DE102016221883B3 - Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable - Google Patents

Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable Download PDF

Info

Publication number
DE102016221883B3
DE102016221883B3 DE102016221883.2A DE102016221883A DE102016221883B3 DE 102016221883 B3 DE102016221883 B3 DE 102016221883B3 DE 102016221883 A DE102016221883 A DE 102016221883A DE 102016221883 B3 DE102016221883 B3 DE 102016221883B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cable
proximity switch
circuit
sensor coil
inductive proximity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016221883.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Kai Hingst
Manfred Strobel
Valeriy Tinyakov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFM Electronic GmbH
Original Assignee
IFM Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFM Electronic GmbH filed Critical IFM Electronic GmbH
Priority to DE102016221883.2A priority Critical patent/DE102016221883B3/en
Priority to EP17199621.8A priority patent/EP3319233B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016221883B3 publication Critical patent/DE102016221883B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61BRAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B12/00Component parts, details or accessories not provided for in groups B61B7/00 - B61B11/00
    • B61B12/06Safety devices or measures against cable fracture
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/043Protection of over-voltage protection device by short-circuiting
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1231Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/95Proximity switches using a magnetic detector
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/95Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/952Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
    • H03K17/9537Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
    • H03K17/9542Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator
    • H03K17/9547Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator with variable amplitude

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Induktiver Näherungsschalter zur Überwachung eines zumindest zeitweise transiente Spannungen oder Ströme führenden Kabelseils 1 mit einer Sensorspule 2 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, einer Oszillatorschaltung 3 zur Speisung der Sensorspule 2 und einer damit verbundenen Auswerteschaltung 4 zur Erzeugung eines binären Signals, wobei der Hochpunkt 5 der Sensorspule 2 mit einer Diodenstrecke 6 verbunden ist, die zwei antiparallele Zweige 7, 8 mit mindestens je zwei Dioden aufweist, und so als innerer Blitzschutz wirkt. Des Weiteren wird die Verwendung des Näherungsschalters zur Überwachung der Lage eines elektrisch leitfähigen Kabelseils 1 in einer Seilbahn beansprucht.Inductive proximity switch for monitoring an at least temporarily transient voltages or currents leading cable 1 with a sensor coil 2 for generating an alternating magnetic field, an oscillator circuit 3 for feeding the sensor coil 2 and an associated evaluation circuit 4 for generating a binary signal, the high point 5 of the sensor coil 2 is connected to a diode path 6, the two antiparallel branches 7, 8 having at least two diodes, and thus acts as an internal lightning protection. Furthermore, the use of the proximity switch for monitoring the position of an electrically conductive cable 1 in a cable car is claimed.

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Lageüberwachung eines Transienten führenden Kabelseils geeigneten berührungslos arbeitenden induktiven Näherungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie dessen Verwendung gemäß Anspruch 5.The invention relates to a non-contact inductive proximity switch suitable for monitoring the position of a transient wire cable according to the preamble of claim 1, and its use according to claim 5.

Unter Transienten sollen hier transiente Überspannungen, d. h. Spannungsspitzen verstanden werden, wie sie durch Blitzeinwirkungen bei Gewitter, aber auch durch Schalthandlungen in elektrischen Stromkreisen oder durch elektrostatische Entladungen hervorgerufen werden und für einen Zeitraum von Nanosekunden und Mikrosekunden anstehen.Transient overvoltages should be used for transients, i. H. Voltage peaks are understood, as caused by lightning during thunderstorms, but also by switching operations in electrical circuits or by electrostatic discharges and are pending for a period of nanoseconds and microseconds.

Berührungslos arbeitende Sensoren werden in elektronischen Schaltgeräten vor allem in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie sind seit langem bekannt und werden u. a. auch von der Anmelderin hergestellt und vertrieben.Non-contact sensors are used in electronic switching devices, especially in automation technology. They have long been known and u. a. also produced and sold by the applicant.

Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Sensor zur Erfassung von vorzugsweise elektrischen, aber auch optischen oder sonstigen physikalischen Eigenschaften von beweglichen Objekten, wobei die Änderung der betreffenden physikalischen Größe als Maß für die Annäherung eines Objekts dient, und einer Steuereinheit, die bei Erreichen eines Schwellwertes ein vorzugsweise binäres Schaltsignal erzeugt.They consist essentially of a sensor for detecting preferably electrical, but also optical or other physical properties of moving objects, wherein the change of the relevant physical quantity serves as a measure of the approach of an object, and a control unit, which on reaching a threshold preferably generates binary switching signal.

