DE2112521A1 - Electronic command generator - Google Patents
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- DE2112521A1 DE2112521A1 DE19712112521 DE2112521A DE2112521A1 DE 2112521 A1 DE2112521 A1 DE 2112521A1 DE 19712112521 DE19712112521 DE 19712112521 DE 2112521 A DE2112521 A DE 2112521A DE 2112521 A1 DE2112521 A1 DE 2112521A1
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Description
Zur Auslösung von Arbeitsvorgängen an Maschinen und Fertigungseinrichtungen werden häufig manuell zu bedienende Tasten benötigt, die einen oder mehrere elektrische Kontakte betätigen. Besondere Vorsicht ist dort geboten, wo der Arbeitstakt der Maschine für die bedienende Person gefährlich werden kann, z.B. an Schneidemaschinen für Papier und andere Materialien, oder auch an Stanzen und Pressen. Maschinen und Fertigungseinrichtungen, die bei ihrem Arbeitszyklus einen "gefährlichen Takt" aufweisen» müssen deshalb mit einer besonderen Sicherheitseinrichtung versehen sein. Hervorzuheben ist hier die "Zweihandeinrückung" an Stanzen und Pressen, sowie die Absicherung von Pressen mit sogenannten "Lichtvorhängen", z.B. nach OBP 1221927. Mit Lichtvorhang geschützte Pressen werden häufig mit einer zusätzlichen Tippschaltung ausgelöst.To trigger work processes on machines and production facilities, manually operated buttons are often required. that operate one or more electrical contacts. Particular care is required where the work cycle of the machine is can be dangerous for the operator, e.g. on cutting machines for paper and other materials, or also on punching and pressing. Machines and production facilities that show a "dangerous cycle" in their work cycle » must therefore be provided with a special safety device. The "two-hand indentation" should be emphasized here Punching and pressing, as well as the protection of presses with so-called "light curtains", e.g. according to OBP 1221927. With light curtain protected presses are often provided with an additional Tip switching triggered.
Allen durch eine mechanische Bewegung auszulösenden Tasten oder auch Hebeln hängt der Nachteil an, daß solche Einrichtungen manipulierbar sind, sie also "betrogen" werden können. Durch die moistens übliche Arbeit im Akkordlohn wird dem Vorschub geleistet. Oft kanu mit geringem Aufwand die eigentlich von Hand auszuführende Bewegung, also die Betätigung von Taste oder Hebel, z.B. mittels einer Schnur auf einen FuD übertragen werden, wodurch dann schneller gearbeitet werden kann, bis bei elnor gewissen Ermüdungsphase der Unfall eintrifft. Ein solches Arbeiten ist zwar vorschriftswidrig, wird aber immer wieder praktiziert.All buttons or to be triggered by a mechanical movement levers also have the disadvantage that such devices can be manipulated, so they can be "cheated". Through the Most of the usual piece-rate work is done to advance payment. Often the canoe can be done by hand with little effort Movement, i.e. the actuation of a button or lever, e.g. by means of a cord, can be transferred to a FuD, which then makes it faster can be worked until at elnor a certain phase of fatigue Accident occurs. Such work is contrary to the regulations, but is practiced again and again.
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Ein weiterer Nachteil aller durch eine mechanische Bewegung betätigter Auslöseeinrichtungen besteht darin, daß zur Auslösung selbst Arbeitsaufwand notwendig ist, hierdurch ermüdet die bedienende Person. Zwar sind berührungslos arbeitende elektrische Tasten bekannt, die bei Annäherung einer Hand ein Ausgangssignal abgeben, diese berührungslos arbeitenden Tasten geben jedoch auch bei Annähern anderer Materialien, besonders von Metall ein Ausgangs* signal ab, können also wieder leicht manipuliert werden.Another disadvantage of all operated by a mechanical movement Triggering devices consists in the fact that work is required for triggering itself, as a result of which the operator becomes tired. It is true that they are non-contact electrical Known buttons that produce an output signal when a hand approaches but these non-contact keys also give an output when other materials, especially metal, come close * signal, can therefore be easily manipulated again.
