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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einstellung einer
Schaltschwelle bei einem schaltenden Sensor.
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Schaltende
Sensoren sind Sensoren, die ein Schaltsignal erzeugen, wenn der
Empfangspegel, das Empfangssignal bzw. allgemein die Empfangs-Meßgröße des Sensors
eine bestimmte Schaltschwelle übersteigt
oder unterschreitet. Die Empfangs-Meßgröße, i.a. ein elektrisches Signal, korreliert
wiederum mit der Stärke
derjenigen physikalischen Größe, für die der
Sensor konzipiert ist, wie z.B. Licht, Druck, Leitfähigkeit,
Wärme,
gemessen auf der aktiven Fläche
des Sensors. Ein idealer optischer Sensor schaltet beispielsweise
genau dann, wenn sich ein Objekt mit definierter Helligkeit (selbstleuchtend
oder reflektierend) in einem bestimmten Abstand von der aktiven
Sensorfläche
befindet. Damit fällt
eine Lichtmenge auf die aktive Fläche, die eine Empfangs-Messgröße erzeugt,
welche die Schaltschwelle gerade übersteigt oder unterschreitet.
Ein beliebiges Objekt wird dann erfasst, wenn die Schaltschwelle
im Dunkelzustand unter- und im Hellzustand überschritten wird. Bei Tastern
entspricht Anwesenheit des Objekts normalerweise dem Hellzustand
und Abwesenheit dem Dunkelzustand; bei Lichtschranken ist es umgekehrt.
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Die
Schaltschwelle muss demnach an die zu detektierenden Objekte bzw.
an die Betriebssituation des Sensors angepasst sein, um deren sichere
Erfassung zu gewährleisten.
Die Schaltschwelle ist mittels eines Potentiometers manuell einstellbar.
Es sind jedoch auch Optosensoren bekannt, welche eine automatische
Empfindlichkeitseinstellung durchführen. Dazu startet der Anwender
einen Programmiermodus des Sensors und stellt dann nacheinander
für jeweils
einige Sekunden den Zustand "Objekt
vorhanden" und "Objekt nicht vorhanden" her, welches dem Sensor
jeweils durch Knopfdruck mitzuteilen ist. Der Sensor berechnet dann
automatisch die Schaltschwelle als Mittelwert aus den Empfangs-Meßgrößen in den
beiden Zuständen
und stellt diese ein.
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Nachteilig
am Stand der Technik ist, dass dem Sensor definierte Zustände "Objekt vorhanden" bzw. "Objekt nicht vorhanden" vorgelegt werden müssen und
dies jeweils manuell quittiert werden muss. Diese Vorgehensweise
ist bei sich schnell bewegenden Objekten, z.B. Objekten auf einem
Förderband,
welche gezählt
werden sollen, nicht ohne Unterbrechung der zu überwachenden Vorgänge möglich, z.B.
nicht ohne Anhalten des Förderbandes. Eine
Empfindlichkeitseinstellung des Sensors am Orte seines späteren Einsatzes
und unter den Einsatzbedingungen ist jedoch für ein optimales Funktionieren
unabdingbar. Eine Neuinstallation oder ein Auswechseln eines Sensors
oder auch eine Anpassung der Sensoreinstellung an veränderte Objektbedingungen
oder zum Ausgleich von Verschmutzung der aktiven Sensorfläche bedeutet
dann in jedem Fall, dass die zu überwachenden
Vorgänge
unterbrochen werden müssen.
Dies ist insbesondere bei komplexen Fertigungsstraßen mit
einer Vielzahl von Sensoren zeitaufwendig und wirtschaftlich unrentabel.
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Aus
der 43 24 590 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Konturen von
Fahrzeugen in einer Waschanlage mittels einer Lichtschrankenanordnung
bekannt. Die Ansprechempfindlichkeiten der Lichtschranken sind selbsttätig auf
einen vorgebbaren Wert einstellbar und werden auf vorgebbare Sollwerte
geregelt. Dadurch können äußere Umwelteinflüsse, wie
z-B. Verschmutzungen, erfasst und kompensiert werden.