Nach dem induktiven Sensorprinzip arbeitende Schaltgeräte weisen mindestens eine Sensorspule auf und können mit Stromimpulsen, aber auch mit kontinuierlichem, meist sinusförmigem Wechselstrom betrieben werden. Dabei kann die Sensorspule Bestandteil eines Oszillators sein und so dessen Frequenz mitbestimmen. Die Sensorspule kann aber auch von einem Generator mit pulsförmigem oder sinusförmigem Strom versorgt werden. Der Sensor kann auch als Transformator, insbesondere als Differentialtransformator aufgebaut sein, und somit weitere Sende- oder Empfangsspulen aufweisen. Ausgewertet wird die Änderung der Induktivität und/oder die Impedanz einer Spule, bzw. der Koppelfaktor zwischen zwei oder mehreren Spulen.According to the inductive sensor principle working switching devices have at least one sensor coil and can be operated with current pulses, but also with continuous, usually sinusoidal alternating current. In this case, the sensor coil can be part of an oscillator and thus co-determine its frequency. The sensor coil can also be powered by a generator with pulsed or sinusoidal current. The sensor can also be constructed as a transformer, in particular as a differential transformer, and thus have further transmitting or receiving coils. The change in the inductance and / or the impedance of a coil, or the coupling factor between two or more coils, is evaluated.

Wenn ein Näherungsschalter zur Überwachung der korrekten Lage eines Kabelseils in einer im Freien befindlichen Seilbahn oder eines Skilifts eingesetzt wird, besteht unabhängig von dessen Sensorprinzip besonders im Hochgebirge die Gefahr von Blitzeinschlägen in das Kabelseil, was zu induktiv oder kapazitiv (elektromagnetisch) eingekoppelten Transienten, insbesondere in der Sensorspule eines derartigen Schaltgeräts führt. Wie sich in wenig überraschender Weise hat gezeigt hat, kommt es dadurch zu Schäden an elektronischen Bauelementen, wobei mit der Sensorspule gekoppelte Eingänge von Verstärkern und Mikrocontrollern besonders gefährdet sind. Es wird angemerkt, dass Seilbahnen bei Gewitter zwar meistens abgeschaltet werden, es aber trotzdem zur Beschädigung von elektronischen Bauelementen und bei nicht abgeschalteter Seilbahn zu Funktionsstörungen kommen kann.If a proximity switch for monitoring the correct position of a cable in an outdoor cable car or a ski lift is used, regardless of its sensor principle, especially in high mountains the risk of lightning strikes in the cable, resulting in inductively or capacitively (electromagnetically) coupled transients, in particular leads in the sensor coil of such a switching device. As has been shown in little surprising manner, this leads to damage to electronic components, with the sensor coil coupled inputs of amplifiers and microcontrollers are particularly vulnerable. It is noted that cable cars are usually turned off during thunderstorms, but it can still lead to malfunction of electronic components and not disconnected cable car to malfunction.

Aus der Druckschrift EP 0 070 572 A1 ist ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen bekannt, mit einer Spule und einer Oszillatorschaltung, wobei der Hochpunkt der Spule mit einer Diode verbunden ist, die als Überspannungsschutz wirkt, indem sie an der Primärwicklung auftretende Spannungsspitzen abbaut.From the publication EP 0 070 572 A1 An ignition system for internal combustion engines is known, comprising a coil and an oscillator circuit, wherein the high point of the coil is connected to a diode, which acts as an overvoltage protection, by breaking down voltage peaks occurring at the primary winding.

Aus der Druckschrift CH 452 025 A ist ein Stromversorgungsgerät mit einer Diodenstrecke zum Schutz vor Stromüberlastungen und Kurzschluss bekannt. Die Diodenstrecke ist so bemessen, dass ihre Schleusenspannung etwas höher liegt als der über der Kollektor-Emitter-Strecke des Längstransistors maximal zu erwartende Spannungsabfall.From the publication CH 452 025 A is a power supply unit with a diode path to protect against power overloads and short circuit known. The diode path is dimensioned so that its slip voltage is slightly higher than the maximum voltage drop to be expected across the collector-emitter path of the series transistor.

