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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Sensorkopf mit einem Sensorelement, dessen Messsignal einem
Komparator zuführbar
ist, mittels dessen das Messsignal mit einem Schwellwert vergleichbar, anhand
des Vergleichs ein binäres
Ausgangssignal ermittelbar und das binäre Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung
weiterleitbar ist, ein Steuermodul für mindestens zwei Sensorköpfe sowie
ein aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen gebildeten
Mehrfachsensor.
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Sensoren, mittels derer ein binäres Ausgangssignal
an ein übergeordnetes
Steuermodul übermittelbar
ist, sogenannte binäre
Sensoren, werden z. B. in der Automobilindustrie oder im Werkzeugmaschinenbau
in großen
Stückzahlen
zur Automatisierung eingesetzt. Die Sensoren sind dabei mit der
Steuerung bzw. einer dezentralen Peripheriebaugruppe entweder über konventionelle
Parallelverdrahtung oder über
ein Feldbussystem verbunden.
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In 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 miteinander sowie mit einer Stromversorgungsbaugruppe 4 verbunden.
Nicht dargestellt in 1 sind
Aktuatoren (z. B. Magnetventile), die in praktisch jeder Anlage
vorhanden sind. Zwei Sensoren 5 sind stellvertretend für alle weiteren
Sensoren dargestellt, für
welche nur Anschlüsse 6 symbolisch
angedeutet sind.
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Die Verbindung zwischen der Baugruppe 2 und
den Sensoren 5 erfolgt in der Regel über eine Dreidrahtleitung 7.
Zwei dieser 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 angeschlossen
werden, da es sonst zu Fehlfunktionen, im Extremfall sogar zur Zerstörung, der
Sensoren kommen kann.
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In der Regel werden die Sensoren
zwar mit Schutzmaßnahmen
wie Verpolschutz und Kurzschlussschutz versehen, dies ist jedoch
relativ kostenaufwendig.
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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 einzustellen. Das vom Sensor 5 übermittelte
Signal als solches bleibt jedoch nach wie vor binär.
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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 werden, so ist ein erneuter Teach-In-Vorgang
erforderlich, da der Schwellwert nur im Sensor 5 selbst
abgespeichert ist.
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Die Sensoren 5 können auf
unterschiedlichen Funktionsprinzipien beruhen. Beispielsweise können sie
optische Sensoren 5 sein. Optische Sensoren 5 senden
im Betrieb in der Regel periodisch nur in einem kurzen Zeitfenster
einen entsprechend kurzen Lichtimpuls aus. Das Zeitfenster wird
von einer sensorinternen Taktstufe gesteuert. Auch die Erfassung
des ausgesendeten Lichts erfolgt nur in diesem Zeitfenster. Da aber
alle Sensoren 5 autonom arbeiten und normalerweise nicht
synchronisiert bzw. getriggert werden, kann es unter Umständen zu
einer gegenseitigen Beeinflussung kommen, wenn die Zeitfenster zweier
Sensoren 5 zufällig
zusammenfallen und ein Sensor 5 den Lichtimpuls eines anderen Sensors 5 erfasst
(Übersprechen).
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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 übermittelt. Dadurch können die Sensoren 5 zeitlich
gestaffelt angesteuert werden, so dass ein Übersprechen praktisch ausgeschlossen
ist.
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Ein Nachteil des Aufbaus gemäß 1 besteht darin, dass der
sogenannte Steuerungsdurchgriff bei der Ein-/Ausgabebaugruppe 2 endet.
Das bedeutet, dass die Zentraleinheit 1 nicht erkennen kann,
wenn z. B. ein Sensorfehler vorliegt oder die Leitung zum Sensor 5 unterbrochen
ist.
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2 zeigt
ein ähnliches
Steuerungssystem wie 1.
Im Gegensatz zu 1 erfolgt
hier jedoch die Übertragung
der Ausgangssignale 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 2'' zugeordnet
ist. Der Feldbus 11 kann beispielsweise gemäß dem sogenannten
AS-i-Protokoll arbeiten.
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Der Feldbusmaster 2' steuert lediglich
den Datenaustausch zwischen der Zentraleinheit 1 und den
(auch in 2 nicht dargestellten)
Aktoren und den Sensoren 5. Eine Datenvorverarbeitung und -verknüpfung durch
den Feldbusmaster 2' erfolgt nicht.
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Aufgrund des bidirektionalen Datenaustausches
zwischen dem Feldbusmaster 2' und
den Sensoren 5 ist es prinzipiell möglich zusätzlich zu den Ausgangssignalen
auch Diagnoseinformationen und Parameterwerte, insbesondere die
Schwellwerte, zu übertragen.
Dies muss jedoch in jedem Fall von der Zentraleinheit 1 entsprechend
gesteuert werden. Auch eine gezielte Triggerung der Sensoren 5 ist prinzipiell
möglich,
auch hier muss dies aber von der Zentraleinheit 1 entsprechend
gesteuert 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 2 die zusätzliche
Steuereinheit 9 nebst den zusätzlichen Steuerleitungen 10 vorgesehen
werden.
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Aus der
DE 36 36 111 A1 ist ein
Sensorkopf mit einem Sensorelement bekannt, dessen Messsignal einem
Komparator zuführbar
ist, mittels dessen das Messsignal mit einem Schwellwert vergleichbar ist,
anhand des Vergleichs ein binäres
Ausgangssignal ermittelbar ist und das binäre Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung
weiterleitbar ist. Der Sensorkopf der
DE 36 36 111 A1 wird über eine proprietäre Zweidrahtleitung
mit elektrischer Energie versorgt, über die auch das binäre Ausgangssignal von
der Übermittlungsschaltung
binär an
ein sensorkopfexternes übergeordnetes
Steuermodul übermittelbar
ist.
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Aus der
DE 38 78 253 T2 ist ein
Sensorkopf mit einem Sensorelement bekannt, dessen Messsignal in
der Regel als Analogsignal über
eine Übermittlungsschaltung
und eine proprietäre
Zweidrahtleitung an ein sensorkopfexternes übergeordnetes Steuermodul übermittelbar
ist. Über
die Zweidrahtleitung ist der Sensorkopf von dem Steuermodul aus
mit Energie versorgbar. Ein aus dem Messsignal und anderen Größen ermitteltes
Signal ist ferner einem Komparator zuführbar, der dieses Signal mit
einem Schwellwert vergleicht und ein daraus ermitteltes binäres Ausgangssignal
an die Übermittlungsschaltung
weiterleitet. Je nach Wert des binären Ausgangssignals und des
Messsignals wird das an das Steuermodul übermittelte Analogsignal gegebenenfalls
erhöht bzw.
erniedrigt.
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Aus der
DE 36 15 463 A1 ist ein
Sensorkopf mit einem Sensorelement bekannt, dessen Messsignal über eine Übermittlungsschaltung
und eine Zweidrahtleitung als Analogsignal an ein sensorkopfexternes
Steuermodul übermittelbar
ist. Die Energieversorgung des Sensorkopfs erfolgt über die
Zweidrahtleitung.
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Aus der
EP 0 671 675 A2 ist ein
Sensorkopf mit einem Sensorelement bekannt, bei dem das Messsignal
in analoger Form über
eine proprietäre Zweidrahtleitung
an ein Steuermodul übermittelbar ist.
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Aus der
DE 197 55 924 A1 ist ein
elektronisches Auswertegerät
bekannt, bei dem der Sensorkopf in das Steuermodul integriert ist.
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Aus der
DE 43 06 185 C2 ist bekannt,
dass eine Vielzahl von Komponenten über einen Zweidrahtbus miteinander
kommunizieren kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen Mehrfachsensor und dessen Komponenten, nämlich einen
Sensorkopf und ein Steuermodul zu schaffen, mittels derer auf einfache
Weise ein voneinander unabhängiger,
flexibler und komfortabler Betrieb der einzelnen Sensoren bzw. Sensorköpfe des
Mehrfachsensors möglich
ist, wobei das Ausgangssignal zu definierten Zeitpunkten erfassbar sein
soll.
