DE1287125B

DE1287125B - Anordnung zum Betaetigen eines elektronischen Naeherungsschalters

Info

Publication number: DE1287125B
Application number: DE1967B0092722
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard; Schleupen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-05-26
Filing date: 1967-05-26
Publication date: 1969-01-16
Also published as: CH469342A; FR1564197A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung einrichtung in an sich bekannter Weise hufeisenför-

zum Betätigen eines elektronischen Näherungsschal- mig ausgebildet ist und daß sie bei Annäherung an

ters, der einen Oszillator mit einem induktiven, min- den Näherungsschalter dessen den sättigbaren Eisen-

destens einen sättigbaren Eisenkern enthaltenden kern enthaltenden Teil umschließt. Man erreicht so

Rückkopplungskreis aufweist, dessen Eigenschaften 5 einen einfachen Aufbau, der sich in der Praxis gut

durch diese Anordnung veränderbar sind und das bewährt hat. — Aus der deutschen Auslegeschrift

Schwingverhalten des Oszillators steuern. 1100 689 ist bereits die Verwendung eines hufeisen-

Bei elektronischen Näherungsschaltern wird für förmigen Permanentmagneten zum Sättigen eines

manche Anwendungen die Forderung gestellt, daß sie zwischen seinen Schenkeln liegenden Weicheisenkerns

nur unter bestimmten zusätzlichen Bedingungen funk- io bekannt. Eine hufeisenförmige Magneteinrichtung ist

tionieren dürfte. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: aus diesem Grunde in Anspruch 3 als an sich bekannt

Wenn ein solcher Näherungsschalter als Endschalter bezeichnet worden.

bei einer Stapelanlage verwendet werden soll, bei der Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbil-

Kisten in einzelne Fächer eines Regals automatisch düngen der Erfindung ergeben sich aus dem im fol-

eingebracht werden, soll z. B. der Näherangsschalter 15 genden dargestellten und beschriebenen Ausführungs-

bei einem bestimmten Fach nur dann ansprechen, beispiel. Es zeigt

wenn dieses frei ist. Falls es nicht frei ist, soll die Fig. 1 die Schaltung eines elektronischen Nähe-Kiste automatisch zum nächsten freien Fach weiter- rungsschalters und
gefahren und dort gestapelt werden. Fig. 2 eine Anordnung zum durch eine Infor-

Wenn nun an jedem einzelnen Fach eine Anord- ao mation steuerbaren Betätigen eines elektronischen

nung zum Betätigen eines Näherungsschalters ange- Näherungsschalters.

ordnet ist, so muß diese Anordnung eine Information Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung ist Gegenstand enthalten, die aussagt, ob das Fach frei ist oder nicht. einer älteren deutschen Patentanmeldung und dient Diese Information entscheidet dann darüber, ob der hier nur als Beispiel für einen elektronischen Nähe-Näherungsschalter betätigt wird oder nicht. as rungsschalter. Die Erfindung kann in analoger Weise

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, auch bei anderen elektronischen Näherungsschaltern eine Anordnung zum Betätigen eines Näherungs- angewandt werden, die einen induktiven Rückkoppschalters zu schaffen, die abhängig von der ihr einge- lungskreis mit einem sättigbaren Eisenkern enthalten, gegebenen Information einen Näherungsschalter Der Näherungsschalter nach Fig. 1 weist drei steuert. 30 Transistoren 10, 13, 14 auf: Der npn-Transistor 10

Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs bildet zusammen mit den Spulen 11, 12 einen Oszilgenannten Anordnung dadurch erreicht, daß sie eine lator; der pnp-Transistor 13 bildet einen Wechselschaltbare Magneteinrichtung enthält, die in an sich spannungs-Schwellwertverstärker; der npn-Leistungsbekannter Weise zum Sättigen des sättigbaren Eisen- transistor 14 dient zum Aussteuern eines Relais 15, kerns dient und bei dieser Sättigung die Rückkopp- 35 zu dem eine Löschdiode 16 parallel geschaltet ist.
lung im induktiven Rückkopplungskreis des Oszilla- Von einer nicht gezeigten Spannungsquelle wird tors reduziert. Ist die Magneteinrichtung eingeschal- die Schalteinrichtung mit einer Gleichspannung von tet, so sättigt sie den Eisenkern und reduziert da- z. B. 12 V versorgt. Zum Anschluß an diese Spandurch die Rückkopplung, wodurch die Schwingungs- nungsquelle dienen eine Plusleitung 17 und eine amplitude des Oszillators reduziert und ein Schalt- 40 Minusleitung 18. Der Emitter des Transistors 14 ist Vorgang ausgelöst wird. Ist dagegen die Magnet- direkt, der Emitter des Transistors 10 über einen einrichtung ausgeschaltet, so wird die Oszillator- Widerstand 21 mit der Minusleitung 18 verbunden, amplitude bei der Annäherung einer solchen Anord- Die Spule 11 enthält einen Ferritkern 19 und die nung nur wenig oder gar nicht beeinflußt und deshalb Spule 12 einen Ferritkern 20 mit einer gemeinsamen auch kein Schaltvorgang ausgelöst. 45 Achse, wie das die F i g. 1 und 2 zeigen. Diese Ferrit-

