DE2107145A1 - Induktiver Annäherungsschalter - Google Patents

Description

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STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG
Stuttgart

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Induktiver Annäherungsschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktiven Annäherungsschalter mit einem Oszillator zum berührungslosen Btfaarenund Messen von elektrisch leitenden und/ oder ferromagnetischen Materialien, mit einer der Oszillatorstufe nachgeschalteten Schalt- und Verstärkerstufe.

Derartige Annäherungssohalter arbeiten so, dass das Feld des Oszillators durch einen vorbeigeführten Gegenstand aus Eisen oder dergleichen bedämpft wird. Bei einer bestimmten Bedämpfung reisSt schliesslich die Oszillatorschwingung ab. Die nachgeschaltete Schalt- und Verstärkerstufe erzeugt aus dem Ausbleiben der Oszillatorschwingung ein sprungförmiges Ausgangssignal. Ob die Oszillatorschwingung durch die Bedämpfung mittels eines in das Feld des Oszillators gebrachten Gegenstandes abriss oder weil eine Störung im Oszillator auftrat, ist bisher ohne genaue Untersuchung nicht möglich festzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Annäherungsschalter so auszubilden, dass die Funktion der Schaltung von efciem ftmei Ort überprüfbar ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Dämpfungsstufe zur Beeinflussung der Oszillatorstufe vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich leicht eine gezielte Bedämpfung des Oszillators erreichen, der Schaltpunkt einstellen und die Funktion des Annäherungsechalters durch die willkürlich einechaltbare Dämpfung kontrollieren.

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Vorteilhaft ist auch, dass die Dämpfungsstufe nur aus einem Transistor und Widerständen besteht und dass sie an die Rückkopplungswicklung des Oszillators angeschlossen ist.

Hierdurch lässt sich die Dämpfungsstufe ohne grossen Aufwand verwirklichen. Verwendet man als Transistor einen Feldeffekttransistor* so lassen sich die Schaltpunkte des Annäherungsschalters leicht einstellen und Annäherungsschalter mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten herstellen. Auch können Grunddämpfungen vorgesehen werden und so aus den vorbeigeführen Gegenständen eine Auswahl getroffen werden. Ausserdem lassen sich durch diese Schaltungsweise Hochfrequenzverseuchungen auf der Steuerleitung der Dämpfungsstufe vermeiden.

Günstig ist auch, wenn der Eingang der Dämpfungsstufe mit dem Ausgang der Schalt- und Verstärkerstufe über einen Regelverstärker verbunden ist. Hierbei ist die Schwingamplitude konstant und die Spannungsänderung zwischen dem Eingang der Dämpfungsstufe und dem Nullpotential ist ein MaB für die Dämpfungsänderung. Dadurch ist der Schalter auch einsetzbar für die Leitwert- oder Dickenmessung.

Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Annäherungsschalters; Fig. 2 eine ausgeführte Schaltung des Annäherungsschalters

und
Fig. 5 einen Annäherungsschalter Bit einem angeschlossenen Regelverstärker.

Der in Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Annäherungsschalter besteht aus einer Oszillatorstufe 1, deren Induktivität 5 durch einen vorbeigeführten Gegenstand aus Eisen oder dergleichen beeinflusst werden kann, einer nachgeschalteten Schalt- und Verstärkerstufe 3 sowie einer die Oszillatorstufe 1 beeinflussenden Dämpfungsstuf« 4. Wird

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an der Induktivität 5 der Oszillatorstufe 1 ein Gegenstand vorbeigeführt, so erfolgt bei genügend grosser Dämpfung des Oszillators ein Abreissen der Oszillatorschwingung. Daraufhin schaltet die Schalt- und Verstärkerstufe > durch und an der Ausgangskiemme 6 dieser Stufe erscheint ein Signalsprung.

Soll der Annäherungsschalter überprüft werden, so wird in die Eingangsklemme 7 der Dämpfungsstufe 4 ein Steuergleichstrom eingespeist. Dadurch wird die Induktivität des Oszillators der Oszillatorstufe 1 bedämpft und es erscheint ebenfalls, sofern der Annäherungsschalter in Ordnung ist, an der Ausgangsklemme 6 ein Signalsprung.

In Fig. 2 ist eine ausgeführte Schaltung für den in Fig. 1 beschriebenen Annäherungsschalter angegeben. An den Klemmen

8 und 9 liegt die Betriebsspannung, 0 Volt bzw. +U. Zur Siebung der Betriebsspannung ist zwischen die Klemmen 8 und

9 ein Kondensator Cl geschaltet. Der Oszillator ist als induktive Dreipunktschaltung aufgebaut, wodurch sich eine einfache Spulenausführung ergibt. Die Induktivität 5» die mit C4 den Schwingkreis bildet, weist daher drei Anschlüsse auf. Der erste ist über C? an die Basis des Transistors T3 der Oszillatorstufe 1 angeschaltet und gleichzeitig direkt an die Basis des Transistors Tl der Schaltstufe 3 und ausserdem über den Widerstand R4 an den Kollektor von T2. Der zweite Anschluss ist mit der Leitung

10 verbunden, die die Betriebsspannung zuführt. Der dritte Anschluss ist mit dem kollektor von T3 verbunden. Die Oszillatorschaltung weist weiterhin noch einen Widerstand R7 in der Emitterleitung des Transistors T? zur Stabilisierung auf, sowie einen Spannungsteller, bestehend aus den Widerständen R5 und r6, zur Einstellung der Vorspannung des Transistors T3-

Der Emitter des Transistors Tl in der Schalt- und Verstärkerstufe 3 ist über einen niederohmigen Widerstand Rl mit der

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Leitung Io verbunden. Der Kollektor des Transistors Tl ist mit der Ausgangsklemme 6 verbunden. Zur Siebung des Ausgangssignals ist zwischen dem Kollektor von Tl und Null (Klemme 8) der Kondensator C2 geschaltet.

Die Därapfungsstufe 4 besteht aus einem Transistor T2 und drei Widerständen R2, R3 und r4. Der Emitter des Transistors T2 liegt direkt an der Leitung Io. An die Basis ist ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R2 und R3 angeschaltet, der einerseits an die Leitung Io und andererseits an die Eingangsklemme 7 angeschlossen ist. Durch Anlegen

P einer Steuergleiehspannung an die Eingangsklemme 7 kann der Transistor T2 der Dämpfungsstufe 4 mehr oder weniger leitend gemacht werden. Er kann also auch als elektronischer Schalter verwendet werden. Die vor der Eingangsklemme 7 liegende Steuerleitung kann beliebig lang gemacht werden, so dass der induktive Annäherungsschalter auch von einem fernen Ort aus überprüft werden kann. Hierbei muss nur die Bedingung erfüllt sein, dass an der Eingangsklemme 7 eine ausreichende Steuergleiehspannung vorhanden ist. Der Kollektor des Transistors T2 zieht dann über den Widerstand R4 mehr oder weniger Strom aus der Oszxllatorstufe 1 und bedämpft dadurch den Schwingkreis. Bei genügender Bedämpfung reissen die Schwin-

. gungen des Oszillators ab und an der Ausgangsklemme 6 der Schalt- und Verstärkerstufe 3 erscheint ein Sprungsignal.

Ersetzt man den Transistor T2 durch einen Feldeffekttransistor, dann lässt sich die Oszillatorstufe 1 auch über eine Steuerspannung bedampfen, wenn der Peldeffekttransitor als veränderbarer Widerstand betrieben wird. Hierdurch wird die Schaltung weiter vereinfacht und die Ansprechschwellen des Annäherungsschalters genau einstellbar.

Weiterhin kann die Dämpfungsstufe 4 so ausgebildet sein, dass die Dämpfung in zwei Stufen eingeschaltet wird." In der

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ersten Stufe, eine sehwache Dämpfung ist eingeschaltet, darf die Schwingung des Oszillators noch nicht abreissen. In der zweiten Stufe, mit der stärkeren Dämpfung, muss die Schwingung abreissen und ein Signal am Ausgang 6 erscheinen. Die Schaltung der Dämpfungsstufe 4 ist dann aus zwei Transistoren oder aus einem Feldeffekttransistor aufzubauen.

Verbindet man die Ausgangsklemme 6 über einen Regelverstärker 11 mit der Eingangsklemme 7, so lässt sich eine konstante Schwingamplitude der Oszillatorstufe 1 einstellen (Fig. 3). Eventuelle Dämpfungsänderungen werden hierbei ausgeglichen. Dabei ist die Spannungsänderung zwischen der Eingangsklemme 7 und dem Nullpotential (Klemme 8) ein Maß für die Dämpfungsänderung. Diese Schaltungsvariante lässt sieh für eine Leitwert- oder Dickenmessung ausnutzen.

5 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit 3 Figuren

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   .Induktiver Annäherungsschalter mit einem Oszillator zum berUhrungslosen Erfassen und Messen von elektrisch leitenden und/oder ferromagnetisehen Materialien, alt einer der Oszillatorstufe nachgeschalteten Schalt- und Verstärkerstufe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungsstufe (4) zur Beeinflussung der Oszillatorstufe (1) vorgesehen ist.
2. 2. Induktiver Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsstufe (4) aus einem Transistor (T2) und Widerständen (R2, 10, R4) besteht.
3. 3. Induktiver Annäherungssehalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsstufe (4) an die Rückkopplungswicklung der Induktivität (5) angeschlossen ist.

   % Induktiver Annäherungsschalter nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (T2) in der Dämpfungsstufe (4) ein Feldeffekttransistor ist.

   5· Induktiver Annäherungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der Dämpfungsstufe (4) mit dem Ausgang der Schalt- und Verstärkerstufe (3) über einen Regelverstärker (11) verbunden ist.