Gegenstand der Erfindung 1st ein elektronischer Annäherungsschalter als Sicherheits-Befehlsgeber, der nur bei Annäherung einer Hand oder eines anderen menschlichen Körperteiles anspricht, nicht jedoch bei der Annäherung anderer Materialien, wie Metallen aller Art, Holz, Kunststoffen, Papier, Textilien, Leder, Glas etc. Um eine Betätigung von Hand zu erzwingen, muß der Einbau des Tasters konstruktiv nur so ausgebildet sein, daß er mit einem anderen Körperteil, z.B. dem Ellbogen oder Knie nicht erreicht werden kann, z.B. ist das durch Einbau in eine Mulde möglich.The invention relates to an electronic proximity switch as a safety command device that only works when a hand approaches or another part of the human body, but not when approaching other materials, such as metals of all kinds, wood, plastics, paper, textiles, leather, glass, etc. Um To force actuation by hand, the installation of the button only needs to be designed in such a way that it is connected to another Part of the body, e.g. the elbow or knee, cannot be reached, e.g. this is possible by installing it in a recess.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination eines induktiven und eines kapazitiven Tasters, deren Fiihlersysteme ineinandergeschachtelt sind und deren Felder sich durchdringen, zu einem "Hand-Taster" gelöst.This object is achieved by the combination of a inductive and a capacitive probe, whose sensor systems are nested and whose fields penetrate one another, solved to a "hand button".
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Ein. Induktiver Taster spricht beim Annähern aller metallischen Gegenstände an, die Ansprechentfernung ist von der Metallart, sowie von den Abmessungen des Metallteiles abhängig. Induktive Annäherungsechalter können sehr empfindlich und konstant aufgebaut werden.A. Inductive button speaks when approaching all metallic ones Objects on, the response distance is of the metal type, as well depends on the dimensions of the metal part. Inductive proximity switches can be designed to be very sensitive and constant.
Kapazitive Taster sprechen auf praktisch alle Materialien an. Die Ansprechpmpfindlichkeit ist stark von den Eigenschaften und den Abmessungen der angenäherten Materie abhängig. Die größte Aneprechentfernung wird bei elektrisch leitenden Körpern erreicht.Capacitive buttons respond to practically all materials. The sensitivity is strongly influenced by the properties and depending on the dimensions of the approximated matter. The greatest response distance is achieved with electrically conductive bodies.
Erfindungsgemäß werden bei dem kombinierten "Hand-Taster" die Fühlersysteme des induktiven - und kapazitiven Tasters so ineinandergeschachtelt, daß sich die Felder, also ein vorzugsweise magnetisches - und ein vorzugsweise elektrisches Wechsel— feld, durchdringen.According to the invention, in the combined "manual button" the Sensor systems of the inductive and capacitive buttons are nested in one another in such a way that the fields, that is, a preferably magnetic - and a preferably electrical alternation - field, penetrate.
Der kapazitive Taster muß dabei so unempfindlich. eingestellt wurden, daß or nur auf große, elektrisch leitende Körper an spricht, also y.B. bei Annäherung einer menschlichen Hand. Ein solcher kapazitiver Taster spricht bei der Annäherung von Metallteilen natürlich nuch an, nicht jedoch bei der Annäherung von Holz, Kunststoffen, Leder, Papier, Glas, Textilien etc. Das Fühler-system des kapnzi 1 iven Tasters ist gemäß dor Erfindung in das Fühlorsystem einos induktiven Tasters eingobaut, der seinerseitsThe capacitive button must be so insensitive. have been set so that or only responds to large, electrically conductive bodies, i.e. yB when a human hand approaches. Such a capacitive button naturally responds to the approach of metal parts, but not to the approach of wood, plastics, leather, paper, glass, textiles, etc. The sensor system of the capacitive button is in accordance with the invention in the sensor system built-in inductive button, which in turn
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auf die Annäherung aller Metallteile anspricht. Die Ansprech- entfernung des induktiven Tasters ist erfindungsgemäß so eingestellt, daß bei der Annäherung eines Metallteiles der induktive Taster stets bei einem größeren Abstand anspricht« als der kapazitive Taster· responds to the approach of all metal parts. According to the invention, the response distance of the inductive button is set so that when a metal part approaches, the inductive button always responds at a greater distance than the capacitive button.