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Aus
der
DE 195 36 199
A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Schaltpunktes
bei einem kapazitiven Füllstandsgrenzschalter
bekannt geworden, bei dem eine Hilfsschwelle nachgeführt wird.
Dazu dient eine kapazitiven Sonde, die auf der Höhe des zu überwachenden Füllstands
so montiert ist, dass sie von dem Füllgut bedeckt wird, wenn der
Füllstand diese
Höhe erreicht,
wobei die Sonde im bedeckten Zustand einen größeren Kapazitätswert als
im unbedeckten Zustand aufweist. Eine Kapazitätsmessschaltung misst die Kapazität der Sonde
und gibt ein den Messwert der Kapazität darstellendes Signal ab. Ein
Komparator, der den Kapazitätsmesswert
mit einem den Schaltpunkt bestimmenden einstellbaren Schwellenwert
vergleicht, gibt ein binäres
Signal ab, dessen Zustand davon abhängt, ob der Kapazitätsmesswert über oder
unter dem Schwellenwert liegt. Zum Abgleich des Füllstandsgrenzschalters
und zur Einstellung des Schaltpunkts wird der im bestehenden Betriebszustand
verfügbare
Kapazitätsmesswert als
erster Referenzwert gespeichert. Ein zweiter Referenzwert wird gespeichert,
und es wird der Schwellenwert nach einer vorgegebenen Funktion aus
der Differenz der beiden gespeicherten Referenzwerte so berechnet,
dass er zwischen den beiden Referenzwerten liegt. Im weiteren Betrieb
werden die Kapazitätsmesswerte
fortlaufend mit dem gespeicherten zweiten Referenzwert verglichen
und ein Kapazitätsmesswert
als neuer zweiter Referenzwert gespei chert, wenn er, falls der erste
Referenzwert bei unbedeckter Sonde erfasst worden ist, den gespeicherten zweiten
Referenzwert um mehr als einen bestimmten Betrag überschreitet
oder unterschreitet. Nach jeder Speicherung eines neuen Referenzwerts
wird der Schwellenwert nach der vorgegebenen Funktion aus der Differenz
der beiden gespeicherten Schwellenwerte neu berechnet.
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Durch
die
DE 195 07 094
A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Schaltpunktes
eines Sensors bekannt geworden, bei dem, abhängig vom Über- oder Unterschreiten des
Schaltpunktes durch den Sensor ein Ausgangssignal gesteuert wird
und bei dem die Lage des Schaltpunktes während eines Eichvorganges anhand
der Werte des Sensorsignals im nicht beeinflussten und im beeinflussten
Zustand ermittelt wird. Die Lage des Schaltpunktes wird während des Eichvorgangs
unter der Bedingung übereinstimmender
Betriebsreserven des Sensors im nicht beeinflussten und im beeinflussten
Zustand ermittelt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
zur Verfügung
zu stellen, die Empfindlichkeitseinstellung eines schaltenden Sensors
in situ, schnell und unter seinen späteren Einsatzbedingungen mit
beliebigen Objektzuständen durchzuführen, ohne
dass eine aufwendige Präparation
von Schaltzuständen,
wie Hell- und Dunkelzustand beim optischen Sensor, mit Unterbrechung
der zu überwachenden
Vorgänge
notwendig ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
des Verfahren sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Der
Sensor verhält
sich im Einlernmodus wie ein doppelter Spitzenwert-Detektor, und zwar
jeweils für
die maximal bzw. minimal gemessene Empfangs-Messgröße. Die Hilfsschwellen werden
so nachgeführt,
dass sie im Laufe des Einlernens der maximalen bzw. minimalen Empfangs-Messgröße möglichst
nahe kommen, vorzugsweise diesen Wert einnehmen. Die Schaltschwelle
wird auf den Mittelwert der Hilfsschwellen eingestellt.
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Im
folgenden wird stets davon ausgegangen, dass die Empfangs-Meßgröße im Zustand "kein Objekt vorhanden" nahezu Null ist
und beim Heranführen
eines Objekts ansteigt. Der umgekehrte Fall ist ebenso möglich und
wird analog behandelt.