Es sind bereits Schalteinrichtungen bekannt, bei kerne bewirken, solange sie sich im ungesättigten Zudenen ein Schaltvorgang durch Sättigen eines zu einer stand befinden, eine zusätzliche Rückkopplung. Sie Induktivität gehörenden Eisenkerns ausgelöst wird. dienen als sättigbare Magnetkerne.
So zeigt z. B. die deutsche Patentschrift 1098 538 Die Spule 12 dient als Rückkopplungsspule des einen Druckknopfschalter, bei dem durch Drücken 50 Oszillators und ist mit ihrem einen Ende an die Basis des Druckknopfes ein Permanentmagnet gedreht und des Transistors 10 angeschlossen und mit ihrem angleichzeitig an zwei mit Eisenkernen versehene Ih- deren Ende einerseits über einen Widerstand 22 mit duktivitäten angenähert wird, die hierbei magnetisch einem Punkt 23 konstanten Potentials, andererseits gesättigt werden. Auch die Verwendung eines Elek- über einen Kondensator 24 mit dem Abgriff 25 eines tromagneten an Stelle des Permanentmagneten ist in 55 Potentiometers 26 verbunden, das am Ausgang des dieser Druckschrift beschrieben. Wechselspannungs-Schwellwertverstärkers 13 liegt.

Die deutsche Patentschrift 1069191 und die An diesem Potentiometer 26 liegt im Betrieb eine

deutsche Auslegeschrift 1079114 zeigen in gleicher Spannung, die mit u₂ bezeichnet ist.

Weise kontaktlose Schalter mit Eisenkerne enthalten- Zwischen der Plusleitung 17 und dem Punkt 23

den Induktivitäten. Im Ruhezustand sind diese In- 60 liegt ein Widerstand 27, zwischen dem Punkt 23 und

duktivitäten durch einen Permanentmagneten gesät- der Minusleitung 18 ein Widerstand 28 und parallel

tigt; bei Annähern eines Weicheisenstückes wird diese zu diesem ein Kondensator 29.

Sättigung aufgehoben. — Die Verwendung einer Der Kollektor des Transistors 10 ist über einen

schaltbaren Magneteinrichtung zum Sättigen eines Widerstand 32 mit der Basis des Transistors 13 und

Eisenkerns ist aus diesem Grunde in Anspruch 1 als 65 mit dem einen Anschluß eines Parallelschwingungs-

an sich bekannt bezeichnet worden. kreises verbunden, der aus der Spule 11 und einem

In bevorzugter Weise wird die genannte Anord- Kondensator 33 besteht und mit seinem anderen An-

nung so ausgebildet, daß die schaltbare Magnet- Schluß an der Plusleitung 17 liegt. Die Spannung am

3 4

Schwingkreis 11, 33 ist mit U₁ bezeichnet. — Der die Kopplung der Spulen 11,12 und zum anderen

Kondensator 33 hat ein Dielektrikum aus Glimmer über den Transistor 13 und den Kondensator 24.

oder Styroflex, dessen Verlustwinkel tg δ temperatur- Durch die Sättigung des Transistors 13 ergibt sich ein

unabhängig ist. stabiler Zustand.

