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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Näherungsschalters
sowie einen Näherungsschalter zur Durchführung
des Verfahrens.
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Näherungsschalter
bestehen im Wesentlichen aus einer Erfassungseinheit, die vorzugsweise in
ihren elektrischen Eigenschaften durch Heranführen eines äußeren
Objekts beeinflusst wird. Die Größe der Änderung
dient als Maß für den Abstand des herangeführten
Objekts, wobei in Abhängigkeit dieser Größe
ein Schaltvorgang ausgelöst werden kann.
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Prinzipiell
können hier kapazitive, induktive und optische Näherungsschalter
unterschieden werden. Beim ersteren ändert sich bei Annäherung
eines Objekts die Kapazität eines Messkondensators, beim zweiten
die Güte eines Schwingkreises und beim letzteren die Empfangsintensität
des vom Objekt reflektierten Lichtes.
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Aus
der
DE 42 38 992 C2 ist
beispielsweise ein kapazitiver Näherungsschalter bekannt,
bei dem die Kapazität eines Messkondensators mit der eines Referenzkondensators
verglichen wird. Ausgehend von der Differenz der Kapazitäten
wird ein Abstand eines Objektes detektiert und abstandabhängig
ein Schaltvorgang ausgelöst.
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Bei
einem induktiven Näherungsschalter wird durch Heranführen
eines geeigneten Objektes in den Erfassungsbereich des Näherungsschalters
ein Schwingkreis bzw. eine Erfassungseinheit bedämpft. Abhängig
vom Abstand des Objektes verändert sich beispielsweise
die Amplitude eines Oszillators und kann somit als Maß für
den Abstand des Objekts herangezogen werden. Mit dem Messverfahren
eines Differenzübertragers – wie in
DE 3225166 A1 beschrieben – kann
auch der Kopplungsfaktor eines induktiv gekoppelten Spulensystems
ausgewertet werden.
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Um
einen Schaltvorgang für einen vorgegebenen Abstand des
Objektes auszulösen, ist es notwendig diesen Schaltabstand
im Vorfeld einzustellen. Hierzu wird das Objekt bzw. ein Testobjekt
oder Target im gewünschten Abstand – dem so genannten Schaltabstand – vor
dem Näherungsschalter positioniert.
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Bekannt
sind induktive Näherungsschalter mit sinusförmigen
Schwingungsverhalten und Näherungsschalter mit pulsförmigen
Schwingungsverhalten.
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Zum
Abgleich von Näherungsschalter mit sinusförmigem
Schwingungsverhalten, wird in bekannter Weise ein Oszillatorarbeitspunkt
bzw. die Oszillatorkennlinie und somit die Oszillatorausgangsspannung/Amplitude
solange verändert, bis der Näherungsschalter schaltet.
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Bei
nicht-linearen Oszillatoren wird der Oszillatorarbeitspunkt in der
Regel so festgelegt, dass im Schaltabstand die Oszillatorspannung
einbricht bzw. die Oszillatorschwingung abreißt.
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Bei
linearen Oszillatoren, wird der Oszillatorarbeitspunkt so eingestellt,
dass im Schaltabstand eine Oszillatorausgangsspannung anliegt, die
geeignet ist einen Schaltvorgang auszulösen; beispielsweise
in dem mit Hilfe eines Komparators die Oszillatorspannung mit einer
Referenzspannung verglichen wird.
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Die
sich im Schaltabstand einstellende Oszillatorspannung stellt somit
eine Größe dar, auf die die Schaltschwelle des
Näherungsschalters abzugleichen ist.
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Es
ist bekannt, diese Schaltschwelle durch Abgleichen eines Abgleichwiderstandes
einzustellen. Hierzu finden vorzugsweise Flächenwiderstände Verwendung,
die über einen so genannten Laserabgleich im Widerstandwert
eingestellt werden. Nachteilig ist, dass ein solcher Laserabgleich
nur ein einziges mal erfolgen kann. Dies hat insbesondere auch den
Nachteil, dass bei einer Fehlkalibrierung keine Möglichkeit
einer Neukalibrierung besteht.
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Die
DE 43 31 555 A1 schlägt
vor, statt eines Flächenwiderstandes ein elektronisches
Potentiometer zu verwenden, wodurch ein mehrfacher Abgleich möglich
ist. Hierzu dient eine Schaltung, bestehend aus einem Zähler,
einer Steuerlogik, einem Digital-Analog-Wandler sowie einem mit
der Steuerlogik verbundenen Festwertspeicher. Ferner umfasst die Schaltung
einen integrierten Schaltkreis der mit einem verstellbaren elektronischen
Potentiometer verbunden ist. Der Abgleich des Widerstandes erfolgt derart,
dass für einen vorgegebenen Schaltabstand der Widerstand
des elektronischen Potentiometers solange verändert wird,
bis der integrierte Schaltkreis, vorzugsweise bei Einbruch der Oszillatoramplitude
am Ausgang des Näherungsschalters ein Schaltsignal zur
Verfügung stellt.
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Zum
Abgleich ist es ferner vorgesehen, über einen zusätzlichen
Steuereingang der Steuerlogik den Näherungsschalter von
einem normalen Betriebsmodus in einen Lernmodus umzuschalten. Durch
dieses Umschalten wird ein Zählersignal gestartet und auf
das elektrische Potentiometer aufprägt und hierdurch eine
Erhöhung des Widerstandswertes veranlasst. Der Widerstand
wird ausgehend von einem niederohmigen Ausgangswert solange gesteigert,
bis der Näherungsschalter seinen Schaltzustand wechselt.
Der dem Zählerstand entsprechende digitale Wert wird in
einem Festwertspeicher abgelegt.
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Dieser
Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass zum Abgleichen des Näherungsschalters
zusätzliche Leitungen zur Ansteuerung des elektrischen
Potentiometers und zur Aktivierung eines Abgleich-/Lernmodus notwendig
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Näherungsschalter
und ein Verfahren zu schaffen, das die oben genannten Nachteile
nicht aufweist, wobei insbesondere der baulichen Aufwand für
die Bereitstellung einer Abgleichfunktionalität gering
ist und gleichzeitig eine einfache und mehrfache Abgleichmöglichkeit
bereitgestellt wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe
vorteilhaft gelöst, in dem nach einer Inbetriebnahme des
Näherungsschalters überprüft wird, ob
in einem ersten und zweiten Speicherbereich, ein identisches Schlüsselwort
vorliegt. Liegt ein identisches Schlüsselwort vor, wird
ein Abgleichmodus aktiviert. Ist das Schlüsselwort nicht
identisch, wird ein Normalbetrieb aktiviert. Bei aktivierten Abgleichmodus
und einem erfindungsgemäßen ausgelösten
Abgleichvorgang wird eine Messgröße einer Erfassungseinheit
als Schwellenwert gespeichert, und das Schlüsselwort im
zweiten Speicherbereich gelöscht oder überschrieben
und der Abgleichmodus beendet.
