deshalb möglich, weil die Zweidrahtleitungen den jeweiligen Sensorköpfen proprietär zugeordnet sind.

Das Sensorelement kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Oftmals ist es aber als optisches Sensorelement ausgebildet.

Wenn zwischen der Übermittlungsschaltung und der Zweidraht­ leitung eine Gleichrichtereinheit angeordnet ist, können die beiden Adern der Zweidrahtleitung ohne Beachtung der Polung angeschlossen werden.

Wenn für jeden Sensorkopf anhand des von diesem Sensorkopf übermittelten Ausgangssignals und mindestens eines vom selben Sensorkopf zuvor übermittelten Ausgangssignals ein wirksames Sensorsignal ermittelbar ist, kann der Sensorkopf besonders kostengünstig ausgestaltet werden.

Wenn die den Sensorköpfen zugeordneten Sensorsignale vom Steuermodul logisch miteinander verknüpfbar und/oder auf Plausibilität prüfbar sind und das Ergebnis der Verknüpfung und/oder der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit wei­ terleitbar ist, kann die Zentraleinheit von Datenverarbei­ tungsaufgaben entlastet und so die Zykluszeit verkürzt wer­ den.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 und 2 Steuerungssysteme des Standes der Technik,

Fig. 3 ein Steuerungssystem mit einem Mehrfachsensor,

Fig. 4 einen Sensorkopf,

Fig. 5 ein Steuermodul und

Fig. 6a-6h Signalverläufe einer Zweidrahtleitung.

Gemäß Fig. 3 besteht ein Mehrfachsensor aus einem Steuermodul 12 und mehreren Sensorköpfen 13. Dargestellt in Fig. 3 sind dabei nur zwei Sensorköpfe 13, prinzipiell ist die Anzahl an Sensorköpfen 13 aber beliebig. Die Sensorköpfe 13 sind mit dem Steuermodul 12 über proprietäre Zweidrahtleitungen 14 verbunden. Über die Zweidrahtleitungen 14, die jedem Sensor­ kopf 13 proprietär zugeordnet sind, werden sowohl die Sensor­ köpfe 13 mit elektrischer Energie versorgt als auch Daten zwischen dem Steuermodul 12 und dem jeweiligen Sensorkopf 13 übermittelt.

Das Steuermodul 12 ist über den Steuerungsbus 3 mit der Zent­ raleinheit 1 und der Stromversorgungsbaugruppe 4 verbunden. Die Zentraleinheit 1 ist ferner über den Steuerungsbus 3 mit mindestens einer Ausgabebaugruppe 15 verbunden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es aber auf diese Ausgabebau­ gruppe 15 nicht an. Auf diese wird daher nachstehend nicht weiter eingegangen.

Gemäß Fig. 4 weist jeder Sensorkopf 13 zwei Anschlüsse 16 für die Zweidrahtleitung 14 auf. Den Anschlüssen 16 ist eine Gleichrichtereinheit 17 unmittelbar nachgeordnet. Zum Über­ mitteln von Informationen (auf die Einzelheiten wird später in Verbindung mit Fig. 6 noch eingegangen werden) wird die Zweidrahtleitung 14 kurzfristig kurzgeschlossen. Es erfolgt also ein Spannungseinbruch. Zur Vermeidung von Energieversor­ gungseinbrüchen während dieser Zeiten ist der Gleichrichter­ einheit 17 daher ein Spannungsstabilisator 18 nachgeordnet. Im einfachsten Fall besteht der Spannungsstabilisator 18 aus einer Rückflusssperrdiode 19, einem Stützkondensator 20 und einer Drossel 21. Aufgrund des Spannungsstabilisators 18 ist eine stabile Spannungsversorgung der weiteren Komponenten des Signalkopfs 13, nämlich einer Übermittlungsschaltung 22, ei­ nes DA-Wandlers 23, eines Komparators 24, eines Verstärkers 25 und einer Ansteuerstufe 26, möglich.

Wenn durch die Ansteuerstufe 26, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Leucht- oder Laserdiode 27 angesteuert wird, emittiert diese Licht. Das Licht wird mittels einer Fotodiode 28 detek­ tiert, falls nicht der Lichtpfad zwischen den Dioden 27, 28 unterbrochen ist. Die Fotodiode 28 stellt das Sensorelement des Sensorkopfs 13 dar. Es ist also als optisches Sensorele­ ment ausgebildet. Prinzipiell kann das Sensorelement aber auch nach einem anderen Funktionsprinzip arbeiten.

Aufgrund des detektierten Lichts gibt die Fotodiode 28 ein Messsignal aus, welches - nach entsprechender Verstärkung durch den Verstärker 25 - dem Komparator 24 zugeführt wird. Der Komparator 24 vergleicht das Messsignal mit einem Schwellwert, der dem Komparator 24 von der Übermittlungs­ schaltung 22 über den DA-Wandler 23 zugeführt wird. Der Kom­ parator 24 leitet ein binäres Ausgangssignal an die Übermitt­ lungsschaltung 22 weiter. Je nach dem, ob das Messsignal grö­ ßer oder kleiner als der Schwellwert ist, weist das Ausgangs­ signal den Wert 1 oder den Wert 0 auf.

Die Übermittlungsschaltung 22 übermittelt das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung 14 an das Steuermodul 12. Hierzu wird ein Schaltelement 29 kurzzeitig geschlossen, so dass die an der Zweidrahtleitung 14 anstehende Spannung kurzzeitig einbricht. Hierauf wird später noch detailliert eingegangen werden. Ergänzend wird ferner an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass Datenübermittlungen von dem übergeordneten Steuermodul 12 an die jeweilige Übermittlungsschaltung 22 mittels einer Abgriffleitung 30 von der Übermittlungsschal­ tung 22 erfassbar sind.

Gemäß Fig. 5 weist das Steuermodul 12 zunächst für jede Zwei­ drahtleitung 14 entsprechende Anschlüsse 31 auf. Je einer der Anschlüsse 31 ist auf Masse gelegt bzw. mit einer der jewei­ ligen Zweidrahtleitung 14 proprietären Strombegrenzungsschal­ tung 32 verbunden. Mittels der Strombegrenzungsschaltungen 32 wird die Verlustleistung der Zweidrahtleitungen 14 sowohl bei der Datenübermittlung als auch bei einem Kurzschluss auf ei­ nen unkritischen Wert begrenzt. Ferner bewirken sie ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis.

Von der Übermittlungsschaltung 22 übermittelte Daten werden über je einem Anschlusspaar 31 zugeordnete Abgriffleitungen 33 in eine Verarbeitungseinheit 34 eingelesen. Die Ausgabe von Daten an die jeweiligen Sensorköpfe 13 erfolgt über Schaltelemente 35, die von der Verarbeitungseinheit 34 an­ steuerbar sind.

Das Zusammenwirken des Steuermoduls 12 mit einem Sensorkopf 13 wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6 näher erläutert. Dabei ist selbstverständlich das für einen Sensorkopf 13 er­ läuterte Funktionsprinzip auf die anderen Sensorköpfe 13 di­ rekt übertragbar. Aufgrund der proprietären Zuordnung der Zweidrahtleitungen 14 zu den jeweiligen Sensorköpfen 13 sind die Datenübertragungen ferner unabhängig voneinander. Insbe­ sondere ist somit auch das nachfolgend beschriebene Auslösen eines Einlesens eines binären Ausgangssignals mit nachfolgen­ den Übermitteln an das Steuermodul 12 separat auslösbar. Hierbei ist insbesondere eine gleichzeitige, eine zeitlich versetzte oder eine rein stochastische Ansteuerung möglich.

Gemäß Fig. 6a übermittelt das Steuermodul 12 von Zeit zu Zeit durch entsprechendes Ansteuern des korrespondierenden Schalt­ elements 35 einen Triggerimpuls 36 an die Übermittlungsschal­ tung 22. Diese steuert daraufhin die Ansteuerstufe 26 an. Sie löst also ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die Übermittlungsschaltung 22 aus und übermittelt das eingelesene Ausgangssignal nachfolgend an das Steuermodul 12 weiter. Zum Übermitteln des Ausgangssignals an das Steuermodul 12 wird zunächst gemäß den Fig. 6b und 6c in jedem Fall ein Quit­ tungssignal 37 über die Zweidrahtleitung 14 übertragen. Je nach dem Wert des Ausgangssignals wird ferner in kurzem zeit­ lichem Abstand nach dem Quittungssignal 37 die Zweidrahtlei­ tung 14 nochmals kurzfristig kurzgeschlossen oder nicht.

Die Übermittlungsschaltung 22 ist unter anderem in der Lage, eine sensorkopfinterne Diagnose durchzuführen. Falls diese sensorkopfinterne Diagnose ein nicht ordnungsgemäßes Funktio­ nieren des Sensorkopfs 13 ergibt, gibt die Übermittlungs­ schaltung 22 gemäß Fig. 6d ein verzögertes Quittungssignal 37' aus. Durch Erfassung der Zeit, die bis zum Übermitteln des Quittungssignals 37 bzw. des verzögerten Quittungssignals 37' vergeht, kann das Steuermodul 12 somit zwischen einer Fehler­ meldung durch die Übermittlungsschaltung 22 und einem norma­ len Quittungssignal 37 unterscheiden. Wenn hingegen überhaupt kein Quittungssignal 37, 37' übermittelt wird, erkennt das Steuermodul nach Ablauf einer vorbestimmten, längeren Zeit­ spanne nach einem Triggerimpuls 36 auf Sensorfehler. In die­ sem Fall ist entweder die Zweidrahtleitung 14 unterbrochen oder der Sensorkopf 13 reagiert überhaupt nicht.

Wenn der Sensorkopf 13 nach einem Anschließen an das Steuer­ modul 12 erstmals einen Triggerimpuls 36 erhält, übermittelt die Übermittlungsschaltung 22 eine in Fig. 6e dargestellte Im­ pulsfolge 38. Die Impulsfolge 38 wird von dem Steuermodul 12 als Anforderung zur Übermittlung des Schwellwerts interpre­ tiert. Das Steuermodul 12 überträgt daher nachfolgend gemäß Fig. 6f eine Folge von Zählpulsen 39 an die Übermittlungs­ schaltung 22. Die Anzahl der Zählpulse 39 ergibt den Wert, auf den der Schwellwert einzustellen ist.

Die Übermittlung des Schwellwerts kann, je nach Zahl der mög­ liche Zählimpulse 39, einen gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Dies ist aber tolerierbar, da die Übermittlung des Schwell­ werts in der Regel nur bei der Inbetriebnahme des Sensorkopfs 5 erforderlich ist.

Gemäß Fig. 6g kann das Steuermodul 12 ferner die Zweidrahtlei­ tung 14 für eine längere Zeitspanne 40, nachfolgend Langpuls 40 genannt, kurzschließen. Die Übermittlung eines derartigen Langpulses 40 an die Übermittlungsschaltung 22 wird von die­ ser als Anforderung zur Übermittlung des im Sensorkopf 5 bereits hinterlegten Schwellwerts interpretiert. Die Übermitt­ lungsschaltung 22 überträgt daraufhin gemäß Fig. 6h eine Folge von Zählpulsen 39' an das Steuermodul 12. Auch hier kann der Schwellwert wieder durch die Zahl der Zählpulse 39' gegeben sein. Bei einer Einstellung des Schwellwerts direkt im Sen­ sorkopf 13, z. B. über den Taster 8, ist es somit möglich, diesen einmalig in einem Sensorkopf 13 einzustellen, ihn so­ dann an das Steuermodul 12 zu übermitteln und danach den Schwellwert vom Steuermodul 12 an die anderen Sensorköpfe 13 weiter zu übermitteln.