Die EP 0 757 829 B1 offenbart ein System zur Überwachung der Sicherheit einer Seilbahn mit einem nach dem induktiven Sensorprinzip arbeitenden Näherungsschalter, wobei allerdings keine speziellen Blitzschutzmaßnahmen vorgeschlagen werden.The EP 0 757 829 B1 discloses a system for monitoring the safety of a cable car with a proximity sensor operating on the inductive sensor principle, although no special lightning protection measures are proposed.

Die DE 10 2015 221 342 A1 der Anmelderin zeigt eine Blitzschutzvorrichtung mit einem Relais, wobei der Hochpunkt der Sensorspule mit dem Ruhekontakt eines Relais verbunden ist, der bei anliegender Betriebsspannung stets geöffnet und im ausgeschalteten Zustand geschlossen ist, und auf diese Weise als innerer Blitzschutz wirkt. Es besteht jedoch der Wunsch nach einem schneller und vor allem bei anliegender Betriebsspannung wirkenden inneren Blitzschutz.The DE 10 2015 221 342 A1 the applicant shows a lightning protection device with a relay, wherein the high point of the sensor coil is connected to the normally closed contact of a relay which is always open when the operating voltage and closed in the off state, and thus acts as an internal lightning protection. However, there is a desire for a faster and especially when operating voltage applied internal lightning protection.

Die in den Schriften DE 15 13 038 A1 , DE 36 26 800 A1 und DE 198 45 281 C2 gezeigten Schutz-Anordnungen mit in die Signalleitungen eingefügten antiparallelen Dioden sind nicht ohne Weiteres auf induktive Näherungsschalter übertragbar, weil einerseits die bereits oben erwähnte Schwingkreisgüte erhalten bleiben muss, und andererseits wegen der exponierten Lage von Seilbahnen, oft im Hochgebirge, und der vergleichsweise langen Kabelseile zwar schnell ansteigende aber trotzdem lang anhaltende Transienten sowohl induktiv und als auch elektromagnetisch durch Spannungsüberschläge in den Näherungsschalter, insbesondere in die Sensorspule eingekoppelt werden können.The in the writings DE 15 13 038 A1 . DE 36 26 800 A1 and DE 198 45 281 C2 shown protective arrangements with inserted into the signal lines antiparallel diodes are not readily transferable to inductive proximity switch, because on the one hand the above-mentioned resonant circuit quality must be maintained, and on the other hand because of the exposed position of cable cars, often in high mountains, and the relatively long cable ropes though fast rising but nevertheless long-lasting transients both inductively and electromagnetically by voltage flashovers in the proximity switch, in particular in the sensor coil can be coupled.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu überwinden, und einen innerhalb von Nanosekunden aktiven und vor allem auch bei anliegender Betriebsspannung wirkenden inneren Blitzschutz für einen induktiven Näherungsschalter anzugeben, der sowohl die Sensorelektronik, insbesondere die mit der Sensorspule verbundenen Bauteile, aber auch die nachfolgende elektronische Schaltung mit ihren empfindlichen Mikrocontroller-Eingängen schützt, ohne deren Funktion merklich zu beeinträchtigen.The object of the invention is to overcome the disadvantages mentioned, and one active within nanoseconds and especially also to indicate internal lightning protection acting on an operating voltage for an inductive proximity switch, which protects both the sensor electronics, in particular the components connected to the sensor coil, but also the subsequent electronic circuit with its sensitive microcontroller inputs, without noticeably impairing their function.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.This object is achieved with the features specified in claim 1. The dependent claims relate to the advantageous embodiment of the invention.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, den Hochpunkt der Sensorspule, die in der Regel Bestandteil eines Parallelschwingkreises ist, durch eine aus zwei antiparallelen Zweigen bestehende Diodenstrecke mit mindestens je 2 Schutzdioden mit Masse zu verbinden.The essential idea of the invention is to connect the high point of the sensor coil, which is usually part of a parallel resonant circuit, by means of a diode path consisting of two antiparallel branches with at least 2 protective diodes each to ground.

Dabei werden die Schutzdioden erfindungsgemäß so ausgewählt, dass sie in das Kabelseil eingekoppelte Transienten ausreichend unterdrücken, ohne den Gütefaktor des bei mehreren 100 kHz arbeitenden Schwingkreises messbar zu verringern.According to the invention, the protective diodes are selected so that they sufficiently suppress transients coupled into the cable without measurably reducing the quality factor of the oscillating circuit operating at several 100 kHz.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die übrige Schaltung, die meistens einen Mikrocontroller mit besonders empfindlichen Eingängen enthält, durch eine zweite Schutz-Schaltung mit einem Tiefpass und einer Zenerdiode oder gleich wirkenden Bauteilen von der mit der Sensorspule verbundenen Eingangsschaltung entkoppelt.In an advantageous embodiment, the remaining circuit, which usually contains a microcontroller with particularly sensitive inputs, is decoupled from the input circuit connected to the sensor coil by a second protection circuit having a low-pass filter and a Zener diode or components having the same effect.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

1 zeigt ein Blockschaltbild des induktiven Näherungsschalters, 1 shows a block diagram of the inductive proximity switch,

2 zeigt die Lage des Näherungsschalters in einer Seilbahnstütze. 2 shows the position of the proximity switch in a cable car support.

3 zeigt die Außenansicht eines erfindungsgemäßen Näherungsschalters 3 shows the outside view of a proximity switch according to the invention

Die 1 zeigt die wesentlichen Baugruppen des erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalters. Die Sensorspule 2 bildet gemeinsam mit der Kapazität 9 einen Schwingkreis 10, der von einer als negativer Widerstand wirkenden Oszillatorschaltung 3 entdämpft wird.The 1 shows the main components of the inductive proximity switch according to the invention. The sensor coil 2 forms together with the capacity 9 a resonant circuit 10 , that of an oscillator circuit acting as negative resistance 3 is attenuated.

Dargestellt ist eine Stromspiegelschaltung, die keine Spulenanzapfung benötigt und im unteren Stromspiegel eine komfortable Abgleichmöglichkeit durch einen Widerstand RA bietet. Der obere Stromspiegel dient zur Rückkopplung. Näheres dazu ist in der DE 196 50 793 C1 offenbart.Shown is a current mirror circuit that does not require Spulenanzapfung and in the lower current mirror provides a comfortable adjustment option by a resistor RA. The upper current mirror is used for feedback. More details are in the DE 196 50 793 C1 disclosed.

Die Auswerteschaltung 4 steuert die Oszillatorschaltung 3, und ist in der Lage, ein binäres Schaltsignal anhand der Oszillatoramplitude zu erzeugen, wobei in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gütefaktor des von der Sensorspule 2 und der Schwingkreiskapazität 9 gebildeten Parallelschwingkreis 10 ausgewertet wird.The evaluation circuit 4 controls the oscillator circuit 3 , and is able to generate a binary switching signal based on the oscillator amplitude, wherein in an advantageous embodiment of the quality factor of the sensor coil 2 and the resonant circuit capacity 9 formed parallel resonant circuit 10 is evaluated.

Die Oszillatorschaltung 3 und die Auswerteschaltung 4 sind gemeinsam in einem kundenspezifischen Auswerteschaltkreis 11, einem ASIC untergebracht, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Wie bereits erwähnt, kann der ASIC 11 eine Steuerbaugruppe 4 mit einem Schwellwertschalter (Trigger) und einen hier nicht dargestellten Logik-Baustein, beispielsweise einen Mikrocontroller 12 enthalten. Er kann auch wie gezeigt über Signalleitungen mit einem Mikrocontroller 12 verbunden sein, der auch sicherheitsrelevante Funktionen übernehmen, ein binäres Schaltsignal erzeugen und oder digitale Messwerte seriell ausgeben kann.The oscillator circuit 3 and the evaluation circuit 4 are together in a customer-specific evaluation circuit 11 , an ASIC accommodated, without limiting the invention thereto. As mentioned earlier, the ASIC 11 a control assembly 4 with a threshold switch (trigger) and a logic module, not shown here, such as a microcontroller 12 contain. He can also communicate via signal lines with a microcontroller as shown 12 be connected, which also take over safety-related functions, generate a binary switching signal and can output digital readings serially.