Die Spulen 11 und 12 mit ihren Ferritkernen 19 5 Am Kondensator 37 entsteht hierbei durch die und 20 sind miteinander gekoppelt, wie das Fig. 2 Spannungshnpulse w₂ eine wellige Gleichspannung, besonders deutlich zeigt. Diese Kopplung kann z. B. die durch den Kondensator 37 gesiebt wird und den dadurch vermindert werden, daß man ein Blechstück Transistor 14 leitend steuert, so daß das Relais 15 zwischen die beiden Spulen 11 und 12 hält; hierdurch anzieht. Die Widerstände 38, 39 wirken als Spanwird der Schwingkreis 11,33 gedämpft; seine Schwin- io nungsteiler für den Eingang des Transistors 14 und gungsamplitude wird reduziert. Bemißt man die vermindern dessen Empfindlichkeit.
Rückkopplung zwischen den Spulen 11 und 12 ge- F i g. 2 zeigt das Gehäuse 43 mit der Schalteinrichnügend klein, so kann man durch das Einführen eines tung und dem Elektromagneten 46 nahe beieinander, solchen Blechstücks die Rückkopplung so weit redu- Gewöhnlich ist der Elektromagnet 46 ortsfest angezieren, daß der Oszillator 10,11, 33 nicht mehr oder 15 macht, z. B. in den einzelnen Fächern einer Stapeljedenfalls nur noch mit einer kleineren Amplitude anlage, und das Gehäuse 43 mit der Schalteinrichtung schwingt. ist ortsbeweglich. Befindet sich das Gehäuse 43 mit

Der Emitter des Transistors 13 ist an dem Verbin- der Schalteinrichtung nicht in der Nähe des Elektro-

dungspunkt von zwei Widerständen 35, 36 ange- magneten 46, so ist die Kopplung zwischen den Spu-

schlossen, die in Reihe miteinander zwischen der 20 len 11 und 12 so stark, daß das Relais 15 stets ein-

Plusleitung 17 und der Minusleitung 18 liegen. Das geschaltet ist. Wird jetzt das Gehäuse 43 mit der

Potentiometer 26 liegt mit seinem einen Anschluß am Schalteinrichtung so in die Nähe des Elektromagne-

Kollektor des Transistors 13, mit seinem anderen ten 46 gebracht, wie das Fig. 2 zeigt, so ändert sich

Anschluß A, der seinerseits über einen Siebkonden- am Schaltzustand der Schalteinrichtung nichts, so-

sator 37 mit der Plusleitung 17 und über zwei in 25 lange der Elektromagnet 46 ausgeschaltet ist, da die-

Serie geschaltete Widerstände 38, 39 mit der Minus- ser die Kopplung zwischen den Spulen 11 und 12

leitung 18 verbunden ist. An dem Verbindungspunkt nicht beeinflußt. Die Schalteinrichtung spricht also

dieser Widerstände ist die Basis des Leistungstransi- in diesem Falle nicht an. Bei einer Stapelanlage

stors 14 angeschlossen. Der Kollektor dieses Transi- würde dies dem Fall entsprechen, daß das betreffende

stors ist über einen Anschluß A1 mit der Anode der 30 Fach bereits von einer Kiste besetzt ist.

Löschdiode 16 sowie dem einen Anschluß des Relais Ist dagegen der Elektromagnet 46 eingeschaltet

15 verbunden und ist über einen Widerstand 42 an (was einem freien Fach entspräche), so werden die

die Plusleitung 17 angeschlossen, an der auch die Ferritkerne 19, 20, die als sättigbare Magnetkerne

Kathode der Löschdiode 16 sowie der andere An- dienen, gesättigt. In Fig. 2 wird dies durch magne-

schluß des Relais 15 liegen. 35 tische Feldlinien 50 angedeutet. Durch diese Sät-

F i g. 2 zeigt die konstruktive Anordnung der tigung wird die Rückkopplung zwischen den Spulen

Schalteinrichtung nach F i g. 1 in einem Gehäuse 43, 11 und 12 so stark vermindert, daß die Schwingungs-

das an seinem Längsende zwei vorspringende Sehen- amplitude des Oszillators 10, 11, 33 stark reduziert

kel 44,45 hat, in denen jeweils eine der Spulen 11,12 wird. Dadurch wird die Spannung U₁ kleiner als das

und der ihr zugehörige Ferritkern 19 bzw. 20 ange- 40 Emitterpotential des Transistors 13, d. h., dieser

ordnet ist; diese Spulen sind also durch einen Luft- Transistor bleibt dauernd gesperrt, weil die Spannung

spalt räumlich voneinander getrennt. unter einem Schwellwert liegt. Entsprechend wird

