DE202012102470U1

DE202012102470U1 - Annäherungsschalter

Info

Publication number: DE202012102470U1
Application number: DE201220102470
Authority: DE
Original assignee: Weber electronic GmbH
Current assignee: HANNELORE WEBER, DE; WEBER, HANNELORE, DE
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-08-06
Anticipated expiration: 2022-07-05

Abstract

Annäherungsschalter mit einer Sensoreinheit (1) umfassend einen Hallsensor (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in einem Gehäuse (7) integriert ist, welches zumindest näherungsweise einem standardisierten Schappschalter-Gehäuse (7) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Annäherungsschalter.
Derartige Annäherungsschalter werden in unterschiedlichen Ausführungsformen in einer Vielzahl von Applikationen eingesetzt. Generell besteht die Funktion eines Annäherungsschalters darin, dass mit diesem die Annäherung eines Objekts an diesen Annäherungsschalter erfasst und gemeldet wird.
Eine weit verbreitete Ausführungsform derartiger Sensoren sind mechanische Annäherungsschalter in Form von Schappschaltern. Bei einem Schappschalter ist als mechanisches Sensorelement ein Schalter vorgesehen, der aus einer Ruheposition durch ein sich annäherndes Objekt in eine Schaltposition gedrückt wird. Der Schappschalter weist eine elektronische Auswertung auf, in welcher die unterschiedlichen Schaltzustände des mechanischen Schalters in ein binäres Schaltsignal umgesetzt werden. Die Komponenten des mechanisch arbeitenden Schappschalters sind in einem standardisierten Gehäuse untergebracht. Die Spezifikation dieses Gehäuses ist in der Norm DIN 41635 A festgelegt.
Weiterhin sind auch berührungslos arbeitende Annäherungsschalter bekannt. Beispielsweise können derartige Annäherungsschalter einen Hallsensor als Sensorelement aufweisen. Vorteilhaft bei derartigen berührungslos arbeitenden Annäherungsschaltern ist, dass auf verschleißanfällige mechanische Schaltelemente verzichtet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Annäherungsschalter bereitzustellen, welcher bei konstruktiv geringem Aufwand eine hohe Funktionalität aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Annäherungsschalter mit einer Sensoreinheit umfasst einen Hallsensor. Die Steuereinheit ist in einem Gehäuse integriert, welches zumindest näherungsweise einem standardisierten Schappschalter-Gehäuse entspricht.
Ein erster Vorteil des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters besteht darin, dass dieser berührungslos arbeitet und keine verschleißanfälligen mechanischen Schaltelemente benötigt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters besteht darin, dass die Sensoreinheit mit dem Hallsensor in einem einem Schappschalter-Gehäuse entsprechenden Gehäuse integriert wird. Damit weist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters dieselbe Form und Größe wie ein bekanntes Schappschalter-Gehäuse auf. Dies bringt als wesentlichen Vorteil mit sich, dass der erfindungsgemäße Annäherungsschalter dieselbe mechanische Schnittstelle wie ein bekannter Schappschalter aufweist, so dass für beide Sensoren die selben Einbaubedingungen gegeben sind. Damit kann in bestehenden Applikationen ein mechanisch arbeitender Schappschalter ohne konstruktive Änderungen durch einen berührungslos arbeitenden Annäherungsschalters ersetzt werden. Dies bedeutet einen wesentlichen Vorteil für den Anwender, da er seine vorhandenen Einbaubedingungen in einer Applikationsumgebung wahlweise für einen Schappschalter oder den erfindungsgemäßen Annäherungsschalter nutzen kann.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße Annäherungsschalter durch die Integration der Sensoreinheit in einem kompakten Schappschalter-Gehäuse einfach handhabbar ist.
Schließlich ist vorteilhaft, dass durch die Verwendung eines standardisierten, gemäß der Norm DIN 41635 A normierten Gehäuses eine mechanische Schnittstelle ausgebildet ist, die eine breite Maßtakzeptanz besitzt.
Besonders vorteilhaft besteht das Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff.
Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters kann somit rationell und kostengünstig in Form von Kunststoff-Spritzgussteilen gefertigt werden. Wesentlich hierbei ist, dass hierzu ein elektrisch nicht leitfähiger Kunststoff verwendet wird, so dass das Gehäuse die Sensorfunktion des Hallsensors nicht beeinträchtigt.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass das Gehäuse eine dichte Kapselung für die Sensoreinheit bildet.