Wird den Hand-Taster ein Metallteil· angenähert, so erscheint am Ausgang des kapazitiven Tasters UND am Ausgang des induktiven Tasters ein Ausgangssignal.If a metal part is approached to the manual button, an output signal appears at the output of the capacitive button AND at the output of the inductive button.
Wird dem Hand-Taster ein Kunststoff-Te i1 oder Holz, Glas, Leder, Papier etc. genähert, so erscheint weder am Ausgang des kapazitiven Tasters, noch am Ausgang des induktiven Tasters ein Ausgangssignal. If a plastic part or wood, glass, leather, paper, etc. is approached to the hand switch, no output signal appears either at the output of the capacitive switch or at the output of the inductive switch.
Wird dem Hand-Taster eine Hand angenähert, ao erscheint am Ausgang des kapazitiven Tasters ein Auβgangssignal, während am Ausgang des induktiven Tasters kein Ausgangssignal erscheint.Is a hand closer to the hand button, ao an Au appears at the output of the capacitive probe β transfer signal, while no output signal appears at the output of the inductive probe.
Wird dem induktiven Taster und dem kapazitiven Taster erfindungagetnäß eine Logik nachgeschaltet, die mir dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn am Ausgang des induktiven Tasters kein Ausgangesignal ansteht, während gleichzeitig am Ausgang des kapazitiven Tasters ein Auegangssignal ansteht, so ist hierdurch erreicht, daß an Ausgang des Hand-Tasters dann und nur dann ein Ausgangssignal If the inductive button and the capacitive button according to the invention are followed by a logic that gives me an output signal when there is no output signal at the output of the inductive button, while at the same time there is an output signal at the output of the capacitive button , this means that the output of the manual button then and only then an output signal
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erscheint, wenn dem Taster eine Hand angenähert ist. Die Annäherung aller anderen aufgezählten Materialien kann kein Ausgangssignal des Hand-Tasters auslösen.appears when a hand is close to the button. The approach of all other materials listed cannot be output from the Trigger the hand button.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, wobei alle Merkmale für sich allein, wie auch in beliebiger Kombination zueinander erfindungswesentlich sind.The invention is explained in more detail below with the aid of examples, wherein all features are essential to the invention on their own as well as in any combination with one another.
Von den Zeichnungen zeigernPointing from the drawings
Fig. 1 ι den mechanischen Aufbau des Fühlersysteins eines AusführungsbeiSpieles des Hand-Tasters nach der Erfindung,Fig. 1 ι the mechanical structure of the Fühlersysteins one Execution example of the manual button after the Invention,
[j.:? 1ITIfJ 3ί Varianten des mechanischen Aufbaues der fühler- «?ysteme des Handtnsters.[j .: ? 1 ITIfJ 3ί Variants of the mechanical structure of the sensor «? Systems of the hand window.
'» : Ein Blockschaltbild des Hand-Tasters mj f der internen logischen Verknüpfung der Ausgänge des induktiven - und kapazitiven Tasters.'»: A block diagram of the manual button mj f of the internal logical connection of the outputs of the inductive and capacitive button.
; ϊΆη Blockschaltbild einer Variante des Hand-Tasters.; ϊΆη Block diagram of a variant of the manual button.