Ein als Steuerorgan dienender Elektromagnet 46 auch der Transistor 14 gesperrt, und das Relais 15

umgreift mit seinem U-förmigen Eisenkern 47 zan- erhält keinen Strom mehr, so daß es öffnet. Der Os-

genförmig die Schenkel 44 und 45. Die Magnetwick- 45 zillator 10,11, 33 schwingt dabei mit einer kleineren

lung 48 dieses Magneten kann über einen Schalter 49 Amplitude weiter, so daß er bei Entfernen des Elek-

an eine Gleichspannungsquelle U ₌ angeschlossen wer- tromagneten 46 oder bei Abschaltung von dessen

den. Das Steuerorgan 46 und das Gehäuse 43 sind Magnetfeld unverzögert wieder mit voller Amplitude

gegeneinander beweglich. Sie können z. B. an zwei schwingen kann. Der Elektromagnet 46 wirkt also

verschiedenen Teilen einer Maschine angebracht sein, 50 als ein- und ausschaltbares Steuerorgan, je nach der

die sich relativ zueinander verschieben. ihm eingegebenen Information, die, entsprechend den

Die beschriebene Schalteinrichtung arbeitet wie verschiedenen Anwendungsgebieten, verschiedene

folgt: Es sei zunächst angenommen, daß der Schalter Sachverhalte treffen kann.

49 geöffnet ist, so daß am Elektromagnet 46 kein ma- An Stelle eines Elektromagneten kann auch ein

gnetisches Feld entsteht. 55 Permanentmagnet verwendet werden, der mechanisch

Durch die Ferritkerne 19 und 20 ist in diesem Fall betätigt wird und dabei die Ferritkerne 19, 20 sättigt,

eine sehr starke Rückkopplung gegeben, so daß der Bei einer eingangs erwähnten Stapelanlage kann die-

Oszillator 10, 11, 12, 33 schwingt, z. B. mit einer ser Permanentmagnet z. B. direkt durch die zu Ia-

Frequenz von 500 kHz. Dabei entsteht am Schwing- gernde Ware betätigt werden.

kreis 11, 33 eine Spannung U₁, deren Spannungsspit- 60 Der Elektromagnet 46 dient also als Anordnung zen negativer sind als die feste Spannung des Emit- zum Betätigen eines Näherungsschalters, die je nach ters von Transistor 13. Diese Spannungsspitzen wer- der eingegebenen Information entweder den Näheden also vom Transistor verstärkt, so daß am Poten- rungsschalter betätigt oder nicht betätigt. Wird z. B. tiometer 26 Spannungsimpulse u₂ mit einer Frequenz eine solche Anordnung bei der eingangs genannten von 500 kHz entstehen, die über den Kondensator 24 65 Stapelanlage verwendet, so wird bei all den Fächern, im Sinne einer positiven Rückkopplung dem Oszil- in denen bereits eine Kiste gelagert ist, der Elektrolatortransistor 10 zugeführt werden. Man hat also in magnet abgeschaltet, so daß dort der Näherungsdiesem Fall zwei Rückkopplungskreise: einmal über schalter nicht mehr betätigt werden kann. Nur an den

freien Fächern bleibt der Elektromagnet eingeschaltet und bringt bei Annäherung einen Näherungsschalter zum Ansprechen, indem er kontaktlos dessen Rückkopplungskreis beeinflußt.

Claims

5 Patentansprüche:

1. Anordnung zum Betätigen eines elektronischen Näherungsschalters, der einen Oszillator mit einem induktiven, mindestens einen sättigbaren Eisenkern enthaltenden Rückkopplungskreis aufweist, dessen Eigenschaften durch diese Anordnung veränderbar sind und das Schwingverhalten des Oszillators steuern, dadurchgekennzeichnet, daß die Anordnung eine schaltbare Magneteinrichtung (46, 47, 48) enthält, die in an sich bekannter Weise zum Sättigen des sättigbaren Eisenkerns (19, 20) dient und bei dieser Sättigung die Rückkopplung im induktiven Rückkopplungskreis (10, 11) des Oszillators reduziert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Magneteinrichtung in an sich bekannter Weise als Elektromagnet (46, 47, 48) ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Magneteinrichtung (46, 47, 48) in an sich bekannter Weise hufeisenförmig ausgebildet ist und daß sie bei Annäherung an den Näherungsschalter dessen den sättigbaren Eisenkern (19, 20) enthaltenden Teil umschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen