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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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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2008 024 398 A1 ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Nährungsschalters bekannt, bei dem über eine Schlüsselwortabfrage und einem Freigabesignal ein Abgleichmodus aktiviert werden kann.
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Aus der
DE 696 01 385 T2 ist ein lernfähiger Nährungsschalter bekannt, der zum einen durch Unterspannungsetzung des Detektors und zum anderen über ein Rückstellsignal in eine Lernphase geschaltet werden kann. Bei der Unterspannungsetzung des Detektors erfolgt eine Abfrage, ob bereits eine Eichung durchgeführt wurde oder nicht. Falls bei der unter Spannung Setzung keine vorherige Eichung erkannt wurde, wird direkt in den Lernmodus geschaltet.
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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, den Abgleich eines Näherungsschalters zu vereinfachen.
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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, mindestens 2-Bit langes, vorzugsweise 8-Bit langes, Schlüsselwort vorliegt. Liegt ein identisches Schlüsselwort und ein Überstrom am Ausgang des Näherungsschalters 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 bzw. als erster Schaltabstand gespeichert, und hiernach das Schlüsselwort im zweiten Speicherbereich gelöscht oder überschrieben.
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Diese Aufgabe wird ebenso vorteilhaft durch einen erfindungsgemäßen Näherungsschalter mit einer Erfassungseinheit, einer Stromüberwachung 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 bzw. abgespeicherten Schaltabstand erfolgt, und wobei die Kontrolleinheit zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
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Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass ohne zusätzliche Steuerleitungen bei einer ersten Inbetriebnahme der Näherungsschalter in einen Abgleichmodus bzw. eine Abgleichbereitschaft gelangt, wobei der Abgleichmodus durch einen einfachen Trigger bzw. Zustandsänderung 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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Vorteilhaft ist es vorgesehen, dass nach der Inbetriebnahme und dem Vorliegen eines identischen Schlüsselworts zunächst ein Oszillatorabgleich durchgeführt wird. Vorzugsweise wird hierbei ein Arbeitspunkt des Oszillators derart eingestellt, dass eine Ausgangsspannung des Oszillators um einen vorbestimmten Wert, insbesondere um mindestens 15%, abfällt. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass der Arbeitspunkt des Oszillators immer optimal, hinsichtlich seiner maximalen Empfindlichkeit und der vorliegenden Oszillatorkennlinie, eingestellt werden kann.
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Praktischerweise ist es vorgesehen, den Arbeitspunkt in Abhängigkeit eines Signals der Kontrolleinheit einzustellen. Vorzugsweise ist eine Einstellung über einen PWM/DC-Wandler vorgesehen, wobei der Pulsweitentakt in Abhängigkeit des gewünschten bzw. ermittelten Arbeitspunktes vorgegeben wird. Insbesondere kann die Einstellung der Oszillatoramplitude anhand eines Soll-/Ist-Vergleichs erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, bei Vorliegen eines identischen Schlüsselworts am Ausgang des Näherungsschalters ein Taktsignal auszugeben.
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In der vorliegenden Ausführung, wertet ferner die Kontrolleinheit beispielsweise den Überlast- bzw. Kurzschlussfall als Startsignal der Abgleichroutine aus. Es können aber auch andere Informationswege verwendet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird zusätzlich zum Abgleichmodus eine Schalthysterese eingestellt und insbesondere abgespeichert.
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Zweckmäßigerweise ist vor dem Hystereseabgleich ein dritter Abfrageschritt vorgeschalten, so dass ein Hystereseabgleich nur dann erfolgt, wenn das Startsignal, welches die Abgleichroutine gestartet hatte, beispielsweise ein Überstrom am Ausgang zurückgenommen wird. Dies erlaubt in einfacher Art und Weise einen Hystereseabgleich mittels neuer Positionierung des Targets bzw. eines Kalibrierobjekts vor dem Näherungsschalters, ohne einen weiteren Informationseingang zu benötigen.
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Ferner ist es vorteilhaft vorgesehen, diese erfasste Messgröße als zweiten Schaltabstand zu erfassen und zu speichern.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, nach dem zweiten Schritt zu überprüfen, ob die Differenz der Messgrößen zwischen dem ersten und zweiten Schaltabstandswertes innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. So lässt sich in vorteilhafterweise eine korrekte Einstellung der Schalthysterese bzw. auch die Qualität des Näherungsschalters überprüfen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es dann vorgesehen, dass der Abgleichmodus nur dann verlassen wird, wenn die Schaltdifferenz innerhalb der vorgegebenen Grenze liegt. So kann in vorteilhafterweise eine Fehlkalibrierung des Näherungsschalters vermieden werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Näherungsschalters,
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2 schematisch ein Signalverlauf 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 Ablaufschema einer erfindungsgemäßen Ausführung,
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6 ein Ablaufschema mit einer Freigabe-Abfrage,
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7 ein Ablaufschema mit einer zweiten Freigabe-Abfrage,
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8 ein Ablaufschema mit einer Code-Abfrage,
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9 ein Ablaufschema mit einem Funktionstest,
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10 einen induktiven Näherungsschalters mit Arbeitspunktverschiebung,
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11 einen kapazitiven Näherungsschalters,
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12 einen Manipulator für einen kapazitiven Näherungsschalter,
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13 einen optischen Näherungsschalter.