Da der Oszillatorstrom durch den Abgleichwiderstand RA festgelegt ist, fällt die Amplitude bei Anwesenheit einer Schaltfahne im Überwachungsbereich, was bei Unterschreitung einer vorgegeben Schaltschwelle zur Erzeugung eines binären Schaltsignals führt, das über einen elektronischen Schalter über den Ausgang A ausgegeben werden kann, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Der Anschluss S ist zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuereinheit geeignet. Darüber hinaus können mit Hilfe verschiedenfarbiger LEDs Lichtsignale erzeugt werden, die den Schaltzustand, einen Fehler, oder ein sonstiges Signal ausgeben.Since the oscillator current is determined by the balancing resistor RA, the amplitude falls in the presence of a switching flag in the surveillance area, which leads to the generation of a binary switching signal when it falls below a predetermined switching threshold, which can be output via an electronic switch via the output A, without the invention to restrict. The port S is suitable for communication with a higher-level control unit. In addition, light signals can be generated with the aid of LEDs of different colors, which output the switching state, an error, or another signal.

Es wird angemerkt, dass diese Schaltung zur Überwachung der Mittellage eines Kabelseils doppelt, d. h. mit zwei Sensorspulen 1 und zwei ASICs 11 ausgeführt sein kann.It should be noted that this circuit for monitoring the central position of a cable, double, ie with two sensor coils 1 and two ASICs 11 can be executed.

Die Diodenstrecke 6 dient erfindungsgemäß als innerer Blitzschutz für den ganzen Näherungsschalter, insbesondere für die Sensorspule 2 des Näherungsschalters zur Vermeidung schädlicher induzierter Überspannung für die folgende Schaltung. Die Diodenstrecke 6 weist zwei antiparallele Zweige 7 und 8 mit je mindestens 2, hier 5 fünf (Silizium-)Dioden auf. Somit kann die Eingangsspannung am ASIC 11 die Summe der Flussspannungen der Diodenzweige 7 oder 8 nicht überschreiten, wobei die Diodenzweige auch unsymmetrisch, d. h. unterschiedlich ausgeführt sein können. Die Anzahl der Dioden wird so gewählt, dass die Summe der Flussspannungen, hier etwa (0.6·5 V) 3 V, die maximal zu erwartende Amplitude von ca. 2,4 Volt um die Flussspannung einer Diode übersteigt so dass der Näherungsschalter bei Zerstörung einer Diode noch voll funktionsfähig bleibt.The diode path 6 serves according to the invention as an internal lightning protection for the entire proximity switch, in particular for the sensor coil 2 Proximity switch to avoid harmful induced overvoltage for the following circuit. The diode path 6 has two antiparallel branches 7 and 8th with at least each 2 , here 5 five (silicon) diodes on. Thus, the input voltage at the ASIC 11 the sum of the forward voltages of the diode branches 7 or 8th do not exceed, wherein the diode branches can also be asymmetrical, ie different. The number of diodes is chosen so that the sum of the forward voltages, here approximately (0.6 · 5 V) 3 V, the maximum expected amplitude of about 2.4 volts exceeds the forward voltage of a diode so that the proximity switch in case of destruction of a Diode still fully functional.

Um die Beschädigung der übrigen Schaltung, insbesondere des Mikrocontrollers 12 zu vermeiden, ist der Vcc-Anschluss des ASIC 11 mit einer Entkoppelschaltung 13 verbunden, die einen Tiefpass 14 und eine Zenerdiode 15 oder gleich wirkende Bauteile aufweist.To damage the rest of the circuit, especially the microcontroller 12 to avoid is the Vcc port of the ASIC 11 with a decoupling circuit 13 connected, which is a low pass 14 and a zener diode 15 or equal components.

2 soll die Verwendung des erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalters zur Überwachung der korrekten Lage eines elektrisch leitfähigen Kabelseils 1 in einer Seilbahn illustrieren, wobei eine induktive Kopplung zwischen dem Kabelseil 1 und der Sensorspule 2, sowie die Möglichkeit transienter elektrischer Entladungen zwischen dem Kabelseil 1 und einer geerdeten Seilbahnstütze 16 gegeben ist. Dargestellt ist die Oberseite einer Seilbahnstütze 16 mit zwei ein elektrisch leitendes Kabelseil 1 tragenden Seilrollen. Die Seilbahnstütze 16 ist über ihr Fundament mit dem Erdreich verbunden, so dass durch Blitzschlag in das Kabelseil 1 erzeugte Transienten mit hohen Spannungen und Strömen induktiv in den Sensor, aber auch durch Funkenüberschlag kapazitiv (elektromagnetisch) in die elektronische Schaltung des Näherungsschalters eingekoppelt werden, was ohne die erfindungsgemäßen Schutzmaßmahnen zu dessen Zerstörung führen könnte. Die Einbaulage des induktiven Näherungsschalters ist mit „X” markiert. 2 intended to use the inductive proximity switch according to the invention for monitoring the correct position of an electrically conductive cable 1 illustrate in a cable car, with an inductive coupling between the cable 1 and the sensor coil 2 , as well as the possibility of transient electrical discharges between the cable 1 and a grounded ropeway support 16 given is. Shown is the top of a cable car support 16 with two an electrically conductive cable 1 carrying pulleys. The cable car support 16 is connected to the ground via its foundation, causing lightning in the cable 1 generated transients with high voltages and currents inductively into the sensor, but also by sparkover capacitive (electromagnetically) are coupled into the electronic circuit of the proximity switch, which could lead to its destruction without the protection gauge according to the invention. The mounting position of the inductive proximity switch is marked with "X".

3 zeigt die Außenansicht eines zur Überwachung der Lage eines elektrisch leitfähigen Kabelseils 1 in einer Seilbahn geeigneten induktiven Näherungsschalters. Da die Überwachung einer Seilbahn eine größere Anzahl solcher Näherungsschalter erfordert, weist er einen Kabelstecker und eine Kabeldose auf, so dass er zum Durchschleifen geeignet ist. 3 shows the external view of a for monitoring the position of an electrically conductive cable 1 in a cable car suitable inductive proximity switch. Since the monitoring of a cable car requires a larger number of such proximity switches, it has a cable plug and a cable socket so that it is suitable for looping through.

Diese Geräte werden vorteilhaft als Sicherheits-Näherungsschalter mit mindestens zwei Sensorsystemen und einer eigensicheren Auswerteschaltung ausgeführt.These devices are advantageously designed as safety proximity switches with at least two sensor systems and an intrinsically safe evaluation circuit.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kabelseilcable cable
22
Sensorspulesensor coil
33
Oszillatorschaltungoscillator circuit
44
Auswerteschaltung mit einem TriggerEvaluation circuit with a trigger
55
Hochpunkt der Sensorspule 2 und ggf. auch des Schwingkreises 10 High point of the sensor coil 2 and possibly also of the resonant circuit 10
66
Diodenstrecke mit zwei antiparallelen Zweigen 7 und 8 Diode path with two antiparallel branches 7 and 8th
77
Erster DiodenzweigFirst diode branch
88th
Zweiter DiodenzweigSecond diode branch
99
Schwingkreiskondensator, SchwingkreiskapazitätOscillating circuit capacitor, resonant circuit capacity
1010
Schwingkreis, bestehend aus der Sensorspule 2 und dem Kondensator 9 Oscillating circuit consisting of the sensor coil 2 and the capacitor 9
1111
Auswerteschaltkreis mit Oszillator, Trigger und Logik-Baustein (ASIC, FPGA)Evaluation circuit with oscillator, trigger and logic component (ASIC, FPGA)
1212
Mikrocontroller, SteuereinheitMicrocontroller, control unit
1313
Entkoppelschaltung zwischen dem ASIC 11 und dem Mikrocontroller 12 Decoupling circuit between the ASIC 11 and the microcontroller 12
1414
Tiefpass, gehört zur Entkopplungsschaltung 13 Low pass, belongs to the decoupling circuit 13
1515
Zenerdiode, gehört zur Entkopplungsschaltung 13 Zener diode, belongs to the decoupling circuit 13
1616
Seilbahnstütze oder Teil einer Seilbahnstütze, geerdetRopeway support or part of a ropeway support, grounded
XX
Außenansicht eines erfindungsgemäße induktiven NäherungsschaltersExterior view of an inductive proximity switch according to the invention

Claims (5)

Induktiver Näherungsschalter zur Lageüberwachung eines Transienten führenden Kabelseils (1) mit einer Sensorspule (2) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, einer Oszillatorschaltung (3) zur Speisung der Sensorspule (2) und einer damit verbundenen Auswerteschaltung (4) zur Erzeugung eines binären Signals, wobei der Hochpunkt (5) der Sensorspule (2) mit einer Diodenstrecke (6) verbunden ist, die zwei antiparallele Zweige (7, 8) mit mindestens je zwei Dioden aufweist, und so als innerer Blitzschutz wirkt.Inductive proximity switch for position monitoring of a transient cable ( 1 ) with a sensor coil ( 2 ) for generating an alternating magnetic field, an oscillator circuit ( 3 ) for feeding the sensor coil ( 2 ) and an associated evaluation circuit ( 4 ) for generating a binary signal, wherein the high point ( 5 ) of the sensor coil ( 2 ) with a diode path ( 6 ), the two antiparallel branches ( 7 . 8th ) with at least two diodes each, and thus acts as an internal lightning protection. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Flussspannungen der Dioden jedes Zweiges (7, 8) der Diodenstrecke (6) um die Flussspannung einer Diode größer ist als die zu erwartende Signalamplitude.Inductive proximity switch according to claim 1, characterized in that the sum of the forward voltages of the diodes of each branch ( 7 . 8th ) of the diode path ( 6 ) by the forward voltage of a diode is greater than the expected signal amplitude. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Auswerteschaltkreis (11) zur Erfassung des Sensorsignals und einen Mikrocontroller (12) zur Weiterverarbeitung aufweist, wobei der Mikrocontroller (12) durch eine Entkoppelschaltung (13) mit dem Auswerteschaltkreis (11) verbunden sind, wobei die Entkoppelschaltung (13) einen Tiefpass (14) und eine Zenerdiode (15), oder gleich wirkende Bauteile aufweist.Inductive proximity switch according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an evaluation circuit ( 11 ) for detecting the sensor signal and a microcontroller ( 12 ) for further processing, wherein the microcontroller ( 12 ) by a decoupling circuit ( 13 ) with the evaluation circuit ( 11 ), the decoupling circuit ( 13 ) a low pass ( 14 ) and a zener diode ( 15 ), or having the same effect components. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Sicherheits-Näherungsschalter mit mindestens zwei Sensorsystemen und einer eigensicheren Auswerteschaltung ausgeführt ist.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a safety proximity switch with at least two sensor systems and an intrinsically safe evaluation circuit. Verwendung des induktiven Näherungsschalters nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überwachung der Lage eines elektrisch leitfähigen Kabelseils (1) in einer Seilbahn, wobei eine induktive Kopplung zwischen dem Kabelseil (1) und der Sensorspule (2), sowie die Möglichkeit transienter elektrischer Entladungen zwischen dem Kabelseil (1) und einer geerdeten Seilbahnstütze (16) gegeben ist.Use of the inductive proximity switch according to one of the preceding claims for monitoring the position of an electrically conductive cable ( 1 ) in a cable car, wherein an inductive coupling between the cable ( 1 ) and the sensor coil ( 2 ), as well as the possibility of transient electrical discharges between the cable ( 1 ) and a grounded cable car support ( 16 ) given is.
DE102016221883.2A 2016-11-08 2016-11-08 Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable Active DE102016221883B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016221883.2A DE102016221883B3 (en) 2016-11-08 2016-11-08 Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable
EP17199621.8A EP3319233B1 (en) 2016-11-08 2017-11-02 Inductive proximity switch for monitoring the location of a transient wire cable in a funicular railway and its use in a funicular railway

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016221883.2A DE102016221883B3 (en) 2016-11-08 2016-11-08 Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016221883B3 true DE102016221883B3 (en) 2018-02-08