Damit schützt das Gehäuse die Sensoreinheit gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit, wodurch gewährleitet ist, dass der Annäherungsschalter auch in rauen Einsatzumgebungen fehlerfrei arbeitet.
Die Ausbildung einer direkten Kapselung stellt einen wesentlichen Vorteil und vorzugsweise den einzigen konstruktiven Unterschied zu bekannten Schappschalter-Gehäusen dar. Bei einem Schappschalter muss zwingend eine Öffnung im Gehäuse vorgesehen sein, durch welche der mechanische Schalter als bewegliches Teil aus dem Innenraum des Schappschalters nach außen geführt wird. Dies ist deshalb notwendig, da der mechanische Schalter zur Objektdetektion mit dem jeweiligen Objekt in Kontakt kommen muss. Aufgrund der im Schappschalter-Gehäuse vorhandenen Öffnung und aufgrund der Tatsache, dass der mechanische Schalter beweglich in der Öffnung gelagert sein muss, besteht bei derartigen Schappschaltern generell die Gefahr eines Eindringens von Staub, Feuchtigkeit und dergleichen. Dieser Nachteil wird bei dem Gehäuse des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters generell vermieden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse ein standardisiertes Lochbild von Befestigungslöchern aufweist, wobei vorteilhaft die Befestigungslöcher die einzigen Befestigungsmittel am Gehäuse bilden.
Der konstruktive Aufwand für die Befestigung des Annäherungsschalters kann somit äußerst gering gehalten werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Lochbild der Befestigungslöcher exakt den genormten Befestigungslöchern bekannter Schappschalter entspricht, so dass bei Installation des Annäherungsschalters in unterschiedliche Applikationen für Schappschalter vorgesehene Einbaukonstruktionen ohne jegliche konstruktiven Änderungen übernommen werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenseite des Gehäuses im Bereich einer aktiven Fläche, hinter welcher der Hallsensor angeordnet ist, optisch hervorgehoben.
Insbesondere ist die Außenseite des Gehäuses im Bereich der aktiven Fläche farblich hervorgehoben.
Alternativ könnte die Hervorhebung auch durch eine bestimmte Oberflächenstrukturierung realisiert werden.
Durch die Hervorhebung der aktiven Fläche werden fehlerhafte Einbauten des Annäherungsschalters in den jeweiligen Applikationen auf einfache Weise vermieden. Der Anwender erkennt die aktive Fläche des Annäherungsschalters anhand der Hervorhebung sofort und kann darin den Annäherungsschalter so einbauen, dass die aktive Fläche den zu detektierenden Objekten zugewandt ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoreinheit eine Rechnereinheit auf, in welcher in Abhängigkeit der Signale des Hallsensors ein binäres Schaltsignal generiert wird, welches über einen Schaltausgang ausgegeben wird.
Weiterhin weist die Sensoreinheit einen elektrischen Anschluss zum Anschluss an eine externe Einheit auf, wobei bevorzugt der elektrische Anschluss als Kabelanschluss ausgebildet ist.
Schließlich weist die Sensoreinheit eine Platine auf, auf welcher der Hallsensor und die Rechnereinheit angeordnet sind, und an welcher ein Kabel angeschlossen ist.
Die so ausgebildete Sensoreinheit besteht somit aus einer geringen Anzahl an elektronischen Bauteilen und ist daher einfach und kostengünstig herstellbar. Weiterhin wird mit der Sensoreinheit eine schnelle und zuverlässige Objektdetektion ermöglicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Schematische Darstellung der Sensoreinheit des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters.
2: Draufsicht auf das Gehäuse des Annäherungsschalters.
3: Seitenansicht des Gehäuses gemäß 2.
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 1 des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters. Die Sensoreinheit 1 umfasst eine Platine 2, auf welcher ein Hallsensor 3 als berührungslos arbeitendes Sensorelement angeordnet ist. Zudem ist auf der Platine 2 eine Rechnereinheit 4 in Form eines integrierten Schaltkreises angeordnet. Schließlich ist auf der Platine 2 ein Kabelanschluss 5 für ein Kabel 6 vorgesehen.
Mit dem Hallsensor 3 wird eine Annäherung eines Objekts an dem Annäherungsschalter 1 detektiert. Sobald sich ein Objekt bis auf einen Grenzabstand dem Annäherungsschalter genähert hat, generiert der Hallsensor 3 ein elektronisches Signal als Anwesenheitssignal für das Objekt. Die vom Hallsensor 3 generierten Signale werden der Rechnereinheit 4 zugeführt. In der Rechnereinheit 4 wird in Abhängigkeit der Signale des Hallsensors 3 ein binäres Schaltsignal generiert, dessen Schaltzustände angeben ob ein Objekt vorhanden ist. Dieses Schaltsignal wird über einen Schaltausgang des Annäherungsschalters ausgegeben.
Für den elektrischen Anschluss des Annäherungsschalters an eine externe Einheit ist ein Kabel 6 vorgesehen, das über den Kabelanschluss 5 mit der Platine 2 verbunden ist. Der Schaltausgang ist dann von Adern des Kabels 6 gebildet. Das vom Annäherungsschalter generierte Schaltsignal wird beispielsweise an eine externe Steuereinheit ausgegeben. Die Steuereinheit verarbeitet dann die Schaltsignale um Steuerungsvorgänge durchzuführen.
Die Sensoreinheit 1 des Annäherungsschalters ist in einem Gehäuse 7 integriert, das in den 2 und 3 dargestellt ist. Das Gehäuse 7 entspricht nahezu identisch einem gemäß der Norm DIN 41635A genormten, das heißt standardisierten Schappschalter-Gehäuse.
Das Gehäuse 7 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Kontur auf. Geringfügige Abweichungen von der Quaderform ergeben sich lediglich durch Abrundungen in den Eckbereichen des Gehäuses 7. Im vorliegenden Fall beträgt die Länge L des Gehäuses 28 mm, dessen Bereite B beträgt B = 16 mm und dessen Höhe beträgt H = 10,5 mm.
Das die Oberseite bildende Teil des Gehäuses 7 bildet einen Deckel 7a aus, der auf den restlichen Teil des Gehäuses 7, welches einen einstückigen Grundkörper ausbildet, aufgesetzt und an diesem durch Verschweißen oder Verkleben befestigt wird.
Das Gehäuse 7 umschließt einen Hohlraum, in welchem die Sensoreinheit 1 eingesetzt wird. Das Kabel 6 ist durch einen Durchbruch in einer Seitenwand des Gehäuses 7 geführt. Die Nahtstelle zwischen Gehäuse 7 und Kabel 6 ist abgedichtet.
Das Gehäuse 7 besteht aus nicht leitendem Kunststoff, so dass dadurch die Sensorfunktion des innerhalb des Gehäuses 7 liegenden Hallsensors 3 nicht beeinträchtigt wird. Der Deckel 7a und der Grundkörper des Gehäuses 7 bestehen aus Kunststoff-Spritzgussteilen.
Das Gehäuse 7 bildet eine geschlossene Kapselung für die Sensoreinheit 1, das heißt das Gehäuse 7 schützt die Sensoreinheit 1 gegen Eindringen von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und dergleichen. Bevorzugt weist der Annäherungsschalter eine Schutzart IP 44 nach DIN EN 60529 auf.
Im vorliegenden Fall ist die Sensoreinheit 1 so in den Innenraum des Gehäuses 7 eingebaut, dass der Hallsensor 3 dicht hinter der Unterseite des Gehäuses 7 liegt. Damit bildet die Unterseite des Gehäuses 7 eine aktive Fläche 7b des Annäherungsschalters, da dort der Hallsensor 3 angeordnet ist und somit nur Objekte in diesem Bereich detektiert werden können. Bei Einsatz des Annäherungsschalters in einer Applikation muss daher der Annäherungsschalter so angebracht werden, dass diese aktive Fläche 7b den zu detektierenden Objekten zugewandt ist. Um einen fehlerfreien Einbau des Annäherungsschalters zu gewährleisten, ist die aktive Fläche 7b gegenüber dem Rest des Gehäuses 7 hervorgehoben durch eine spezifische Farbgebung, die sich von der Farbe des restlichen Gehäuses 7 unterscheidet.
An der Oberseite des Gehäuses 7 befindet sich eine Anzeigeeinheit in Form einer Leuchtdiode 8. Mit der Leuchtdiode 8 wird der aktuelle Schaltzustand des Schaltsignals angezeigt. Prinzipiell kann die Leuchtdiode 8 zusätzlich auch als Stör- oder Warnmelder genutzt werden.
Das Gehäuse 7 des Annäherungsschalters wird von zwei Befestigungslöchern 9 durchsetzt, die die einzigen Befestigungsmittel des Gehäuses 7 zur Befestigung des Annäherungsschalters an einer Aufnahme darstellen. Die Befestigungslöcher 9 sind identisch ausgebildet und verlaufen parallel zueinander. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, sind die Befestigungslöcher 9 diagonal an gegenüberliegenden Eckbereichen des Gehäuses 7 angeordnet. Das Lochbild der Befestigungslöcher 9 entspricht dem in der Norm DIN 41635 A definierten Standard.
Zur Befestigung des Annäherungsschalters werden durch die Befestigungslöcher 9 Befestigungsschrauben oder dergleichen geführt, die dann an einer Aufnahme befestigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Sensoreinheit
2: Platine
3: Hallsenor
4: Rechnereinheit
5: Kabelanschluss
6: Kabel
7: Gehäuse
7a: Deckel
7b: Fläche
8: Leuchtdiode
9: Befestigungsloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN 41635 A [0003]
Norm DIN 41635 A [0011]
Norm DIN 41635A [0034]
DIN EN 60529 [0039]
Norm DIN 41635 A [0042]

Claims

Annäherungsschalter mit einer Sensoreinheit (1) umfassend einen Hallsensor (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in einem Gehäuse (7) integriert ist, welches zumindest näherungsweise einem standardisierten Schappschalter-Gehäuse (7) entspricht.
Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff besteht.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) eine dichte Kapselung für die Sensoreinheit (1) bildet.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) eine im Wesentlichen quaderförmige Außenkontur aufweist.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) ein standardisiertes Lochbild von Befestigungslöchern (9) aufweist.
Annäherungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (9) die einzigen Befestigungsmittel am Gehäuse (7) bilden.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (9) das Gehäuse (7) durchsetzen.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Befestigungslöcher (9) vorgesehen sind, die an diagonal gegenüberliegenden Ecken des Gehäuses (7) vorgesehen sind.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Gehäuses (7) im Bereich einer aktiven Fläche (7b), hinter welcher der Hallsensor (3) angeordnet ist, optisch hervorgehoben ist.
Annäherungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Gehäuses (7) im Bereich der aktiven Fläche (7b) farblich hervorgehoben ist.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) eine Rechnereinheit (4) aufweist, in welcher in Abhängigkeit der Signale des Hallsensors (3) ein binäres Schaltsignal generiert wird, welches über einen Schaltausgang ausgegeben wird.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) einen elektrischen Anschluss zum Anschluss an eine externe Einheit aufweist.
Annäherungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss als Kabelanschluss (5) ausgebildet ist.
Annäherungsschalter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) eine Platine (2) aufweist, auf welcher der Hallsensor (3) und die Rechnereinheit (4) angeordnet sind, und an welcher ein Kabel (6) angeschlossen ist.