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In 1 ist schematisch ein möglicher Aufbau eines erfindungsgemäßen Näherungsschalters dargestellt, mit einem Schwingkreis 10, einem Oszillator 15, einem Demodulator 20, einem PWM/DC-Wandlers 17, einer Stromüberwachung 70 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. Der Stromfluss des Ausgangs Va wird mit Hilfe einer Stromüberwachung 17 erfasst und der Kontrolleinheit 40 als Messwert bzw. als Signal zur Verfügung gestellt. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass die Stromüberwachung nur ein binäres Signal bereitstellt, nämlich Überstrom vorhanden „ja/nein”. Die Stromüberwachung, hier separat gezeichnet, kann ggf. auch Bestandteil der Kontrolleinheit 40 selbst sein.
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Ferner ist zwischen der Kontrolleinheit 40 und dem Oszillator 15 ein PWM/DC-Wandler 15 vorgesehen, der entsprechend einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM-Signal) der Kontrolleinheit 40 eine Gleichspannung erzeugt. Der Oszillator 15 ist vorteilhaft so aufgebaut, dass sich ein Arbeitspunkt des Oszillators 15 anhand der Gleichspannung des PWM/DC-Wandlers einstellen lässt. Beispielsweise könnte die Gleichspannung auf einen elektrisch einstellbaren Widerstand oder auf einen Transistor wirken.
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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.
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Erfindungsgemäß wird der Abgleich bzw. die Abgleichbereitschaft entsprechend den Ablaufschemata gem. 5 ff. 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 bzw. Schaltabstand 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 bzw. Schaltabstände 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 bzw. Schaltabstand 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.
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Dieses Schlüsselwort kann im einfachsten Fall als ein 1-bit-Datenwort ausgebildet sein. Aus Sicherheitsgründen ist jedoch ein längeres, mindestens 2-bit-langes Schlüsselwort vorteilhafter. Zu bevorzugen ist insbesondere ein 8-bit-Schlüsselwort.
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Alternativ kann es zur Programmierung der Kontrolleinheit 40 vorgesehen sein, auf der Versorgungsleitung Vc neben der Versorgungsspannung ein Datensignal aufzuschalten. 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 beispielhaft ein 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. ä. 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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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 in einem zweiten Abfrageschritt 105 überprüft, ob ein weiteres Freigabesignal vorliegt. Dieses zweite Freigabesignal kann beispielsweise über einen Manipulator 90 oder über einen anderen Signalkanal eingebracht werden. Besonders zu bevorzugen ist die Überprüfung des Signalausganges Va auf einen Überstrom. Überschreitet der Stromfluss am Signalausgang Va einen vorgegebenen Schwellenwert, so wird ein Überstrom bzw. Kurzschlussstrom erkannt.
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Im zweiten Abfrageschritt 105 wird nun überprüft, ob ein Freigabesignal bzw. ein solcher Überstrom anliegt. Ohne Anliegen eines Freigabesignals bzw. Überstroms bleibt der Näherungsschalter in einer Abgleichbereitschaft.
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Wenn bei der Inbetriebnahme des Näherungsschalters noch nicht geschehen, sollte in dieser Abgleichgleichbereitschaft das Kalibrierobjekt im gewünschten Schaltabstand angeordnet werden.
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Wird im zweiten Abfrageschritt 105 ein Freigabesignal bzw. Überstrom erkannt wird der nachfolgende Abgleichmodus 110 freigegeben.
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Im Abgleichmodus 110 wird der Schaltabstand bzw. eine Größe, die dem Abstand des Zielobjekts entspricht, beispielsweise die Amplitude des Oszillators, ermittelt und als Schaltschwelle SW im dritten Speicherelement 53 gespeichert. Eine Schalthysterese kann beispielsweise als prozentualer Anteil der erfassten Schaltamplitude hinterlegt werden.
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Im nachfolgenden Löschschritt 120 wird dann das Schlüsselwort im zweiten Speicherelement 52 gelöscht oder überschrieben. Mit Beenden des Löschschritts 120 kann vorgesehen sein, entweder in einen 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 gibt den Normalbetrieb 210 frei.