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Die Aufgabe wird durch einen Sensorkopf gemäß Anspruch
1 bzw. ein Steuermodul gemäß Anspruch
9 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Mehrfachsensor
besteht dann aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen, die über je eine
proprietäre
Zweidrahtleitung mit dem Steuermodul verbunden sind.
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Wenn das Einlesen der binären Ausgangssignale
in die Sensorköpfe
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.
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Wenn vom Steuermodul auf Sensorfehler
erkennbar ist, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach
einem Auslösen
eines Einlesens der binären
Ausgangssignale in die Sensorköpfe
mit nachfolgendem Übermitteln
an das Steuermodul die binären
Ausgangssignale ausgeblieben sind, ist eine Fehlererkennung möglich.
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Wenn der Schwellwert vom Steuermodul über die
Zweidrahtleitung an die Übermittlungsschaltung übermittelbar
ist, ist der Schwellwert auf einfache Weise einstellbar.
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Wenn die Übermittlung des Schwellwerts von
der Übermittlungsschaltung über die
Zweidrahtleitung vom Steuermodul anforderbar ist, ist beim Neuanschluss
des Sensorkopfs an das Steuermodul eine automatische Parametrierung
des Sensorkopfes möglich.
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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.
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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.
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Wenn die Übermittlung von Information über die
Zweidrahtleitung adressierungsfrei erfolgt, ist die Datenübertragung
besonders effizient. Die adressenfreie Übermittlung von Information
ist dabei deshalb möglich,
weil die Zweidrahtleitungen den jeweiligen Sensorköpfen proprietär zugeordnet
sind.
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Das Sensorelement kann prinzipiell
beliebig ausgebildet sein. Oftmals ist es aber als optisches Sensorelement
ausgebildet.
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Wenn zwischen der Übermittlungsschaltung und
der Zweidrahtleitung eine Gleichrichtereinheit angeordnet ist, können die
beiden Adern der Zweidrahtleitung ohne Beachtung der Polung angeschlossen
werden.
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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.
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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 weiterleitbar ist, kann die Zentraleinheit von
Datenverarbeitungsaufgaben entlastet und so die Zykluszeit verkürzt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
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1 und 2 Steuerungssysteme des Standes
der Technik,
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3 ein
Steuerungssystem mit einem Mehrfachsensor,
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4 einen
Sensorkopf,
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5 ein
Steuermodul und
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6a–6h Signalverläufe einer
Zweidrahtleitung.
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Gemäß 3 besteht ein Mehrfachsensor aus einem
Steuermodul 12 und mehreren Sensorköpfen 13. Dargestellt
in 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 Sensorkopf 13 proprietär zugeordnet sind, werden sowohl
die Sensorköpfe 13 mit
elektrischer Energie versorgt als auch Daten zwischen dem Steuermodul 12 und
dem jeweiligen Sensorkopf 13 übermittelt.
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Das Steuermodul 12 ist über den
Steuerungsbus 3 mit der Zentraleinheit 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 Ausgabebaugruppe 15 nicht
an. Ruf diese wird daher nachstehend nicht weiter eingegangen.
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Gemäß 4 weist jeder Sensorkopf 13 zwei
Anschlüsse 16 für die Zweidrahtleitung 14 auf. Den
Anschlüssen 16 ist
eine Gleichrichtereinheit 17 unmittelbar nachgeordnet.
Zum Übermitteln
von Informationen (auf die Einzelheiten wird später in Verbindung mit 6 noch eingegangen werden)
wird die Zweidrahtleitung 14 kurzfristig kurzgeschlossen. Es
erfolgt also ein Spannungseinbruch. Zur Vermeidung von Energieversorgungseinbrüchen während dieser
Zeiten ist der Gleichrichtereinheit 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,
eines DA-Wandlers 23, eines Komparators 24, eines
Verstärkers 25 und
einer Ansteuerstufe 26, möglich.
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Wenn durch die Ansteuerstufe 26,
wie in 4 dargestellt,
eine Leucht- oder Laserdiode 27 angesteuert wird, emittiert
diese Licht. Das Licht wird mittels einer Fotodiode 28 detektiert,
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 Sensorelement ausgebildet. Prinzipiell
kann das Sensorelement aber auch nach einem anderen Funktionsprinzip
arbeiten.
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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 Übermittlungsschaltung 22 über den
DA-Wandler 23 zugeführt
wird. Der Komparator 24 leitet ein binäres Ausgangssignal an die Übermittlungsschaltung 22 weiter.
Je nach dem, ob das Messsignal größer oder kleiner als der Schwellwert
ist, weist das Ausgangssignal den Wert 1 oder den Wert 0 auf.
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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 Übermittlungsschaltung 22 erfassbar
sind.
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Gemäß 5 weist das Steuermodul 12 zunächst für jede Zweidrahtleitung 14 entsprechende Anschlüsse 31 auf.
Je einer der Anschlüsse 31 ist
auf Masse gelegt bzw. mit einer der jeweiligen Zweidrahtleitung 14 proprietären Strombegrenzungsschaltung 32 verbunden.
Mittels der Strombegrenzungsschaltungen 32 wird die Verlustleistung
der Zweidrahtleitungen 14 sowohl bei der Datenübermittlung
als auch bei einem Kurzschluss auf einen unkritischen Wert begrenzt.
Ferner bewirken sie ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis.
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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 ansteuerbar sind.
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Das Zusammenwirken des Steuermoduls 12 mit
einem Sensorkopf 13 wird nachfolgend in Verbindung mit 6 näher erläutert. Dabei ist selbstverständlich das
für einen
Sensorkopf 13 erläuterte Funktionsprinzip
auf die anderen Sensorköpfe 13 direkt übertragbar.
Aufgrund der proprietären
Zuordnung der Zweidrahtleitungen 14 zu den jeweiligen Sensorköpfen 13 sind
die Datenübertragungen
ferner unabhängig
voneinander. Insbesondere ist somit auch das nachfolgend beschriebene
Auslösen
eines Einlesens eines binären
Ausgangssignals mit nachfolgenden Übermitteln an das Steuermodul 12 separat
auslösbar.
Hierbei ist insbesondere eine gleichzeitige, eine zeitlich versetzte
oder eine rein stochastische Ansteuerung möglich.
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Gemäß 6a übermittelt
das Steuermodul 12 von Zeit zu Zeit durch entsprechendes
Ansteuern des korrespondierenden Schaltelements 35 einen Triggerimpuls 36 an
die Übermittlungsschaltung 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 6b und 6c in jedem Fall ein Quittungssignal 37 über die
Zweidrahtleitung 14 übertragen.
Je nach dem Wert des Ausgangssignals wird ferner in kurzem zeitlichem
Abstand nach dem Quittungssignal 37 die Zweidrahtleitung 14 nochmals kurzfristig
kurzgeschlossen oder nicht.
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Die Übermittlungsschaltung 22 ist
unter anderem in der Lage, eine sensorkopfinterne Diagnose durchzuführen. Falls
diese sensorkopfinterne Diagnose ein nicht ordnungsgemäßes Funktionieren
des Sensorkopfs 13 ergibt, gibt die Übermittlungsschaltung 22 gemäß 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 Fehlermeldung durch
die Übermittlungsschaltung 22 und
einem normalen Quittungssignal 37 unterscheiden. Wenn hingegen überhaupt
kein Quittungssignal 37, 37' übermittelt wird, erkennt das
Steuermodul nach Ablauf einer vorbestimmten, längeren Zeitspanne nach einem Triggerimpuls 36 auf
Sensorfehler. In diesem Fall ist entweder die Zweidrahtleitung 14 unterbrochen
oder der Sensorkopf 13 reagiert überhaupt nicht.
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Wenn der Sensorkopf 13 nach
einem Anschließen
an das Steuermodul 12 erstmals einen Triggerimpuls 36 erhält, übermittelt
die Übermittlungsschaltung 22 eine
in 6e dargestellte Impulsfolge 38.