Die gesamte, obenstehend in Verbindung mit Fig. 6 beschriebene Datenübertragung erfolgt über die dem jeweiligen Sensorkopf 13 proprietäre Zweidrahtleitung 14. Je nachdem, welches der Schaltelemente 29, 35 geschlossen wird, erfolgt eine Daten­ übertragung vom Sensorkopf 13 zum Steuermodul 12 oder umge­ kehrt. Ersichtlich werden dabei über die Zweidrahtleitung 14 ausschließlich Daten, nicht aber Adressen übertragen. Die Übermittlung von Information erfolgt also adressierungsfrei.

Die zum Steuermodul 12 übertragenen Ausgangssignale (evtl. auch die Diagnosesignale und Fehlererkennungen) werden vom Steuermodul 12 weiter an die Zentraleinheit 1 übermittelt. Zuvor ermittelt das Steuermodul 12 aber für jeden Sensorkopf 13 anhand des von diesem Sensorkopf übermittelten Ausgangs­ signals und mindestens eines weiteren, vom selben Sensorkopf 13 zuvor übermittelten Ausgangssignals ein wirksames Sensor­ signal. Damit können kurzzeitige Störungen wirksam erkannt und ausgefiltert werden. Dabei kann z. B. nur das letzte, un­ mittelbar zuvor übertragene Ausgangssignal oder es können auch weitere Ausgangssignale herangezogen werden.

Die Sensorsignale können vom Steuermodul 12 gegebenenfalls auch noch weitergehend ausgewertet werden. Insbesondere kön­ nen die Sensorsignale z. B. logisch miteinander verknüpft werden und das Verknüpfungsergebnis an die Zentraleinheit 1 weitergeleitet werden. Beispielsweise kann aus einer Signalfolge von zwei Sensorköpfen 13 auf die Drehrichtung einer Welle geschlossen werden und nur dieses Drehrichtungssignal, also ein Inkrement, an die Zentraleinheit 1 weitergegeben werden. Auch können die Signale auf Plausibilität überprüft werden und das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit 1 weitergeleitet werden. Wenn beispielsweise einem Verfahrelement bezüglich jeder Endstellung je ein Sen­ sorkopf 13 zugeordnet ist, dürfen bei ordnungsgemäßem Funkti­ onieren der Sensorköpfe 13 und des Verfahrelements nicht gleichzeitig beide Sensorköpfe 13 die Anwesenheit des Ver­ fahrelements erkennen. Wenn dies doch der Fall ist, liegt ein durch diese Plausibilitätsprüfung erkennbarer Fehler vor.

Es ist ferner ein Diagnosebetrieb des Sensorkopfs 13 möglich, in dem bei definierter, konstanter Ansteuerung der Leucht- bzw. Laserdiode 27 ein Grenzschwellwert ermittelt wird, bei dem das Ausgangssignal gerade noch den Wert 1 hat. Bei Erhö­ hung des Grenzschwellwerts um 1 wird das Ausgangssignal zu 0. In diesem Diagnosebetrieb ist somit die Stärke des Messsig­ nals und damit indirekt die Qualität des Sensorelements 28 erfassbar. Es kann also beispielsweise bei einem optischen Sensorelement 28 auf die Qualität der Optik und/oder eine Verschmutzung der Optik rückgeschlossen werden.

Vorzugsweise wird dieser Diagnosebetrieb vom Steuermodul durch Übertragung eines entsprechenden Befehls lediglich an­ gestoßen. Die weitere Diagnose wird von der Übermittlungs­ schaltung 22 selbsttätig durchgeführt. Lediglich der Grenz­ schwellwert wird an das Steuermodul 12 zurückübertragen.

Mittels des erfindungsgemäßen Mehrfachsensors ist auf einfa­ che und kostengünstige Weise ein kompakter und komfortabler Aufbau binärer Sensorik möglich.

Claims (21)

1. Sensorkopf mit einem Sensorelement (28), dessen Messsignal einem Komparator (24) zuführbar ist, mittels dessen das Mess­ signal mit einem Schwellwert vergleichbar und ein binäres Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung (22) weiter­ leitbar ist, wobei der Sensorkopf über eine proprietäre Zwei­ drahtleitung (14) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei von der Übermittlungsschaltung (22) das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung (14) an ein sensorkopfexternes übergeordnetes Steuermodul (12) übermittelbar ist.

2. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuermodul (12) über die Zweidrahtleitung (14) ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die Übermittlungs­ schaltung (22) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermo­ dul (12) auslösbar ist.

3. Sensorkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert vom Steuermodul (12) über die Zweidraht­ leitung (14) an die Übermittlungsschaltung (22) übermittelbar ist.

4. Sensorkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung des Schwellwerts von der Übermittlungs­ schaltung (22) über die Zweidrahtleitung (14) vom Steuermodul (12) anforderbar ist.

5. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Übermittlungsschaltung (22) über die Zweidraht­ leitung (14) auch eine Diagnosemeldung an das Steuermodul (12) übermittelbar ist.

6. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Übermittlungsschaltung (22) auf eine Anforderung des Steuermoduls (12) über die Zweidrahtleitung (14) der Schwellwert an das Steuermodul (12) übermittelbar ist.

7. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung von Information über die Zweidrahtlei­ tung (14) adressierungsfrei erfolgt.

8. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (28) als optisches Sensorelement (28) ausgebildet ist.

9. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Übermittlungsschaltung (22) und der Zwei­ drahtleitung (14) eine Gleichrichtereinheit (17) angeordnet ist.

10. Steuermodul für mindestens zwei Sensorköpfe (13), wobei die Sensorköpfe (13) über proprietäre Zweidrahtleitungen (14) vom Steuermodul mit elektrischer Energie versorgbar sind, wo­ bei über die Zweidrahtleitungen (14) binäre Ausgangssignale der Sensorköpfe (13) an das Steuermodul übermittelbar sind, wobei die Ausgangssignale an eine steuermodulexterne überge­ ordnete Zentraleinheit (1) weiterleitbar sind.

11. Steuermodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuermodul über die Zweidrahtleitungen (14) ein Einlesen der binären Ausgangssignale in die Sensorköpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul auslösbar ist.

12. Steuermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlesen der binären Ausgangssignale in die Sensor­ köpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul für jeden Sensorkopf (13) separat auslösbar ist.

13. Steuermodul nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuermodul auf Sensorfehler erkennbar ist, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem Auslö­ sen eines Einlesens der binären Ausgangssignale in die Sen­ sorköpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermo­ dul die binären Ausgangssignale ausgeblieben sind.

14. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuermodul über die Zweidrahtleitungen (14) Schwellwerte an die Sensorköpfe (13) übermittelbar sind.

15. Steuermodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung der Schwellwerte von den Sensorköpfen (13) über die Zweidrahtleitungen (14) vom Steuermodul anfor­ derbar ist.

16. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zweidrahtleitungen (14) auch Diagnosemeldungen an das Steuermodul übermittelbar sind.

17. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass von ihm über die Zweidrahtleitungen (14) von den Sensor­ köpfen (13) Übermittlungen von Schwellwerten anforderbar sind.

18. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung von Information über die Zweidrahtlei­ tungen (14) adressierungsfrei erfolgt.

19. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Sensorkopf (13) anhand des von diesem Sensor­ kopf (13) übermittelten Ausgangssignals und mindestens eines vom selben Sensorkopf (13) zuvor übermittelten Ausgangssig­ nals ein wirksames Sensorsignal ermittelbar ist.

20. Steuermodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sensorköpfen (13) zugeordneten Sensorsignale vom Steuermodul logisch miteinander verknüpfbar und/oder auf Plausibilität prüfbar sind und dass das Ergebnis der Verknüp­ fung und/oder der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit (1) weiterleitbar ist.

21. Mehrfachsensor, bestehend aus einem Steuermodul (12) nach einem der Ansprüche 10 bis 20 und mindestens zwei Sensorköp­ fen (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sensor­ köpfe (13) mit dem Steuermodul (12) über je eine proprietäre Zweidrahtleitung (14) verbunden sind.