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Die
minimale Empfangs-Meßgröße, d.h.
die Lage der unteren Hilfsschwelle, wird erst ermittelt, wenn einmal
eine Empfangs-Meßgröße gemessen wurde,
die vom Startwert der Hilfsschwellen – im Verfahrensschritt a) eingestellt – abweicht.
Dieser Startwert kann der Wert der Hintergrund-Empfangs-Meßgröße sein,
z.B. entsprechend der im Dunkelzustand ("kein Objekt vorhanden") auf die aktive
Fläche
eines optischen Sensors fallenden Lichtmenge.
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Zunächst, im
Verfahrensschritt b) folgen die beiden Hilfsschwellen der Empfangs-Meßgröße, die ansteigt
, wenn dem Sensor ein Objekt präsentiert wird.
Der Anstieg der Hilfsschwellen kann gegenüber der Empfangs-Meßgröße zeitlich
verzögert
sein, so dass die Hilfsschwelle(n) von der maximalen Empfangs-Meßgröße abweichen,
wenn das Objekt bei schnellen zu überwachenden Vorgängen schnell
wieder entfernt wird. Im weiteren Verfahren wird die obere Hilfsschwelle
E, der Empfangs-Meßgröße zu höheren Werten
E hin nachgeführt,
analog folgt die untere Hilfsschwelle E2 der
Empfangs-Meßgröße zu niedrigen
Werten E hin, so dass letzendlich die Hilfsschwellen unabhängig vom
vorher eingestellten Startwert Estart die
Extremalwerte der Empfangs-Meßgröße einnnehmen
bzw. sich daran annähern.
Vorzugsweise dauert die Einlernphase wenigstens so lange, bis die
Hilfsschwellen die Extremalwerte angenommen haben.
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Das
Verfahren zur automatischen Einstellung einer Schaltschwelle von
schaltenden Sensoren hat den Vorteil, dass sowohl statische als
auch dynamische Objekte zum Einstellen der geeigneten Schaltschwelle
verwendet werden können
und damit der Sensor an statische wie an dynamische Objekte angepasst
werden kann. Im Falle eines statischen Objekts stimmen obere und
untere Hilfsschwelle überein,
da ja die Empfangs-Meßgröße konstant
ist. Die Schaltschwelle wird damit auf genau die Empfangs-Meßgröße gelegt,
die diesem statischen Objekt entspricht; der Sensor wird auf dieses
Objekt geeicht. Verfahrensschritt c) bewirkt kein Auseinanderdriften
der Hilfsschwellen, sondern nur eine weitere Annäherung an die Empfangs-Meßgröße. Somit kann
der Einlernvorgang bei einem statischen Objekt bereits nach dem
Verfahrensschritt b) beendet werden.
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Im
Falle eines dynamischen Objekts, d.h. bei schnellem Entfernen und
Wiedervorlegen des Objekts, nehmen die Hilfsschwellen im Laufe der
Einlernphase die Werte des maximalen bzw. minimalen Empfangspegels
an, welche in diesem Fall voneinander verschieden sind. Die minimale
Empfangs-Meßgröße entspricht
in der Regel dem Fall ohne Objekt, oft mit einem Hintergrund-Empfangpegel,
wie er in der Betriebssituation des Sensors vorhanden ist. Die Schaltschwelle
wird auf den Mittelwert der Hilfsschwellen gelegt. Eine Unterbrechung
der Schaltvorgänge,
die mit dem Sensor überwacht
werden sollen, zum Einstellen des Sensors wird durch die Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vermieden.
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Der
Sensor erkennt nach Beendigung des Verfahrens selbständig den
Unterschied zwischen Objekt und Hintergrund, sofern im beide Zustände mit
beliebig vielen Unterbrechungen mit einer Mindestzeit, die notwendig
ist, den Maximal- und Minimalpegel genau genug zu erfassen, vorgeführt werden.