Die Impulsfolge 38 wird von dem Steuermodul 12 als
Anforderung zur Übermittlung
des Schwellwerts interpretiert. Das Steuermodul 12 überträgt daher
nachfolgend gemäß 6f eine Folge von Zählpulsen 39 an
die Übermittlungsschaltung 22. Die
Anzahl der Zählpulse 39 ergibt
den Wert, auf den der Schwellwert einzustellen ist.
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Die Übermittlung des Schwellwerts
kann, je nach Zahl der mögliche
Zählimpulse 39,
einen gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Dies ist aber tolerierbar, da
die Übermittlung
des Schwellwerts in der Regel nur bei der Inbetriebnahme des Sensorkopfs 5 erforderlich
ist.
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Gemäß 6g kann das Steuermodul 12 ferner
die Zweidrahtleitung 14 für eine längere Zeitspanne 40,
nachfolgend Langpuls 40 genannt, kurzschließen. Die Übermittlung
eines derartigen Langpulses 40 an die Übermittlungsschaltung 22 wird
von dieser als Anforderung zur Übermittlung
des im Sensorkopf 5 be reits hinterlegten Schwellwerts interpretiert.
Die Übermittlungsschaltung 22 überträgt daraufhin
gemäß 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 Sensorkopf 13,
z. B. über
den Taster 8, ist es somit möglich, diesen einmalig in einem
Sensorkopf 13 einzustellen, ihn sodann an das Steuermodul 12 zu übermitteln
und danach den Schwellwert vom Steuermodul 12 an die anderen
Sensorköpfe 13 weiter
zu übermitteln.
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Die gesamte, obenstehend in Verbindung
mit 6 beschriebene Datenübertragung
erfolgt über die
dem jeweiligen Sensorkopf 13 proprietäre Zweidrahtleitung 14.
Je nachdem, welches der Schaltelemente 29, 35 geschlossen
wird, erfolgt eine Datenübertragung
vom Sensorkopf 13 zum Steuermodul 12 oder umgekehrt.
Ersichtlich werden dabei über
die Zweidrahtleitung 14 ausschließlich Daten, nicht aber Adressen übertragen.
Die Übermittlung
von Information erfolgt also adressierungsfrei.
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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 Ausgangssignals
und mindestens eines weiteren, vom selben Sensorkopf 13 zuvor übermittelten
Ausgangssignals ein wirksames Sensorsignal. Damit können kurzzeitige
Störungen
wirksam erkannt und ausgefiltert werden. Dabei kann z. B. nur das
letzte, unmittelbar zuvor übertragene
Ausgangssignal oder es können
auch weitere Ausgangssignale herangezogen werden.
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Die Sensorsignale können vom
Steuermodul 12 gegebenenfalls auch noch weitergehend ausgewertet
werden. Insbesondere können
die Sensorsignale z. B. logisch miteinander verknüpft werden
und das Verknüpfungsergebnis
an die Zentraleinheit 1 weitergeleitet werden. Beispielsweise
kann aus einer Signal folge 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 Sensorkopf 13 zugeordnet ist,
dürfen
bei ordnungsgemäßem Funktionieren
der Sensorköpfe 13 und
des Verfahrelements nicht gleichzeitig beide Sensorköpfe 13 die
Anwesenheit des Verfahrelements erkennen. Wenn dies doch der Fall
ist, liegt ein durch diese Plausibilitätsprüfung erkennbarer Fehler vor.
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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 Erhöhung
des Grenzschwellwerts um 1 wird das Ausgangssignal zu 0. In diesem
Diagnosebetrieb ist somit die Stärke
des Messsignals 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.
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Vorzugsweise wird dieser Diagnosebetrieb vom
Steuermodul durch Übertragung
eines entsprechenden Befehls lediglich angestoßen. Die weitere Diagnose wird
von der Übermittlungsschaltung 22 selbsttätig durchgeführt. Lediglich
der Grenzschwellwert wird an das Steuermodul 12 zurückübertragen.
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Mittels des erfindungsgemäßen Mehrfachsensors
ist auf einfache und kostengünstige
Weise ein kompakter und komfortabler Aufbau binärer Sensorik möglich.