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Diese
Aufgabe wird ebenso vorteilhaft durch einen erfindungsgemäßen
Näherungsschalter mit einer Erfassungseinheit und einer
Kontrolleinheit gelöst, bei dem die Erfassungseinheit derart
ausgestaltet ist, dass durch Einbringen eines Objektes in einen Erfassungsbereich
eine Messgröße der Erfassungseinheit veränderbar
ist, wobei der Näherungsschalter ein Speicherelement mit
einem ersten und zweiten Speicherbereich aufweist, und wobei eine
Ausgabe eines Schaltsignals in Abhängigkeit eines Vergleichs der
Messgröße mit einem vorgegebenen Schwellenwert
erfolgt, und wobei der Näherungsschalter zur Durchführung
eines der erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet
ist.
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Dieses
Vorgehen hat den Vorteil, dass ohne zusätzliche Steuerleitungen
ein Abgleichmodus bei einer ersten Inbetriebnahme des Näherungsschalters
automatisch gestartet werden kann. Durch Löschen des Schlüsselworts
gelangt der Näherungsschalter bei einer erneuten Inbetriebnahme
direkt in den Normalbetrieb.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der in den unabhängigen Ansprüchen angegeben Verfahren
und Vorrichtung möglich.
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Der
Näherungsschalter kann nach dem Abgleichmodus sofort den
Normalbetrieb aufnehmen.
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Besonderst
vorteilhaft ist es, den Näherungsschalter nach dem Abgleich,
beispielsweise ohne Neustart, einen Schaltausgang des Näherungsschalter
ein- und auszuschalten um so, die Schaltfunktionen des Näherungsschalters
testen zu können, die gleichzeitig auch als erfolgreiche
Rückmeldung für einen erfolgten Abgleich ausgewertet
werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn nach dem Einschalten des Näherungsschalters
ein Zeitfenster geöffnet wird, und innerhalb des Zeitfensters
nachdem durch die Schlüsselwortabfrage der Normalbetriebs
aktiviert wurde in einer Codeabfrage die Eingabe eines Codeworts überwacht
wird, wobei der Näherungsschalter im Normalbetrieb verbleibt
oder den Normalbetrieb beginnt, wenn innerhalb des Zeitfensters
kein Codewort erkannt wird, und wobei der Abgleichmodus erfolgt
oder ermöglicht wird, wenn innerhalb des Zeitfensters ein
Codewort erkannt wird.
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Dieses
Vorgehen hat den Vorteil, dass der Näherungsschalter jederzeit
erneut kalibriert bzw. abgeglichen werden kann.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen ist es vorgesehen, dass das
Codewort über eine Versorgungsleitung oder durch Beeinflussung
der Erfassungseinheit übermittelt wird.
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In
vorteilhafter Weise ist es vorgesehen, die Erfassungseinheit über
einen Kurzschlusskreis zu beeinflussen.
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Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, wenn, nachdem in der Schlüsselwortabfrage
ein identisches Schlüsselwort erkannt wird, eine Objektprüfung
folgt, in der die Messgröße der Erfassungseinheit
mit einem Schwellenwert, vorzugsweise einem Standardschwellenwert,
in einem dritten Speicherbereich verglichen wird und in Abhängigkeit
des Vergleichergebnisses den Abgleichmodus startet oder einen Funktionstestmodus
freigibt. Dieses Vorgehen hat den besonderen Vorteil, dass allein
durch Positionieren bzw. Nicht-Positionieren eines Targets unterschiedliche
Betriebsarten, nämlich Abgleich oder Funktionstest, ausgewählt
werden können.
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In
vorteilhafter Weise wird nach jeder Freigabe des Funktionstestmodus
der Standardschwellenwert erhöht wird, wobei der Standardschwellenwert maximal
bis zu einem maximalen Standardschwellenwert S_SWmax erhöht
wird.
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Dies
ermöglicht in einfacher Art und Weise den Abgleich von
Näherungsschaltern mit unterschiedlichem Bedämpfungsverhalten.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist
es vorgesehen, dass unterschiedliche Betriebszustände,
insbesondere Abgleichmodus, Funktionstestmodus, und/oder das Erreichen
des maximalen Standardschwellenwerts S_SWmax signalisiert werden.
Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer über die unterschiedlichen
Betriebszustände, ohne weitere Abfragen notwendig informiert
wird.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Nherungsschalters,
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2 schematisch
verschiedene Signalverläufe in Abhängigkeit eines
Objektabstandes,
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3 einen
prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Kurzschlussbedämpfung,
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4 einen
prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Saugkreises
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5 ein
Programmschema einer erfindungsgemäßen Ausführung,
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6 ein
verkürztes Programmschema eines weiteren Ausführungsbeispiels,
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7 Amplitudenverläufe
unkalibrierter Näherungsschalter,
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8 einen
schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen induktiven
Näherungsschalters mit Arbeitspunktverschiebung,
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9 einen
schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen kapazitiven
Näherungsschalters,
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10 einen
Manipulator für einen kapazitiven Näherungsschalter,
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11 einen
schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen
Näherungsschalter.
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Beschreibung
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In 1 ist
schematisch ein möglicher Aufbau eines erfindungsgemäßen
Näherungsschalters dargestellt, mit einem Schwingkreis 10,
einem Oszillator 20, einem Demodulator 20 und
einem integrierten Schaltkreis bzw. Mikroprozessor 40.
Der Mikroprozessor 40 kann auch allgemein als Kontrolleinheit 40 aufgefasst
werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der
Mikroprozessor 40 einen Analog-Digital-Wandler 60 und
ein Speichermodul 50. Das Speichermodul 50 wiederum
ist in einen ersten, zweiten und dritten Speicherbereich 51, 52, 53 aufgeteilt.
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Der
Mikroprozessor bzw. die Kontrolleinheit 40 muss nicht zwangsläufig,
wie in 1 angedeutet, als einstückiges Bauelement
ausgeführt sein. Insbesondere können Speicherelemente,
Analog-Digital-Wandler und andere Funktionsgruppen als einzelne
Bauelemente ausgeführt sein.
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Die
Stromversorgung erfolgt über eine Verbindungsleitung Vc.
Für den Abgriff eines Schaltsignals ist ein Ausgang Va
vorgesehen.
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Der
Schwingkreis 10 ist als typische Parallelschaltung mit
einer Spule 12 und einem Kondensator 14 aufgebaut.
Der Schwingkreis 10 liegt auf der einen Seite auf einem Bezugspotential
und ist über die andere Seite mit dem Oszillator 15 verbunden.
Die Amplitude des Schwingkreises bzw. des mit dem Schwingkreis 10 verbundenen
Oszillators 15 wird über den Demodulator 20 an
die Kontrolleinheit 40 und dort auf den Analog-Digital-Wandler 60 geführt.
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Schwingkreis 10,
Oszillator 15 und Demodulator 20 sind entsprechend
ihrer Funktion als Erfassungseinheit 30 zusammengefasst.
Diese Zusammenfassung dient lediglich einer vereinfachten Beschreibung.
Die Zusammenfassung anderer Einheiten ist ebenso denkbar. Insbesondere
kann der Schwingkreis 10 allein auch als Erfassungseinheit 30 betrachtet
werden. Als Erfassungseinheit kann prinzipiell jede Funktionseinheit
betrachtet werden, die den Abgriff einer abstandsabhängigen
Messgröße erlaubt.
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Gelangt
ein metallisches Objekt in den Erfassungsbereich des Näherungsschalters,
induziert der Schwingkreis 10 einen Kreisstrom im metallischen Objekt.
Dies führt zu einem Energieverlust im Schwingkreis 10,
der so genannten Bedämpfung. Dieser Energieverlust macht
sich insbesondere über die Veränderung der Amplitude
des Oszillators 15 bemerkbar. Das Amplitudensignal bzw.
die Oszillatorspannung wird in geeigneter Weise über den
Demodulator 20 gleichgerichtet, so dass am Ausgang des Demodualtors
ein gleichgerichtetes Signal zur Verfügung steht, das im
Wesentlichen der Amplitude der Oszillatorspannung entspricht. Unbedämpft
ist dieses Signal maximal und nimmt mit zunehmender Bedämpfung,
d. h. Annäherung des Objekts, ab. Zur weiteren Verarbeitung
wird dieses Signal bzw. die Messgröße im dargestellten
Beispiel über einen Analog-Digital-Wandler in eine digitale
Messgröße umgewandelt.
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Im
Normalbetrieb, d. h. in einem Betrieb, in dem der Näherungsschalter
auf einen bestimmten Schaltabstand abgeglichen ist, wird die digitale Messgröße
mit einem digitalen Schwellenwert, der dem Schaltabstand entspricht,
verglichen. Unterschreitet die Messgröße den Schwellenwert
wird ein Schaltsignal ausgelöst. Je nach Ausgestaltung
des Nährungsschalters wird durch das Schaltsignal ein Öffnen
oder Schließen eines Kontakts veranlasst.
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Zum
Abgleich bzw. bei einer Festlegung eines gewünschten Schaltabstandes
ist ein geeignetes Objekt/Target im gewünschten Abstand,
bei dem ein Schaltsignal erzeugt werden soll, zu positionieren. Hiernach
ist der Näherungsschalter in einen Abgleichmodus zu bringen.
Aus dem vorgenannten Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt,
einen Abgleichmodus über eine zusätzlich Steuerleitung
zu aktivieren. Erfindungsgemäß wird der Abgleich
jedoch wie in 2 gezeigt automatisch gestartet.
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Ist
der Abgleichmodus aktiviert, wird im Gegensatz zum Normalbetrieb
die Messgröße der Erfassungseinheit nicht mit
einem Schwellenwert verglichen, sondern die Messgröße
selbst als Schwellenwert identifiziert und als neuer Schwellenwert
gespeichert. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Speicherung des
Schwellenwerts in einem dritten Speicherbereich 53.
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Selbstverständlich
ist das erfindungsgemäße Vorgehen nicht auf den
dargestellten induktiven Näherungsschalter beschränkt,
sondern ist prinzipiell auch auf einen kapazitiven sowie optischen
Näherungsschalter anwendbar. Insbesondere kann es auch
vorgesehen sein, mehrere Schaltausgänge anzusteuern oder
auch verschiedene Schwellenwerte vorzugeben, die in unterschiedlichen
Schaltabständen unterschiedliche Schaltsignale auslösen.
Weiterhin kann der Schaltabstand mit einer so genannten Schalthysterese
ausgebildet sein, so dass ein Ein- und Ausschaltsignal bei unterschiedlichen
Schaltabständen erzeugt wird. Dieser zweite Schaltabstand könnte
beispielsweise ausgehend vom gespeicherten Schwellenwert erzeugt
bzw. berechnet werden und als zweiter Schwellenwert abgespeichert
werden.
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Das
Programm zum Betreiben des Näherungsschalters ist vorzugsweise
in einem eigenen Programmspeicher abgelegt. Der erste Speicherbereich 51 und
ggf. auch der zweite und dritte Speicherbereich 52, 53 können
hierbei auch Teil des Programms oder Programmspeichers sein.
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Erfindungsgemäß ist
es vorgesehen, das Programm zum Betreiben des Näherungsschalters vor
einer ersten Inbetriebnahme beispielsweise über einen so
genannten Funktionstester in einen Programmspeicher zu übertragen.
Mit der Übertragung des Programms können auch
weitere Daten übertragen werden, die in spezifische Speicherbereiche
abgelegt werden. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen
ein Schlüsselwort in einem ersten und zweiten Speicherbereich
abzulegen. Dieses Schlüsselwort kann im einfachsten Fall
als ein 1-bit-Datenwort ausgebildet sein. Aus Sicherheitsgründen
ist jedoch ein längeres Schlüsselwort vorteilhafter.
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Alternativ
kann es zur Programmierung der Kontrolleinheit 40 vorgesehen
sein, auf der Versorgungsleitung Vc neben der Versorgungsspannung ein
Datensignal aufzuschalten.
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Dieses
Datensignal kann beispielsweise durch Amplituden-, Frequenz- und/oder
Puls-Weiten-Modulation aufgeprägt werden, wobei im Näherungsschalter,
vorzugsweise im Mikroprozessor, Mittel zur Dekodierung dieser Signale
vorgesehen sind.
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Weiterhin
sind zur Programmierung auch weitere Signalwege denkbar, insbesondere
auch die weiter unten beschriebenen Manipulatoren.
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2 zeigt
einen typischen Verlauf des Amplitudensignals A des Schwingkreises 10 bzw.
des Oszillators 15 in Abhängigkeit des Objektabstandes s.
Bei Annäherung des Objekts an den Näherungsschalters
nimmt die Bedämpfung des Schwingkreises 10 zu
und die Amplitude sinkt. Im Schaltabstand se unterschreitet die
Amplitude eine Schaltschwelle bzw. Schaltamplitude Ase, ab der eine
Schaltsignal – beispielsweise ein Einschaltsignal – ausgegeben wird.
Bei einer zweiten größeren Schaltamplitude Asa
bei einem Schließabstand sa, wird ein Schließsignal
ausgeben. Hierdurch wird vermieden, dass geringe Amplitudenänderung
im Bereich der Schaltamplitude Ase ein unkontrolliertes Schließen
oder Öffnen verursachen. Der Abstand zwischen Schaltamplitude
Ase und Schließamplitude Asa kennzeichnet die so genannte
Hysterese.
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Im
Normalbetrieb eines Näherungsschalters gemäß 1 ist
es vorgesehen, das Amplitudensignal über den Analog-Digital-Wandler 60 abzufragen und
mit dem im dritten Speicherelement 53 abgelegten Schwellenwert
zu vergleichen. Erreicht oder unterschreitet das Amplitudensignal
bei Annäherung des Objektes den abgelegten Schwellenwert,
wird ein hinterlegtes Ereignis ausgelöst, beispielsweise ein
Schalter geöffnet oder geschlossen. Je nach Ausführung
kann dieses Ereignis auch durch Überschreiten des Schwellenwerts
ausgelöst werden.
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Entfernt
sich das Objekt so ist es typischerweise vorgesehen, bei Erreichen
oder Überschreiten des Schwellenwert das eingeleitete Ereignis
wieder zurückzunehmen. Wie dargestellt kann es in vorteilhafter
Weise vorgesehen sein, diesen Schwellenwert auf einen höheren
Wert zu setzen.
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In 3 ist
ein erfindungsgemäßer Manipulator 90 gezeigt,
der eine Programmierung bzw. Ansteuerung des Mikroprozessors 40 über
den Schwingkreis 10 erlaubt. Der Schwingkreis 10 entspricht
dem in 1 dargestellten Schwingkreis 10 und ist
vorzugsweise in vergleichbarer Art und Weise wie in 1 gezeigt
in einer Schaltung eines Näherungsschalters eingefügt.
Die Anwendung ist jedoch nicht auf einen Näherungsschalter
begrenzt, sondern es sind weitere Anwendungen denkbar, in denen Schwingkreise
Verwendung finden.
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Die
Beeinflussung des Schwingkreises 10 erfolgt durch einen
Manipulator 90, der im dargestellten Beispiel als Kurzschlusskreis 91 bestehend
aus einer Spule 92 und einem Transistor 96 ausgeführt ist.
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Im
einfachsten Fall kann die Spule 92 bereits als Drahtstück
oder Leitungsschleife realisiert sein. Zur Beeinflussung der Bedämpfung
bzw. Güte des Schwingkreises 10 wird die Spule 92 nahe
am Schwingkreis 10 angeordnet. Ist der Stromkreis über die
Spule 92 nicht geschlossen, erfolgt im Wesentlichen keine
Bedämpfung des Schwingkreises 10.
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Wird
der Manipulator 90 bzw. der Kurzschlusskreis 91 über
den Transistor 96, der hier als Schalter dient, geschlossen,
induziert der aktive Schwingkreis 10 einen Strom in den
Kurzschlusskreis 91. Die in den Kurzschlusskreis 91 übertragende
Energie macht sich als Energieverlust und somit als Bedämpfung
im Schwingkreis 10 bemerkbar.
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Durch
Takten des Kurzschlusskreises 91 können nun „Bedämpfungstakte” im
Näherungsschalter erzeugt werden. Um die Bedämpfungstakte von
Abstandsänderungen unterscheiden zu können, kann
es beispielsweise vorgesehen sein, die Bedämpfungs- bzw.
Datentakte mit einer typischen Taktung bzw. Datencode zu versehen,
so dass ein Datentakt eindeutig erkannt werden kann. Beispielsweise
könnten die Daten in einem Manchester-Code o. a. codiert
sein.
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Weiterhin
kann es vorgesehen sein, dass die Datentakte nur innerhalb eines
vorgegebenen Zeitfensters als solche erkannt werden.
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Ferner
kann es vorgesehen sein, dass über ein weiteres Signal,
beispielsweise über die Verbindungsleitung Vc, die Datenerkennung
freigeschaltet wird.
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Selbstverständlich
sind auch Kombinationen von Signalen über verschiedene
Signalwege denkbar, die entweder zu einem Freischalten des Datentransfers
führen oder direkt als Datensignal ausgewertet werden.
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Ferner
kann es vorgesehen sein, den Manipulator 90 als so genannten
Saugkreis 93 auszuführen. In 4 ist
beispielhaft ein möglicher Saugkreis 93 bestehend
aus einem Schwingkreis mit einer Spule 92 und einem Kondensator 94 dargestellt.
Zwischen Spule 92 und Kondensator 94 ist ein Transistor 96 angeordnet,
der den Schwingkreis schaltbar trennt. Die Resonanzfrequenz des
Saugkreises 93 ist auf die Schwingkreisfrequenz des Oszillators
bzw. Schwingkreises 10 des Näherungsschalters
abgestimmt und ist somit ebenfalls geeignet den Oszillator zu bedämpfen.
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In 5 ist
beispielhaft ein Ablaufdiagramm einer erfindungsgemäßen
Ausführung dargestellt.
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Zunächst
wird der Fall betrachtet, bei dem im zweiten Speicherbereich 52 das
Schlüsselwort vorhanden ist. Dieses Schlüsselwort
kann, wie bereits beschrieben, bei der Montage des Geräts
mit Hilfe eines so genannten Funktionstesters oder einer vergleichbaren
Vorrichtung in die Speicherbereiche 51, 52 eingeschrieben
worden sein.
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Zur
Vorbereitung des Abgleichs sollte vor dem Einschalten bzw. Inbetriebnahme
ein Kalibrierobjekt im gewünschten Schaltabstand angeordnet werden.
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Nach
Inbetriebnahme des Geräts wird in einer Schlüsselwortabfrage 100 der
Speicherinhalt des zweiten Speicherelements 52 ausgelesen
und mit dem Schlüsselwort, das im ersten Speicherelement 51 hinterlegt
ist, verglichen. Findet die Schlüsselwortabfrage 100 ein
gültiges Schlüsselwort wird ein automatischer
Abgleich bzw. Abgleichmodus 110 aktiviert. Im Abgleichmodus 110 wird
der Schaltabstand bzw. eine Größe, die dem Abstand
des Zielobjekts entspricht ermittelt und als Schaltschwelle SW im dritten
Speicherelement 53 gespeichert. In einem Löschschritt 120 wird
dann das Schlüsselwort im zweiten Speicherelement 52 gelöscht
oder überschrieben. Mit Beenden des Löschschritts 120 kann vorgesehen
sein, entweder in den Normalbetrieb 210 überzugehen
oder auf ein erneutes Einschalten zu warten. Ferner kann es vorgesehen
sein, einen erfolgten Abgleich zu signalisieren – beispielsweise über
eine blinkende Leuchtdiode, durch Takten von Schaltausgängen
oder ähnliches.
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Nach
abgeschlossenem Abgleich liegt bei einer erneuten Inbetriebnahme
des Näherungsschalters im zweiten Speicherbereich 52 kein
Schlüsselwort vor. Die Schlüsselwortabfrage 100 findet
so kein passendes Schlüsselwort und ruft eine Codeabfrage 200 auf.
Dort wird überprüft, ob ein bestimmtes Codewort
entweder in einem bestimmten Speicherbereich vorhanden ist oder
empfangen wird. Dieses Codewort dient quasi als zweites Schlüsselwort,
mit dem erneut ein Abgleichmodus gestartet werden kann.
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Wird
kein passendes Codewort erkannt, beginnt der Normalbetrieb im Startschritt 210.
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In
bekannter Weise wird im Messschritt 220 die Messgröße
der Erfassungseinheit 30 ermittelt und im Vergleichsschritt 300 mit
der vorgegebenen Schaltschwelle SW verglichen. Abhängig
davon, ob die Schaltschwelle SW unter- oder überschritten wird,
wird in einen ersten oder zweiten Signalverarbeitungsschritt 310, 320 verzweigt.
Je nach Anwendung können hier unterschiedliche Signale
erzeugt werden, insbesondere kann ein Ausgang mit einem Ein- oder Ausschaltsignal
belegt werden. Nach der Signalverarbeitung – dargestellt
durch das Symbol A – wird erneut in den Messschritt 220 verzweigt,
und somit eine quasi kontinuierliche Überwachung des Schaltabstandes
ermöglicht.
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Wird
in der Codeabfrage 200 hingegen ein Codewort erkannt, wird
im Schritt Neuabgleich 250 beispielsweise der Abgleichmodus 110 gestartet.
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Das
Codewort muss nicht zwangläufig als digitales Wort eingegeben
werden, sondern kann beispielsweise auch als Codesequenz durch Aktivieren bzw.
Schalten von verschiedenen Datenwegen in einer vorgegebenen Schaltsequenz übermittelt
werden. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass zunächst über
die Versorgungsleitung ein erster Impuls und dann über
den Manipulator 90 bzw. Kurzschlusskreis 91 ein
zweiter Impuls über den Schwingkreis 10 übermittelt
wird. Diese Sequenz kann vorzugsweise im Gerät durch den
Mikroprozessor erkannt werden. Zudem kann es vorgesehen sein, dass diese
Sequenz nur innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters akzeptiert
wird. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Codesequenz ein binäres
Signal darstellt, dass vorzugsweise als zweites Schlüsselwort
erkannt wird und mit einem abgespeicherten zweiten Schlüsselwort
verglichen wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, statt im Schritt
Neuabgleich 250 den Abgleichmodus 110 zu beginnen,
einen Datenkanal zur Eingabe des ersten Schlüsselworts
zu öffnen. Nach Eingabe des Schlüsselworts wird
dieses in den zweiten Datenbereich 52 eingeschrieben, so
dass es nach einem erneuten Start zur Verfügung steht und dann
ein automatischer Abgleich beginnen kann. Auch kann es vorgesehen
sein, dass Schlüsselwort ohne erneute Eingabe vom ersten
Speicherbereich in den zweiten Speicherbereich zu schreiben und
den Abgleich sofort oder nach erneuter Inbetriebnahme zu starten.
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Generell
ist eine Inbetriebnahme nicht nur auf ein reines Einschalten beschränkt,
sondern soll jedwede Art der Erlangung einer Betriebsbereitschaft umfassen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, während der Inbetriebnahme
Initialisierungen, Selbsttest oder ähnliches durchzuführen.
Auch muss vor einer Inbetriebnahme nicht zwangsläufig ein stromloser
Zustand vorliegen. So ist es auch denkbar, dass quasi durch eine
Art Neustart oder einem Rücksetzen eine Inbetriebnahme
neu angestoßen wird. Selbstverständlich umfasst
die Inbetriebnahme auch ein erstmaliges „Unterspannungssetzen”.
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Des
Weiteren kann es auch vorgesehen sein, dass vor der Schlüsselwortabfrage 100 weitere Routinen
ablaufen.
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Weiterhin
soll unter Aktivierung eines Betriebsmodus, sei es der Normalbetrieb,
der Abgleichmodus oder eines Funktionstestmodus nicht zwangsläufig
ein sofortiger Start des jeweiligen Modus verstanden werden, sondern
auch eine Freigabe oder eine Bereitschaft für diesen Modus.
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Prinzipiell
ist es denkbar, dass sich der Näherungsschalter von Anfang
an in einem Normalbetrieb befindet und der Normalbetrieb über
die Abfrageentscheidungen entweder aufrecht gehalten wird, also
aktiv bleibt, oder ein anderer Betriebsmodus aktiv geschaltet wird.
Eine Aktivierung eines Betriebsmodus beinhaltet somit auch ein aktiv
bleiben des jeweiligen Modus.
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Weiterhin
kann es vorgesehen, dass erst im Normalbetrieb-Startschritt 210 überprüft
wird, ob die entsprechenden Abfragen den Normalbetrieb auf aktiv
gesetzt haben, und dass erst nach dieser Überprüfung
der Normalbetrieb gestartet wird.
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Das
erfindungsgemäße Vorgehen ist nicht nur auf die
dargestellten beispielhaften Ausführungen beschränkt,
sondern umfasst selbstverständlich auch äquivalente
Ausgestaltungen.
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Zusammenfassend
ist somit ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, vorzugsweise bei
einer erstmaligen Inbetriebnahme eines Näherungsschalters einen
Abgleich automatisch zu starten. Damit ein solcher Abgleich nicht
bei jedem Einschalten erfolgt, ist dieser automatische Abgleich
bzw. Abgleichmodus über ein Schlüsselwort geschützt.
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Dieses
Schlüsselwort kann beispielsweise vor Inbetriebnahme des
Näherungsschalters mit Hilfe eines Funktionstesters – oder
einer vergleichbaren Vorrichtung – jeweils in einem ersten
und einem zweiten Speicherbereich eingeschrieben werden.
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Beim
Einschalten des Näherungsschalters wird geprüft,
ob der Inhalt des zweiten beschreibbaren Speicherbereichs ein Wort
enthält, das mit dem Schlüsselwort im ersten schreibgeschützten Speicherbereich übereinstimmt.
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Bei Übereinstimmung
der Schlüsselwörter wird der automatische Abgleich
freigegeben bzw. aktiviert. Während des Abgleichs wird
der ermittelte Entfernungswert, bzw. eine Größe,
die dem Targetabstand entspricht, als Schaltschwelle erfasst und
in einem dritten Speicherelement abgelegt.
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Um
zu verhindern, dass bei einem erneuten Einschalten das Gerät
wieder in den Abgleichmodus gelangt, wird nach dem Abgleich das
Schlüsselwort im zweiten Speicherbereich gelöscht
bzw. mit einem anderen Wort überschrieben.
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Ohne
Schlüsselwort gelangt das Gerät beim Einschalten
nicht in den Abgleichmodus und wird bestimmungsgemäß in
Betrieb genommen.
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Um – beispielsweise
aufgrund eines fehlerhaften Abgleichs – die Möglichkeit
zu schaffen, einen Abgleich erneut durchzuführen, ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, nach dem Einschalten
ein Zeitfenster zu öffnen, in dem beispielsweise nach Eingabe
eines Codeworts bzw. einer Codesequenz der Abgleich erneut startet
oder das Schlüsselwort erneut in den beschreibbaren zweiten
Speicherbereich eingeschrieben werden kann.
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Nach
erfolgtem Einschreiben des Schlüsselworts in den zweiten
Speicherbereich, kann es dann beispielsweise vorgesehen sein, direkt
in den Abgleichmodus zu wechseln oder ein erneutes Einschalten abzuwarten.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bereits nach Erkennung der Codesequenz bzw.
eines Codeworts der Abgleichmodus direkt gestartet wird.
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6 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung, die
eine automatische Wahl eines weiteren Betriebsmodus ermöglicht.
Der Einfachheit halber wurde in 6 nur der
Ablaufpfad bei Vorliegen eines Schlüsselworts gezeigt.
Der Ablauf für die Aktivierung des Normalbetriebs entspricht
dem in 5 gezeigten Ablauf.
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Wie
bereits unter 5, diskutiert wird bei Inbetriebnahme
des Näherungsschalters in der Schlüsselwortabfrage 100 überprüft,
ob im zweiten Speicherbereich 52 ein Schlüsselwort
vorliegt. Ist das Schlüsselwort vorhanden, wird im Gegensatz zum
Vorgehen in 5 nicht direkt der Abgleichmodus 110 aktiviert,
sondern eine Objektprüfung 400. Hierin wird überprüft,
ob sich ein Target/Objekt im Erfassungsbereich des Näherungsschalters
befindet. Wird ein Objekt erkannt, aktiviert die Objektprüfung 400 den
Abgleichmodus 110.
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Befindet
sich kein Objekt im Erfassungsbereich, aktiviert die Objektprüfung 400 ein
Funktionstestmodus 500. Der Funktionstestmodus 500 erlaubt es,
vorzugsweise bei einer erstmaligen Inbetriebnahme, die elektrischen
Funktionen des Näherungsschalters zu überprüfen.
So kann in einfacher Art und Weise sichergestellt werden, dass ein
Abgleich des Näherungsschalters nur dann erfolgt, wenn
im Vorfeld die Funktionstüchtigkeit überprüft
und sichergestellt wurde.
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Der
Funktionstestmodus 500 kann in vielfältiger Art
und Weise ausgestaltet sein. In nicht einschränkender Aufzählung
kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Näherungsschalter
mit Standardwerten testweise in einen Normalbetrieb geschaltet wird,
oder dass ein spezieller Testbetrieb, ein Modus für eine
elektrische Überprüfung, ein Selbsttest o. a.
aktiviert wird. Auch kann es vorgesehen sein, dem Näherungsschalter
neue Daten zuzuführen oder ggf. sogar neu zu konfigurieren.
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Insbesondere
kann es vorgesehen sein, elektrische Funktionen des Näherungsschalters
zu überprüfen, wie beispielsweise Sperrstrom,
Stromaufnahme etc. Ferner kann es vorgesehen sein, die Bereitschaft
oder die Durchführung eines Funktionstest zu signalisieren,
beispielsweise über eine Anzeige oder durch Verändern
eines Signalausgangs. Vorzugsweise unterscheidet sich das Signal
für den Funktionsmodus 500 vom Signal für
den erfolgten Abgleich 110.
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Ferner
kann es im Funktionsmodus auch vorgesehen sein, die Oszillatorspannung
als Signal nach außen zu führen. Beispielsweise
könnte die Oszillatorspannung in analoger oder auch digitaler
Form vorzugsweise auf den Schaltausgang Va gelegt werden. Denkbar
sind auch andere Ausgänge über die die Signale
beispielsweise elektrisch oder optisch (LED) nach außen
geführt werden.
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Insbesondere
kann die Oszillatorspannung als pulsweitenmoduliertes Signal ausgegeben
werden, wobei beispielsweise das Puls-/Pausenverhältnis
und/oder auch die Frequenz dieses Signals als Maß für
die Höhe der Oszillatorspannung dienen kann. Der Funktionstest
ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Überprüfungen
beschränkt. Insbesondere sind auch Kombinationen verschiedener Test
denkbar. Ferner ist es auch denkbar, über weitere Aktivierungssignale
weitere Testmöglichkeiten zu schaffen.
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Zur
Durchführung der Objektprüfung 400 ist es
vorgesehen, den Näherungsschalter in einem quasi eingeschränkten
Normalbetrieb 210 auf Grundlage von Standardwerten, insbesondere
eines Standardschwellenwerts S_SW, zu betreiben. Ein solcher Standardwert
kann vorzugsweise vor Inbetriebnahme des Näherungsschalters
mit Hilfe eines Funktionstesters in den dritten Speicherbereich 53 eingeschrieben
werden.