Objekt und Hintergrund können
sich bis zur maximalen Schaltfrequenz des Sensors abwechseln. Ein
Tastendruck zur Signalisierung der jeweiligen Zustände ist
nicht notwendig.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bricht der Einlernvorgang
automatisch ab, wenn die Hilfsschwellen die maximale bzw. minimale Empfangs-Meßgröße angenommen
haben. Dies kann z.B. geschehen, wenn die Hilfsschwellen innerhalb
bestimmter Toleranzen konstant bleiben. Weiterin vorteilhaft ist
es, wenn das Verfahren nach einem bestimmten Zeitintervall automatisch
abgebrochen wird. Das Zeitintervall sollte so gewählt werden,
daß die
Hilfsschwellen (z.B. unter Annahme der maximalen Schaltfrequenz)
ausreichend Zeit hatten, sich auf die Spitzenwerte der Empfangs-Meßgröße einzustellen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Einlernvorgang
manuell beendet wird. Insgesamt sind jedoch nicht mehr als zwei
Handgriffe des Benutzers zum Einstellen der Empfindlichkeit notwendig.
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Weiterhin
wesentlicher Beitrag zur Lösung der
Aufgabe ist ein Sensor, bei dem das oben beschriebene Verfahren
implementiert ist, so daß er
seine Empfindlichkeit automatisch oder auf manuellen Befehl an die
aktuellen Betriebsbedingungen anzupassen imstande ist, ohne daß besondere
weitere Eingabebefehle seitens des Benutzers wie auch Präparation
besonderer Objektzustände
notwendig sind.
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Der
Sensor startet den Einlernvorgang automatisch oder nach manueller
Eingabe und beendet ihn auf einen weiteren Tastendruck oder nach
einem Zeitintervall oder wenn die Hilfsschwellen die Extremalwerte
der Empfangs-Meßgröße angenommen haben.
Weiterhin ist möglich,
daß der
Sensor den Einlernvorgang automatisch beendet, wenn sich der Empfangspegel
mehrfach um mehr als einen vorgegebenen Pegelunterschied, z.B. die
Schalthysterese, geändert
hat und die Hilfsschwellen diese Pegelunterschiede schon erfaßt haben
und sich demnach zeitlich nicht mehr verändern. Dies ist vorteilhaft
zur Unterdrückung
von rauschbedingten Schwankungen oder ungewollten Taumelbewegungen
des Objekts.
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Dieser
Einlernvorgang ist beliebig oft durchführbar, so daß der Sensor
leicht an veränderte
Betriebsbedingungen angepaßt
oder nachjustiert werden kann, ohne in die Sensorumgebung einzugreifen.
Insbesondere kann der Einlernvorgang auch während des laufenden Betriebs
des Sensors zum Nachführen
der Schaltschwelle bei Dejustage und/oder Verschmutzung und/oder Änderung
der Betriebsbedingungen durchgeführt
werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Einlernvorgang
im Hintergrund und ohne Beeinflussung/Störung des laufenden Sensorbetriebs,
d.h. als zur normalen Sensorfunktion paralleler Prozeß, zu jedem
Zeitpunkt durchführbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden beim erfindungsgemäßen Verfahren
zwei zusätzliche
Hilfsschwellen verwendet, welche ein Funktionsreserve-Band der Breite ΔE markieren. ΔE gibt die
minimale zulässige
Differenz der Empfangs-Meßgröße im Falle
mit und ohne Objekt an, bei denen der Sensor noch zuverlässig zwischen
diesen beiden Fällen
unterscheiden kann, d.h. das Objekt zuverlässig detektieren kann. Ist
der Abstand zwischen der maximalen und der minimalen Empfangs-Meßgröße bzw.
zwischen den Hilfsschwellen, die die gemessenen Spitzenwerte anzeigen
und aus denen die Schaltschwelle berechnet wird, kleiner als die
Breite des Funktionsreserve-Bandes, so gibt der Sensor schon beim
Abschluß des
Einlernvorgangs ein Warnsignal. Dem Benutzer wird somit angezeigt,
daß der Sensor
möglicherweise
unter den vorherrschenden Bedingungen ein Objekt nicht zuverlässig zu
erkennen vermag. Dies ist vor allem bei dynamischen Schaltvorgängen von
Vorteil; beim statischen Einlernen sollte diese Warnung unterdrückt werden,
da in diesem Fall die beiden Hilfsschwellen E1 und
E2 stets annähernd miteinander übereinstimmen.
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Weiterhin
vorteilhaft ist ein Sensor, der ein Warnsignal erzeugt, wenn sich
die Hilfsschwellen E1 und E2 bei
Beendigung des Einlernvorgangs nur unwesentlich von ihrem Startwert
entfernt haben. In diesem Fall hat der Sensor kein Target erkannt,
so daß auch
keine sinnvolle Schaltschwelle eingestellt werden kann.
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Ein
Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
beschrieben. Dabei zeigen:
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1a) bis 1d) einen Sensor mit Objekt in vier verschiedenen
Situationen
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1a') bis 1d')
die entsprechende Empfangs-Meßgröße E des
Sensors als Funktion der Zeit t
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2 den zeitlichen Verlauf
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
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Die 1a) bis 1d) zeigen einen Sensor 1 mit
Objekt 2 in vier verschiedenen Situationen, d.h. mit verschiendenen
Abständen
des Objekts von der aktiven Fläche 3 des
Sensors. In den 1a') bis 1d')
ist jeweils die der Situation 1a) bis 1d) entsprechende Empfangs-Meßgröße E des
Sensors bzw. das Sensorsignal als Funktion der Zeit t dargestellt. Als
Empfangs-Meßgröße im Sinne
der obigen Beschreibung ist die Amplitude des Sensorsignals anzusehen.
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Der
Sensor ist in diesem Beispiel ein optischer Näherungsschalter, dessen Empfangspegel vom
Abstand des Objekts von der aktiven Fläche des Sensors sowie von der
Beschaffenheit des Objekts abhängt.
Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Amplitude eine Schaltschwelle überschreitet.
Diese Schaltschwelle sowie gegebenenfalls weitere daraus resultierende
Schwellen, z.B. die Funktionsreserve, soll mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingestellt werden.
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In 1a) nähert sich das Objekt 2 aus
der Position A, dem maximalen Abstand des Objekts vom Sensor, an
den Sensor 1 an. Die Bewegungsrichtung ist durch einen
Pfeil angedeutet. Das entsprechende Sensorsignal ist in 1a') als Funktion der Zeit t dargestellt
und ist eine rechteckförmige Schwingung
mit der Amplitude Estart entsprechend dem
Hintergrund-Empfangspegel
des Sensors. Den Hilfsschwellen E1 und E2 wird zu Beginn des Einlernvorgangs als
Verfahrensschritt a) jeweils der Wert Estart zugewiesen.
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Denkbar
ist auch, die Hilfsschwellen zu Beginn des Verfahrens auf Null zu
setzen, d.h. Estart = 0 unabhängig vom
Objekt.
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In 1b) befindet sich das Objekt
2 im minimalen Abstand vom Sensor 1 in der Position B und entfernt
sich wieder vom Sensor. Bei der Annäherung des Objekts ist die
Empfangs-Meßgröße des Sensors
vom minimalen Wert Estart auf den maximalen Wert
Emax gestiegen, wie in 1b')
dargestellt. Die Hilfsschwellen E1 und E2 wurden diesem im Verfahrensschritt b) nachgeführt und
stimmen mit diesem überein.
Würde der
Einlernvorgang in dieser Situation abgebrochen, so würde der
Schaltschwelle der Wert Emax zugewiesen,
d.h. der Sensor wäre
auf ein Objekt an der Position B justiert und würde immer dann schalten, wenn
ein identisches Objekt sich über die
Position B hinaus seiner aktiven Fläche nähert. Falls beispielsweise
Schwingungen des Objekts zwischen den Positionen A und B gezählt werden
sollen, ist diese Einstellung der Schaltschwelle zu unsicher, da
möglicherweise
die Empfangs-Meßgröße Schwankungen
unterworfen ist und das Objekt selbst in Position B kein Schaltsignal
auslöst.
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Daher
wird das Verfahren wie folgt weitergeführt: Das Objekt entfernt sich
wieder vom Sensor, wie in 1c)
gezeigt. Dort nimmt es eine Position zwischen A und B ein. Die entsprechende
Amplitude des Sensorsignals, aus 1c') zu entnehmen,
liegt zwischen Emax und Estart Die
obere Hilfsschwelle E1 ist auf dem bisherigen
Spitzenwert Emax stehengeblieben, die untere
Hilfsschwelle E2 ist der Empfangs-Meßgröße zu niedrigen
Werten hin gefolgt – Verfahrensschritt
c) – und
hat den aktuellen Wert der Empfangs-Meßgröße angenommen, welcher dem minimalen
Wert seit Beginn des Verfahrensschritts c) entspricht.
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Das
Objekt bewegt sich nun weiter zurück zum Umkehrpunkt seiner Bewegung,
der Position A. In 1d)
hat es diese Position erreicht, und das Sensorsignal schwingt mit
minimaler Amplitude Emin, dargestellt in 1d'). Die obere Hilfsschwelle
E1 ist weiterhin auf dem bisherigen Spitzenwert
Emax stehengeblieben, die untere Hilfsschwelle
E2 ist der Empfangs-Meßgröße weiterhin zu niedrigen Werten hin
gefolgt. Eine Positionsänderung
des Objekts in den durch die Punkte A und B markierten Grenzen, z.B.
während
eines weiteren Schwingvorgangs, führt zu keiner weiteren Veränderung
der Hilfsschwellen E1 und E2.
Die Einlernphase ist in diesem Beispiel beendet; die Schaltschwelle
S wird als Verfahrensschritt d) auf den Mittelwert aus E1 und E2 gelegt.
Der Sensor schaltet immer dann, wenn sich das Objekt vom Punkt A aus
dem Sensor nähert,
und zwar etwa wenn es den halben Weg von A nach B zurückgelegt hat.
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Die
Bewegung des Objekts von A nach B und zurück muß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Empfindlichkeitseinstellung des Sensors nicht verlangsamt oder
gar angehalten werden. Dem Sensor müssen nicht – wie bisher notwendig – zwei Zustände einzeln
präsentiert
werden, die er unterscheiden soll, z.B. Objekt an Punkt A bzw. Objekt
an Punkt B. Stattdessen stellt der Sensor seinen optimalen Schaltpunkt
während
des Bewegungsvorgangs des Objekts ein, der unbeeinflußt bleibt,
d.h. in der späteren
Betriebssituation des Sensors.
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In 2 ist der Ablauf des Verfahrens
zur automatischen Empfindlichkeitseinstellung bei einem Sensor anhand
des zeitlichen Verlaufs der Empfangs-Meßgröße E (bzw. der Amplitude des
Sensorsignals) und der Hilfsschwellen E1 und
E2 gezeigt. Dargestellt sind die Empfangs-Meßgröße E und
die Hilfsschwellen E1 und E2 als
Funktion der Zeit t. Es wird ein dynamisches Objekt zugrundegelegt,
z.B. auf einem Förderband
an der aktiven Fläche
des Sensors vorbeitransportierte gleichartige Gegenstände, was
sich in einer nahezu rechteckförmig
oszillierenden Empfangs-Meßgröße E äußert. Falls
sich ein Objekt nahe an der aktiven Fläche des Sensors befindet, Zustand "Objekt vorhanden", nimmt E den maximalen
Wert Emax an; befindet sich kein Objekt
vor dem Sensor, Zustand "Objekt
nicht vorhanden", nimmt
E den minimalen Wert Emin an. Zwischen diesen
beiden Zuständen
wird schnell gewechselt, z.B. bis zur maximalen Schaltfrequenz des
Sensors.
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Im
ersten Verfahrensschritt a), auf der t-Achse mit I markiert, wird
den Hilfsschwellen E1 und E2 der
Wert Estart zugewiesen, der mit der minimalen Empfangs-Meßgröße Emin übereinstimmt.
Ein Zuweisen des Werts E1, E2 =
0 ist jedoch z.B. ebenso möglich.
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Der
zweite Verfahrensschritt b), auf der t-Achse mit II markiert, beginnt,
wenn die Empfangs-Meßgröße E erstmals
vom Startwert Estart abweicht. Beide Hilfsschwellen
E1 und E2 folgen
der ansteigenden Empfangs-Meßgröße gleichermaßen, jedoch
mit einer verlängerten
Anstiegszeit, so daß sie die
maximale Empfangs-Meßgröße während des ersten
Zustands "Objekt
vorhanden" nicht
erreichen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn dem Sensor ein Objekt
nahe der maximalen Schaltfrequenz des Sensors vorgelegt und wieder
entfernt wird; die elektronische Nachführung der Hilfsschwellen ist dann
unter Umständen
zu träge,
um die Hilfsschwellen direkt auf die Empfangs-Meßgröße zu setzen. Das Verfahren zur
automatischen Empfindlichkeitseinstellung ist dennoch auch bei sehr
schnellen Schaltvorgängen einsetzbar.
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Der
zweite Verfahrensschritt endet, wenn die Empfangs-Meßgröße unter
den aktuellen Wert der Hilfsschwellen abfällt. Damit beginnt der dritte
Verfahrensschritt c), auf der t-Achse mit III markiert. Die Hilfsschwelle
E1 folgt der Empfangs-Meßgröße zu höheren Werten hin, d.h. sie
steigt immer dann an, solange E1< E. Falls E < E1,
so bleibt die Hilfsschwelle E1 konstant
auf ihrem bisher höchsten
Wert. Analog folgt die Hilfsschwelle E2 der
Empfangs-Meßgröße zu niedrigeren
Werten hin, d.h. sie sinkt immer dann, solange E2 > E. Falls E > E2 ,
so bleibt die Hilfsschwelle E2 konstant
auf ihrem bisher niedrigsten Wert. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahren zur Empfindlichkeitseinstellung müssen dem Sensor hier nicht
die Zustände "Objekt vorhanden" und "Objekt nicht vorhanden" separat vorgelegt
werden und jeweils so lange dauern, bis die Hilfsschwellen der (konstanten)
Empfangs-Meßgröße gefolgt
sind und dessen Wert eingenommen haben.
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Der
dritte Verfahrensschritt wird vorzugsweise dann beendet, wenn die
Hilfsschwellen E1 und E2 sich
nicht mehr verändern,
d.h. den Wert der maximalen bzw. minimalen Empfangs-Meßgröße angenommen
haben. Die Dauer des dritten Verfahrensschritts hängt von
der Dauer der Zustände "Objekt vorhanden" und "nicht vorhanden" und der Anstiegs- bzw.
Abfallzeitkonstanten der Hilfsschwellen ab und sollte daher an diese
Parameter angepaßt
sein. In dem hier gezeigten Beispiel wird der Endwert der unteren
Hilfsschwelle E2 schon in der zweiten Phase "Objekt nicht vorhanden" nach Beginn des
dritten Verfahrensschritts erreicht, während der Endwert der oberen
Hilfsschwelle E1 erst in der dritten Phase "Objekt vorhanden" eingenommen wird.
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Im
vierten Verfahrensschritt d), auf der t-Achse mit IV markiert, wird
die Schaltschwelle S auf den Mittelwert aus oberer und unterer Hilfsschwelle
gesetzt. Vorzugsweise ist dies der Mittelwert aus minimaler und
maximaler Empfangs-Meßgröße. In diesem
Fall schaltet der Sensor, wenn die Empfangs-Meßgröße die Schaltschwelle überschreitet, d.h.
wenn sich das Objekt dem Sensor nähert, jedoch noch nicht vollständig in
dessen Einflußbereich
gelangt ist. Der Sensor wird so sicher jedes Objekt detektieren,
auch wenn die entsprechende maximale Empfangs-Meßgröße unterhalb der in der Einlernphase
gemessenen maximalen Empfangs-Meßgröße liegt, mit deren Hilfe die
Schaltschwelle eingestellt wurde.