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Die Erfindung betrifft eine Einstelleinheit für einen Sensor.
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Derartige Sensoren können beispielsweise als optische Sensoren, spezifisch als Lichttaster, ausgebildet sein, welche einen Lichtstrahlen emittierenden Sender und einen Lichtstrahlen empfangenden Empfänger aufweisen. Mit derartigen Sensoren erfolgt eine Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Zur Generierung eines binären Schaltsignals, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht, werden die Empfangssignale am Ausgang des Empfängers in einer Auswerteeinheit mit einem Schwellwert bewertet. Die Höhe des Schwellwerts definiert dabei die Empfindlichkeit des Sensors.
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Die Einstellung des Schwellwerts erfolgt in einem Einlernvorgang, der beispielsweise mit einer Taste an der Außenseite des Sensors gesteuert wird. Während des Einlernvorgangs kann sich ein Objekt in einer Solldistanz zum Sensor befinden, wobei diese mit den Lichtstrahlen des Senders detektiert wird. Die dabei am Empfänger registrierten Empfangssignale werden als Schwellwert übernommen.
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Nachteilig hierbei ist, dass eine manuelle Einstellung des Schwellwerts nicht möglich ist. Um diese manuelle Einstellung zu ermöglichen müssten weitere Einstellelemente, wie zum Beispiel weitere Tasten oder ein Potentiometer, vorgesehen sein. Nachteilig hierbei ist, dass mehrere Einstellelemente einen erheblichen Einbauraum beanspruchen, der bei Sensoren, die möglichst kleine Bauformen aufweisen, oft nicht vorhanden ist. Weiter ist nachteilig, dass die Bedienung unterschiedlicher Einstellelemente als umständlich empfunden wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einstelleinheit für einen Sensor bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionalität aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Einstelleinheit für einen Sensor. Die Einstelleinheit weist eine Taste, ein Potentiometer und ein Bedienelement auf, mittels dessen die Taste und das Potentiometer betätigbar sind.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, dass mit einem einzigen Bedienelement, das platzsparend an der Außenseite des Sensors angeordnet werden kann, eine Doppelfunktion dahingehend realisiert wird, dass mit diesem wahlweise eine Taste oder ein Potentiometer betätigt werden kann. Dadurch kann mit einer geringen Teileanzahl und damit mit einem geringen konstruktiven Aufwand vielfältige Möglichkeiten zur Einstellung von Sensorparametern bereitgestellt werden.
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Zur Einstellung von Sensorparametern kann dabei wahlweise entweder die Taste allein oder das Potentiometer allein betätigt werden. Weiterhin kann auch eine Kombination einer Betätigung der Taste und des Potentiometers zur Einstellung von Sensorparametern genutzt werden.
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Besonders vorteilhaft erfolgt mit der Einstelleinheit eine Einstellung der Empfindlichkeit des Sensors.
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Der Sensor kann dabei ein optischer Sensor mit einem Lichtstrahlen emittierenden Sender und einem Lichtstrahlen empfangenden Empfänger sein.
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Alternativ kann der Sensor ein Ultraschallsensor mit einem Ultraschallwellen emittierenden Sender und einem Ultraschallwellen empfangenden Empfänger sein.
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In beiden Fällen werden die Empfangssignale des Empfängers des Sensors mit einem Schwellwert bewertet. Der Schwellwert ist in einem Einlernvorgang durch Betätigen des Bedienelements einlernbar.
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Vorteilhaft kann der Einlernvorgang durch Betätigen der Taste ausgelöst werden. Dann kann das während des Einlernvorgangs erhaltene Empfangssignal bei Detektion eines Objekts in einer Solldistanz als erster grober Schwellwert übernommen werden, der dann mittels des Potentiometers feinjustiert wird. Alternativ kann die komplette Schwellwerteinstellung mit dem Potentiometer durchgeführt werden. Die so durchgeführte Empfindlichkeitseinstellung ist sehr bedienerfreundlich und kann zudem genau an die jeweilige Applikation angepasst werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung sind das Potentiometer durch Drehen des Bedienelements und die Taste durch Drücken des Bedienelements betätigbar.
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Das Drehen und Drücken des Bedienelements stellen zwei vollkommen verschiedene, vom Benutzer leicht auseinander zu haltende Bedienformen dar, so dass Verwechslungen der Betätigung der Taste einerseits und des Potentiometers andererseits mittels des Bedienelements mit hoher Sicherheit ausgeschlossen sind.
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Besonders vorteilhalft weist das Bedienelement eine Raststellung auf, in welcher die Taste durch Drücken des Bedienelements betätigbar ist.
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Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine exakte Bezugsposition des Bedienelements vorgegeben, in welcher die Betätigung der Taste durch Drücken des Bedienelements ermöglicht ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist das Bedienelement in Form eines Bedienknopfs ausgebildet, der an der Außenseite des Sensors bedienbar angeordnet ist.
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Das Bedienelement kann so platzsparend und einfach bedienbar am Sensor platziert werden. Zudem kann das so ausgebildete Bedienelement auch eine kleine Bauform aufweisen, ohne dass dessen Handhabbarkeit nennenswert eingeschränkt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Potentiometer und die Taste auf einer Leiterplatte fixiert, wobei insbesondere die Taste auf der Leiterplatte aufsitzend innerhalb des Potentiometers angeordnet ist.
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Dadurch wird eine kompakte Bauform der Einstelleinheit erhalten.
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Besonders vorteilhaft ist das Potentiometer ein digitales Potentiometer, das über eine Rechnereinheit angesteuert ist. Das digitale Potentiometer ist in Abhängigkeit von Signalen eines Inkrementalgebers, welche der Rechnereinheit zugeführt sind, angesteuert. Die Schrittweite des digitalen Potentiometers pro Inkrement des Inkrementalgebers ist durch die Rechnereinheit vorgebbar.
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Durch die Parametriermöglichkeit der Schrittweite des digitalen Potentiometers über die Rechnereinheit kann diese an die Absolutgröße des einzustellenden Signals, insbesondere des die Empfindlichkeit des Sensors definierenden Schwellwerts, applikationsspezifisch angepasst werden.
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Eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Inkrementalgeber auf der Leiterplatte angeordnete metallische Kontaktflächen aufweist. Die ersten Kontaktflächen sind äquidistant zueinander längs eines Kreises angeordnet. Eine zweite Kontaktfläche ist im Zentrum dieses Kreises angeordnet. Ein Schleifkontakt wird in Kontakt jeweils mit einer ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche gebracht.
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Der Inkrementalgeber kann somit platzsparend mit dem digitalen Potentiometer und der Taste auf der Leiterplatte integriert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Schematische Darstellung eines optischen Sensors
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2: Darstellung der Komponenten einer ersten Ausführungsform einer Einstelleinheit für den optischen Sensor gemäß 1
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3: Darstellung der Komponenten eines Inkrementalgebers als Variante der Einstelleinheit gemäß 2
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4: Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Einstelleinheit.
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5: Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Einstellstelleinheit.
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines Sensors, der im vorliegenden Fall als optischer Sensor ausgebildet ist. Der optische Sensor bildet im vorliegenden Fall einen Lichttaster 1, dessen Komponenten in einem Gehäuse 2 integriert sind. Der Lichttaster 1 weist einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfänger 6 auf. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit 7 zur Steuerung des Senders 4 und zur Auswertung der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers 6 vorgesehen.
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Mit dem Lichttaster 1 erfolgt eine Detektion von Objekten 8 in einem Überwachungsbereich. Die Sendelichtstrahlen 3 des Senders 4 werden durch ein Fenster 9 im Gehäuse 2 geführt, treffen auf das Objekt 8 und werden als Empfangslichtstrahlen 5 durch das Fenster 9 zum Empfänger 6 zurückreflektiert. In der Auswerteeinheit 7 werden die Empfangssignale des Empfängers 6 zur Generierung eines Schaltsignals mit einem Schwellwert bewertet. Liegt das Empfangssignal oberhalb des Schwellwerts, nimmt das Schaltsignal den Schaltzustand „Objekt erkannt” ein, liegt das Empfangssignal unterhalb des Schwellwerts, nimmt das Schaltsignal den Schaltzustand „freier Überwachungsbereich” ein.
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In der Wand des Gehäuses 2 ist ein Bedienelement 10 in Form eines Bedienknopfs so gelagert, dass er von einer Bedienperson betätigt werden kann. Das Bedienelement 10 ist ein Bestandteil einer Einstelleinheit 11, deren Komponenten in 2 dargestellt sind. Die Einstelleinheit 11 dient zur Einstellung der Empfindlichkeit des Lichttasters 1.
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Die Einstelleinheit 11 weist als weitere Komponenten ein Potentiometer 12 und eine Taste 13 auf, welche gemeinsam auf einer Leiterplatte 14 gelagert sind. Das Potentiometer 12 sitzt mit einem Sockel 15 auf der Leiterplatte 14 auf, die Taste 13 liegt unterhalb des Potentiometers 12 im Innenbereich des Sockels 15. Das Bedienelement 10 weist an seiner Unterseite einen Schliff 10a auf, der in Kontakt mit dem Potentiometer 12 ist und der in Kontakt mit der Taste 13 gebracht werden kann.
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3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 2 für den Fall, dass das Potentiometer 12 als digitales Potentiometer ausgebildet ist. Als weitere Komponente der Einstelleinheit 11 sind auf der Leiterplatte 14 ein Microcontroller 16 sowie ein Inkrementalgeber 17, vorgesehen. Der Inkrementalgeber 17 weist erste metallische Kontaktflächen 18 auf, die äquidistant, durch einen Abstand x voneinander längs eines Kreises angeordnet sind. Im Zentrum des Kreises ist eine ringförmige zweite metallische Kontaktfläche 19 vorgesehen. Sowohl die ersten Kontaktflächen 18 als auch die zweiten Kontaktflächen 19 sind auf der Leiterplatte 14 angeordnet. Die ersten Kontaktflächen 18 liegen auf einem ersten Potential, die zweiten Kontaktflächen 19 liegen auf einem zweiten Potential. Der Inkrementalgeber 17 weist weiterhin einen Schleifkontakt 20 aus metallischem Material auf, der immer nur eine erste Kontaktfläche 18 mit der zweiten Kontaktfläche 19 leitend verbindet. Der Schleifring ist bezüglich einer durch den Mittelpunkt des Kreises verlaufenden Drehachse drehbar gelagert. Je nach Drehposition und Drehrichtung überstreicht der Schleifkontakt 20 eine bestimmte Folge von ersten Kontaktflächen 18. Die dadurch generierten Inkrementalgebersignale, die auch die Drehrichtung des Schleifkontakts 20 liefern, werden in den Microcontroller 16 eingegeben und dort ausgewertet um das digitale Potentiometer anzusteuern.
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Mit dem Bedienelement 10 gemäß 2 kann sowohl die Taste 13 als auch das Potentiometer 12, insbesondere das digitale Potentiometer betätigt werden. Dabei wird durch Drehen des Bedienelements 10 das Potentiometer 12 betätigt, während durch Drücken des Bedienelements 10 die Taste 13 betätigt wird. Vorzugsweise weist das Bedienelement 10 eine Raststellung auf, so dass dann nur in dieser Raststellung das Bedienelement 10 zur Betätigung der Taste 13 gedrückt werden kann.
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Bei Drehen des Bedienelements 10 wird das Potentiometer 12 betätigt, oder im Fall von 3 der Schleifkontakt 20 des Inkrementalgebers 17 gedreht. Die dadurch generierten Inkrementalgebersignale werden im Microcontroller 16 in Steuersignale für das digitale Potentiometer umgesetzt. Dabei wird im Microcontroller 16 pro Inkrement des Inkrementalgebers 17 eine bestimmte Schrittweite, mit der das digitale Potentiometer weitergeschaltet wird, vorgegeben. Diese Schrittweite ist ein applikationsspezifisch einstellbarer Parameter im Microcontroller 16.
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Die so ausgebildete Einstelleinheit 11 bietet verschiedene Möglichkeiten einer Parametereinstellung, insbesondere einer Empfindlichkeitseinstellung eines Sensors, im vorliegenden Fall des Lichttasters 1 gemäß 1. Dabei können entweder die Taste 13 oder das digitale Potentiometer 12 jeweils alleine oder in Kombination zur Parametereinstellung verwendet werden.
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Ein Beispiel hierfür ist die Empfindlichkeitseinstellung des Lichttasters 1 während eines Einlernvorgangs. Der Einlernvorgang wird dadurch gestartet, dass die Taste 13 durch Drücken des Bedienelements 10 betätigt wird.
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Die Empfindlichkeit des Lichttasters 1 wird durch die Lage des Schwellwerts, mit dem die Empfangssignale während des auf den Einlernvorgang folgenden Arbeitsbetriebs des Lichttasters 1 bewertet werden, definiert.
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Während des Einlernvorgangs kann der Schwellwert dadurch festgelegt werden, dass ein in einer vorgegebenen Tastweite, das heißt Solldistanz vom Lichttaster 1 liegendes Objekt 8 detektiert wird. Das dabei registrierte Empfangssignal wird zunächst als Schwellwert übernommen. Mit dem digitalen Potentiometer 12 kann dann eine Feinjustage des Schwellwerts erfolgen. Hierzu wird das Bedienelement 10 gedreht, wodurch das digitale Potentiometer 12 und damit der Schwellwert verstellt wird. Alternativ kann während des Einlernvorgangs auch der Schwellwert allein durch Betätigen des digitalen Potentiometers 12 vorgegeben werden.
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4 zeigte eine erste Variante der Ausführungsform der Einstelleinheit gemäß 2. Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind das Bedienelement 10 und das Potentiometer 12 an der Oberseite der Leiterplatte 14 angeordnet. Die Taste 13 dagegen ist an der Unterseite der Leiterplatte 14 angeordnet und sitzt auf einem Gegenlager 21 auf. Bei dieser Ausführungsform kann besonders vorteilhaft eine flexible Leiterplatte 14 vorgesehen sein, die geeignet so gefaltet wird, dass das Potentiometer 12 und die Taste 13 Rücken an Rücken an der Leiterplatte 14 liegen. Die Betätigung des Potentiometers 12 erfolgt wieder durch Drehen des Bedienelements 10. Bei Drücken auf das Bedienelement 10 wird die Druckkraft über die Leiterplatte 14 auf die Taste 13 weitergegeben, wodurch diese betätigt wird.
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5 zeigt eine zweite Variante der Ausführungsform der Einstelleinheit gemäß 2. In diesem Fall sitzen das Potentiometer 12 und die Taste 13 nebeneinander liegend auf der Leiterplatte 14 auf. Die Drehachse des Bedienelements 10 fällt mit der Längsachse des Potentiometers 12 zusammen. Am Kopf des Bedienelements 10 ist ein breiter Bedienring 22 vorgesehen. Wiederum wird durch Drehen des Bedienelements 10 das Potentiometer 12 betätigt. Die Taste 13 wird durch Drücken auf das Bedienelement 10 dadurch betätigt, dass der Bedienring 22 gegen die Taste 13 drückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichttaster
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sendelichtstrahlen
- 4
- Sender
- 5
- Empfangslichtstrahlen
- 6
- Empfänger
- 7
- Auswerteeinheit
- 8
- Objekt
- 9
- Fenster
- 10
- Bedienelement
- 11
- Einstelleinheit
- 12
- Potentiometer
- 13
- Taste
- 14
- Leiterplatte
- 15
- Sockel
- 16
- Microcontroller
- 17
- Inkrementalgeber
- 18
- erste Kontaktfläche
- 19
- zweite Kontaktfläche
- 20
- Schleifkontakt
- 21
- Gegenlager
- 22
- Bedienring