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Standardwerte
können beispielsweise bei der Geräteentwicklung
durch routinemäßige Versuche gerätespezifisch
ermittelt und festgelegt werden.
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Ferner
kann es vorgesehen sein, eine Bereitschaft für einen Funktionstest
auch nach dem Abgleich zur Verfügung zu stellen. In einem
solchen Funktionstest kann insbesondere die Oszillatoramplitude
für den bedämpften Zustand – bspw. als PWM-Signal – am
Signalausgang bereitgestellt werden.
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In 7 sind
Bedämpfungskurven K1, 2, 3, 4 unkalibrierter Näherungsschalter
dargestellt. Auf der x-Achse ist der Objektabstand s und auf der y-Achse
die Oszillatoramplitude A aufgetragen. Ferner ist der abzugleichende
Schaltabstand se und mit gestrichelter Line ein Standardschwellenwert
S_SW dargestellt. Die Bedämpfungskurven K1, 2, 3, 4 beschreiben
beispielhaft Amplitudenverläufe unkalibrierter Näherungsschalter
bei Annäherung eines Targets.
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Das
erfindungsgemäße Vorgehen hebt darauf ab, bei
einer ersten Inbetriebnahme automatisch entweder in einen Funktionstestmodus 500 oder
in einen Abgleichmodus 110 zu gelangen. Bei der ersten
Inbetriebnahme ist erfindungsgemäß ein Schlüsselwort
hinterlegt, so dass nach der Schlüsselwortabfrage 100 die
Objektprüfung 400 aufgerufen und das Vorhandensein
eines Targets überprüft wird.
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In 7 ist
mit der zweiten Bedämpfungskurve K2 ein Normalfall dargestellt.
Befindet sich kein Target im Erfassungsbereich, ist die Amplitude
des Oszillators maximal und liegt, wie dargestellt, oberhalb eines
typischen Standardschwellenwerts S_SW. Wird in einem solchen Fall
die Objektprüfung 400 aufgerufen, wird erkannt,
dass die Oszillatoramplitude A oberhalb des Standardschwellenwerts
S_SW liegt und ein Funktionstest aktiviert.
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Bei
einem durchzuführenden Abgleich ist vor der Inbetriebnahme
das Target im gewünschten Schaltabstand se zu positionieren.
Wie der zweiten Bedämpfungskurve K2 zu entnehmen ist, liegt
die Oszillatoramplitude A im Schaltabstand se unterhalb des Standardschwellenwerts
S_SW, so dass im Fall der Objektprüfung 400 ein
Unterschreiten des Standardschwellenwerts erkannt und ein automatischer Abgleich 110 gestartet
wird. In diesem Abgleich wird dann die erfasste Oszillatoramplitude
A als Schaltschwellenwert Ase festgelegt und abgespeichert. Im einfachsten
Fall wird hierbei der Standardschwellenwert S_SW mit dem neuen Schaltschwellenwert
Ase überschrieben. Es wäre jedoch auch denkbar,
den Standardschwellenwert S_SW in einem weiteren Speicherbereich
zu sichern und beispielsweise bei einem Zurücksetzen des
Näherungsschalters wieder zu verwenden.
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Die
erste Bedämpfungskurve K1 beschreibt einen Amplitudenverlauf
eines Näherungsschalters der außerhalb der gewünschten
Toleranzgrenzen liegt. Im dargestellten Fall liegt bereits ohne
Bedämpfung die maximale Amplitude des Oszillators unterhalb
der Standardschaltschwelle S_SW, so dass bei der Objektprüfung 400 der
Näherungsschalter ohne Funktionstest sofort in den Abgleichmodus 110 gelangt.
Da nun im Abgleichmodus auf die maximale Amplitude des Oszillators
abgeglichen wurde, liegt jetzt am Schaltausgang Va des Näherungsschalters unabhängig
von der Bedämpfung ein permanentes Schaltsignal an. Ein
derart abgeglichener Näherungsschalter ist zwar nicht einsatzfähig,
signalisiert jedoch durch das permanent anliegende Schaltsignal,
dass die gerätetypische Bedämpfungskurve außerhalb
der erlaubten oder gewünschten Toleranz lag.
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Dieses
Vorgehen hat den besonderen Vorteil, dass bereits durch die Wahl
des Standardschwellenwert S_SW ein Qualitätskriterium vorgegeben
werden kann, dass erfindungsgemäß bei Inbetriebnahme
des Näherungsschalters durch Aufrufen der Objektprüfung 400 getestet
werden kann. Dies ermöglicht es, durch Überprüfung
des Schaltausgangs Va defekte Geräte einfach und schnell
zu erkennen.
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Die
dritte Bedämpfungskurve K3 beschreibt ein Verhalten, bei
dem nicht nur die maximale Oszillatoramplitude A über dem
Standardschwellenwert S_SW liegt, sondern auch die, mit einem im
Schaltabstand se positionierten Target, bedampfte Amplitude. In
einem solchen Fall wird in der Objektprüfung 400 sowohl
ohne als auch mit Target immer der Funktionstestmodus 500 aktiviert.
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Um
auch Näherungsschalter mit einem solchen Verhalten abgleichen
zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
nach jedem aktivierten Funktionstestmodus 500 den Standardschwellenwert S_SW
schrittweise zu erhöhen. Bei einer erneuten Inbetriebnahme
gelangt der Ablauf wieder in die Objektprüfung 400.
Liegt der nun erhöhte Standardschwellenwert S_SW oberhalb
der bedämpften Oszillatoramplitude wird der Abgleich 110 durchgeführt.
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Ist
der erhöhte Schwellenwert immer noch zu niedrig, wird erneut
der Funktionstestmodus 500 aktiviert und der Standardschwellenwert
S_SW ein weiteres mal erhöht. Dieser Zyklus wird bis zum
Erreichen eines maximalen Standardschwellenwerts S_SWmax durchgeführt.
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Wie
in der 7 gezeigt, kann die dritte Bedämpfungskurve 3 durch
sukzessives Erhöhen des Standardschwellenwerts S_SW im
bedämpften Fall unterhalb des Schwellenwerts S_SW gebracht
und abgeglichen werden.
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Liegt
der Amplitudenverlauf jedoch im gesamten relevanten Bereich s ≥ se
oberhalb des maximalen Standardschwellenwerts S_SWmax, wie beispielsweise
in der vierten Bedämpfungskurve K4 gezeigt, so gelangt
der Nahrungsschalter nie in den Abgleichmodus 110.