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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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6 zeigt eine weitere Ergänzung des Ausführungsbeispiels gemäß 5. Der Einfachheit halber wurde der Normalbetrieb-Zweig weggelassen. Im Unterschied zum Beispiel aus 5 ist zur Bereitstellung der Abgleichsbereitschaft vor der zweiten Abfrage 105 ein Oszillatorabgleich 104 vorgeschaltet. Davon ausgehend, dass der Oszillator in diesem Schritt unbedämpft ist, wird eine maximale Oszillatoramplitude Uosz_1 erwartet und im Oszillatorabgleichschritt 104 gemessen. Der Arbeitspunkt wird dann einen vorbestimmten Betrag unterhalb der maximalen Oszillatorspannung gesetzt. Hierbei kann es sich um einen fixen oder auch prozentualen Betrag handeln. Bevorzugt sind hier Arbeitspunkte, die mindestens 15% unterhalb der maximalen Oszillatorspannung Uosz_1 liegen. Der Arbeitspunkt kann beispielsweise über einen PWM/DC-Wandler 17 dem Oszillator vorgegeben werden. Die Arbeitspunkteparameter werden vorzugsweise in einem Speicher der Kontrolleinheit 40 hinterlegt.
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Nach dem Oszillatorabgleich 104 ist eine Abgleichbereitschaft hergestellt und der Näherungsschalter wartet im zweiten Abfrageschritt 105 auf eine Freigabe. Vorteilhaft wird diese Bereitschaft beispielsweise über ein Anzeigeelement signalisiert.
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Sollte die maximale Oszillatorspannung Uosz_1 unterhalb einer tolerierten Schwelle oder außerhalb eines tolerierten Bereichs liegen, so kann es in diesem Schritt auch vorgesehen sein, den weiteren Abgleich zu unterbinden und ggf. ein Fehler zu signalisieren.
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Die Variante in 7 erweitert die Ausführungsbeispiele gemäß 5 oder 6 um einen dem Abgleichschritt 110 nachgelagerten dritten Abfrageschritt 115 und einen Hystereseabgleich 117.
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Im Unterschied zu den vorgenannten Beispielen ist es in der dargestellten Variante im Hystereseabgleich 117 vorgesehen, zur Bestimmung des zweiten Schaltpunkts, beispielsweise dem Ausschaltpunkt sa, das Kalibrierobjekt auf den gewünschten zweiten Schaltpunkt zu positionieren. Nach der Positionierung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Erfassung des zweiten Schaltpunkts im dritten Abfrageschritt 115 anhand eines Freigabesignals, insbesondere eines Überstroms, freizugeben.
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Im Hystereseabgleich 117 wird analog dem Abgleichmodus 110 der Schaltabstand bzw. eine Größe, die dem Abstand des Zielobjekts entspricht, beispielsweise die Amplitude des Oszillators, ermittelt und als zweite Schaltschwelle SW in einem Speicherelement, vorzugsweise einem nicht weiter dargestellten, vierten Speicherelement gespeichert.
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Der dritte Abfrageschritt 115 überprüft, ob ein Hystereseabgleich freigegeben worden ist. Die Freigabe erfolgt insbesondere dadurch, dass der Kurzschluss bzw. der Überstrom mit dem im Abfrageschritt 105 der Abgleich 105 freigegeben wurde, aufgehoben wird.
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Vorzugsweise wird also mit Anlegen eines Überstroms am Ausgang des Näherungsschalters im Abgleichmodus 110 der erste Schaltpunkt se und mit Zurücknahme des Überstrom im Hystereseabgleich 117 der zweite Schaltpunkt sa abgeglichen.
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Hiernach wird das Speicherwort im Schritt 120 gelöscht, so dass bei einem Wiedereinschalten der Normalbetrieb 210 beginnen kann.
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In allen dargestellten Ausführungsbeispielen kann es zudem vorgesehen sein, einen erfolgreichen Abgleich entsprechend zu signalisieren.
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Vorteilhaft kann im Hystereseabgleich 117 zusätzlich noch eine Hystereseüberwachung vorgesehen sein, in der die Amplitudendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Schaltpunkt ermittelt und überprüft wird. Ist beispielsweise das Kalibrierobjekt zwischen der zweiten und dritten Abfrage nicht bewegt worden, so ist die Amplitudendifferenz zwischen den beiden Schaltpunkten Null und kann somit als fehlerhaft eingestuft werden.
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In einem solchen Fall kann es beispielsweise vorgesehen sein, einen Fehler zu signalisieren und ggf. auf eine erneute Eingabe oder einem erneuten Einschalten zu warten. Zudem kann auch signalisiert werden, wenn die Amplitudendifferenzen für einen sinnvollen Betrieb des Näherungsschalters zu klein sind.
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Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Amplitudensignale beispielsweise als PWM-Signal auf den Ausgang zur Überprüfung zur legen.
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In 8 ist beispielhaft ein weiteres Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführung dargestellt.
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Zunächst wird wie gehabt 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 bzw. eine Abgleichbereitschaft 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 Abgleich bzw. die Abgleichbereitschaft 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 auch 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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9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung, die eine automatische Wahl eines weiteren Betriebsmodus ermöglicht. Der Einfachheit halber wurde in 9 nur der Ablaufpfad bei Vorliegen eines Schlüsselworts gezeigt. Der Ablauf für die Aktivierung des Normalbetriebs entspricht dem in 5 bzw. 9 gezeigten Ablauf.
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Wie bereits unter 9, 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 Unterschied zum Vorgehen in 9 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. ä. 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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10 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 11 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 11 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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12 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.