Family

ID=60996386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016221883.2A Active DE102016221883B3 (en) 2016-11-08 2016-11-08 Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016221883B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578204A (en) * 2020-12-02 2021-03-30 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 Lightning protection true type test system for power distribution network and multi-space-time scale dynamic evaluation method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH452025A (en) * 1965-12-24 1968-05-15 Niermeyer Ludwig Power supply unit with auxiliary battery
DE1513038A1 (en) * 1965-09-29 1969-07-10 Siemens Ag Circuit arrangement for reducing signal distortions caused by overvoltage protection circuits
EP0070572A1 (en) * 1981-07-22 1983-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Internal-combustion engine ingnition system
DE3626800A1 (en) * 1986-08-08 1988-02-11 Siemens Ag Arrangement for protection against overvoltages
DE19650793C1 (en) * 1996-12-06 1998-04-16 Siemens Ag Contactless electronic switch with externally influenceable oscillator
DE19845281C2 (en) * 1998-10-01 2002-03-28 Kathrein Werke Kg Amplifier circuit with overvoltage protection device
EP0757829B1 (en) * 1994-04-28 2003-08-13 Doppelmayr Seilbahn-Vertriebs-GmbH. Ropeway safety monitoring system
DE102015221342A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Ifm Electronic Gmbh Inductive proximity switch

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1513038A1 (en) * 1965-09-29 1969-07-10 Siemens Ag Circuit arrangement for reducing signal distortions caused by overvoltage protection circuits
CH452025A (en) * 1965-12-24 1968-05-15 Niermeyer Ludwig Power supply unit with auxiliary battery
EP0070572A1 (en) * 1981-07-22 1983-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Internal-combustion engine ingnition system
DE3626800A1 (en) * 1986-08-08 1988-02-11 Siemens Ag Arrangement for protection against overvoltages
EP0757829B1 (en) * 1994-04-28 2003-08-13 Doppelmayr Seilbahn-Vertriebs-GmbH. Ropeway safety monitoring system
DE19650793C1 (en) * 1996-12-06 1998-04-16 Siemens Ag Contactless electronic switch with externally influenceable oscillator
DE19845281C2 (en) * 1998-10-01 2002-03-28 Kathrein Werke Kg Amplifier circuit with overvoltage protection device
DE102015221342A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Ifm Electronic Gmbh Inductive proximity switch

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578204A (en) * 2020-12-02 2021-03-30 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 Lightning protection true type test system for power distribution network and multi-space-time scale dynamic evaluation method
CN112578204B (en) * 2020-12-02 2022-05-31 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 Lightning protection true type test system for power distribution network and multi-space-time scale dynamic evaluation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4039404C2 (en)
DE69123746T2 (en) CIRCUIT PROTECTION DEVICE
EP0855758B1 (en) Circuit for the protection of RF input circuits of telecommunication devices
DE102012112480B4 (en) Encapsulated, lightning current carrying and sequence current limiting overvoltage protection device with at least one spark gap
DE102010032948A1 (en) protection circuit
DE102015101000A1 (en) Noise tolerant active clamp with ESD protection capability in on state
US4321644A (en) Power line transient limiter
WO2015121186A1 (en) Plasma cutting machine comprising a protection device, and a method for operating said plasma cutting machine
DE102016221883B3 (en) Proximity switch for position monitoring of a transient cable cable
EP0073059B1 (en) Control circuit for a thyristor
EP3501074B1 (en) Overvoltage protector
DE102015221342B4 (en) Inductive proximity switch
DE102004002581B4 (en) Spark gap with optically ignited power semiconductor component
DE102016221882B3 (en) Arrangement for monitoring the position of a cable in a cable car
EP0226704A1 (en) Circuit arrangement for the detection of a fault current or differential current
EP3319233B1 (en) Inductive proximity switch for monitoring the location of a transient wire cable in a funicular railway and its use in a funicular railway
DE19811269C1 (en) Electronic circuit with protective circuit for lubrication controllers in motor vehicles, esp. lorries
DE102012111070B4 (en) Safety-related device for safe switching of an electrical load
CH668516A5 (en) OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL SYSTEMS, ESPECIALLY FOR ELECTRONIC APPARATUS.
WO2004049536A1 (en) Circuit for protecting integrated circuits against electrostatic discharges
DE102010011043A1 (en) Apparatus and method for protecting an electrical load from voltage spikes in a motor vehicle
DE10200830B4 (en) Control device with means for increasing immunity to interference
DE19640997A1 (en) Overvoltage protection system
DE19546359A1 (en) System with two spatially separate electrical circuits connected via cable, e.g. for motor vehicle airbag triggering,
DE2409901C3 (en) Circuit arrangement for overload protection of voltage-sensitive devices

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final