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Wie
bereits durch die Wahl des Standardschwellenwerts S_SW kann somit
auch durch die Wahl des maximalen Standardschwellenwerts S_SWmax
ein Qualitätskriterium vorgegeben werden, ab dem ein Gerät
als fehlerhaft erkannt werden kann.
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Gelangt
ein Näherungsschalter trotz Erhöhung des Schwellenwertes
bis zum maximalen Standardschwellenwerts S_SWmax nicht in den Abgleichmodus 110,
so kann dies beispielsweise über den Schaltausgang Va oder
auch anderweitig – beispielsweise über Leuchtdioden
oder auch akustisch – signalisiert werden.
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Durch
die Festlegung eines Standardschwellenwertes S_SW und eines maximalen
Standardschwellenwertes S_SWmax kann so nicht nur automatisch zwischen
einem Funktionstestmodus 500 und einen Abgleichmodus 110 gewechselt
werden, sondern erlaubt zudem eine automatische Erkennung problematischer
und nicht tolerierten Bedämpfungskurven bzw. Amplitudenverläufen.
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Weiterhin
kann es vorgesehen sein, dass nach Erreichen des maximalen Standardschwellenwerts
S_SWmax der Schwellenwert auf den ursprünglichen Standardschwellenwert
S_SW zurückgesetzt wird.
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8 zeigt
eine weitere Ausgestaltung eines induktiven Sensors bzw. Näherungsschalters,
bei dem der Arbeitspunkt des Oszillators bzw. des Schwingkreises 10 über
eine Veränderung einer Betriebsspannung VB des Näherungsschalters
einstellbar ist. Im dargestellten Beispiel wird die auf der Versorgungsleitung
anliegenden Versorgungsspannung Vc auf einen Spannungswandler 70 geführt,
der in Abhängigkeit vorgegebener Parameter eine Betriebspannung
VB zur Verfügung stellt. Die Betriebsspannung wird auf
den Kollektor eines zweiten Transistors T2 geführt. Der
Kollektor des zweiten Transistors T2 ist wiederum über
einen dritten Widerstand R3 mit den seiner eigenen Basis sowie der
Basis eines ersten Transistors T1 verbunden. Der Emitter des ersten Transistors
T1 ist mit einer Spule 12 und einem Kondensator 14b des
Schwingkreises 10 und der zweite Transistor T2 mit einem
Mittelabgriff des Kondensatorpaares 14a, 14b verbunden.
Der Kollektor des ersten Transistors T1 bleibt frei. Der Mittelabgriff
des Kondensatorpaares 14a, 14b ist über
einen ersten und zweiten Widerstand R1, R2 mit einem Bezugspotential
verbunden. Der Mittelabgriff des Widerstandpaares R1, R2 ist mit
der Spule 12 und dem Kondensator 14b sowie der
Kontrolleinheit 40 verbunden. Ferner ist parallel zum zweiten
Transistor T2 und dem ersten Widerstand R1 ein Kondensator C1 geschaltet.
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Prinzipiell
kann die Kontrolleinheit 40 entsprechend dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein, und in Abhängigkeit
der Oszillatoramplitude ein Schaltsignal ausgeben. Beim Abgleich
ist es vorgesehen, dass der Arbeitspunkt des Schwingkreises bzw.
Oszillators durch Verändern der Betriebsspannung solange
verändert wird, bis am Schaltausgang Va ein Schaltsignal
anliegt. Die Parameter für die Einstellung dieser Schaltbetriebsspannung
können beispielsweise in einem Speicher der Kontrolleinheit 40 oder
des Spannungswandlers 70 abgelegt werden.
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Dieses
Vorgehen kann auch ergänzend zu den oben genannten Ausführungen
Verwendung finden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass beim
Abgleich zunächst der Schwellenwert für die Schaltschwelle
verändert wird. Bleibt eine solche Schaltschwelleneinstellung
erfolglos, wird der Abgleich über eine Einstellung der
Betriebsspannung VB weitergeführt.
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In 9 ist
schematisch ein kapazitiver Näherungsschalter 2 mit
einer kapazitiven Sensoreinheit 80 gezeigt, wobei gleichwirkende
Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In der schematischen
Darstellung unterscheidet sich der Aufbau zur 1 nur
durch den Austausch des Schwingkreises 10 gegen die kapazitive
Sensoreinheit 80. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße
Vorgehen nicht auf eine spezielle Ausführungsform beschränkt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 9 könnte
als Messgröße beispielsweise eine Kapazitätsdifferenz
zwischen der beeinflussten Kapazität und einem Referenzkondensator
ausgegeben werden. Denkbar ist auch, dass eine Aufladezeit des Messkondensators
erfasst wird oder beispielsweise auch eine Frequenzänderung.
Diese Messgröße wird einer Kontrolleinheit 40 zur
Verfügung gestellt und gemäß dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel weiterverarbeitet.
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In 10 ist
ein möglicher Manipulator 90 zur Beeinflussung
der kapazitiven Sensoreinheit 80 gezeigt. Der Manipulator 90 umfasst
einen Gegenkondensator 85, der über einen Transistor 96 schaltbar
mit einem Bezugspotential verbunden ist. Wie bereits oben ausgeführt,
können über die Taktung des Manipulators 90 dem
Näherungsschalter Informationen zugeführt werden.
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11 zeigt
schematisch einen optischen Näherungsschalter, mit einer
optischen Sende- und Empfangseinheit 18, 17 und
einer Kontrolleinheit 40. Ausgehend von charakteristischen
optischen Größen – beispielsweise Triangulation,
Laufzeiten, Helligkeitsabnahme etc. – die sich durch Reflexion
an ein Objekt 70 einstellen, ermittelt die Kontrolleinheit
ein Abstands- bzw. Schaltsignal. Der Abgleich erfolgt in der beschriebenen
erfindungsgemäßen Weise.
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Ein
möglicher Manipulator 90 könnte beispielsweise
mit eine ansteuerbaren Lichtquelle ausgestattet sein, wobei zur
Informationsübertragung die Empfangseinheit 17 des
Näherungsschalters mit sich verändernden Lichtsignalen
beaufschlagt wird.
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Das
erfindungsgemäße Vorgehen ist selbstverständlich
nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern lässt sich ohne weiteres auch gleichwirkende Schaltungen übertragen. Insbesondere
sind auch Kombinationen der Ausführungsbeispiele denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4238992
C2 [0004]
- - DE 3225166 A1 [0005]
- - DE 4331555 A1 [0013]