S ig,L : Di« <Ί fkti-1 'i-'hf 1^cKaI fuug clnfs TastTS nach Fi^j. 5· I if.;,7 ijji'l b: Ab(ji»,"nderto Schaltungsdetai 1 s einos liand-Tastors ■ S ig, L : Di «<Ί fkti-1 'i-'hf 1 ^ cKaI fuug clnfs TastTS after Fi ^ j. 5 · I if.;, 7 ijji'l b: Ab (ji »," nderto circuit details 1 s einos liand-Tastors ■
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Wie aus Fig.1 zu ersehen ist, ist der Hand-Taster nach der Erfindung in ein Metallgehäuse 1, das geerdet sein kann, eingebaut. Durch diese Maßnahme werden Beeinflussungen von der Seite her ausgeschaltet, sodaß ein bündiger Einbau in eine Gusskonstruktion oder in die metallische Abdeckplatte eines Schaltpultes möglich ist. Dieses Gehäuse 1 soll aus elektrisch gut leitendem Metall, z.B. Aluminium bestehen. Es kann aber auch aus Stahl mit einer Innenauskleidung aus Kupfer oder Aluminium gefertigt werden. ErfIndungegemäß besteht das induktiv wirkende Fühlersystem aus einem U-förmigen HF-Eisenkern 2 auf dessen Schenkeln die Wicklungen angeordnet sind« In Verbindung mit einem in Fig.1 nicht dargestellten HF-Oszillator ist der induktive Taster in bekannter Weise aufgebaut. Das kapazitiv wirkende Fühlersystem besteht aus einem Metallbelag kt der an der Unterseite der aus isolierenden Material bestehenden Abdeckplatte 5 angeordnet ist, wobei das Metallgehäuse 1 als Gegenelektrode wirkt. In Verbindung mit einer ebenfalls in Fig.1 nicht dargestellten Elektronik wird hiermit der kapazitiv wirkende Taster gebildet. Erfindungsgemäß muß die Ansprecherapfindlichkeit des induktiven Tasters auf gut leitendes Metall stets größer sein, .ι τs die Ansprechempfindlichkeit des kapazitiven Tasters auf eine menschliche Hand.As can be seen from Figure 1, the hand switch according to the invention is built into a metal housing 1, which can be grounded. This measure eliminates side effects so that it can be installed flush in a cast construction or in the metal cover plate of a control panel. This housing 1 should be made of a highly electrically conductive metal, for example aluminum. However, it can also be made of steel with an inner lining of copper or aluminum. According to the invention, the inductively acting sensor system consists of a U-shaped HF iron core 2 on whose legs the windings are arranged. In connection with an HF oscillator not shown in FIG. The capacitively acting sensor system consists of a metal coating k t which is arranged on the underside of the cover plate 5 made of insulating material, the metal housing 1 acting as a counter electrode. In connection with electronics, also not shown in FIG. 1, the capacitively acting pushbutton is hereby formed. According to the invention, the sensitivity of the inductive button to a highly conductive metal must always be greater, the sensitivity of the capacitive button to a human hand.
Fi{j.2 zeigt eine andere Geometrie der Fühlersysteme eines Tasters &oniäß der Erfindung, wobei für sinngemäi3 gleiche Bauteile die gleichen Bezeichnungen verwendet wurden. Der HF-Eisenkern S ist hier als offener Kreuzkern ausgebildet, auf dessen vier Schenkeln die Wicklungen 3 angeordnet sind. Die Zusammenschaltung der einzelnenFi {j.2 shows a different geometry of the sensor systems of a button & oniäß the invention, whereby for mutatis mutandis the same components the same designations were used. The HF iron core S is formed here as an open cross core, on its four legs the windings 3 are arranged. The interconnection of each
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Wicklungen 3 kann so erfolgen, daß gleichnamige Pole nebeneinander oder einander gegenüber entstehen, es sind beide Ausführungen, die sich zwar durch ihren Feldlinienverlauf unterscheiden, praktisch brauchbar. Eine hervorragende Ineinanderschachtelung der Felder wird durch die in Fig.3 dargestellte Ausfühnmgsform der Fühlersysteme eines Hand-Tasters gemäß der Erfindung erreicht. Als HF-Eisenkern findet hierbei die eine Hälfte eines bekannten n Schalenlcernes" 2 Verwendung. Auf dem Mittelbutzen dieser Schalenkernhälfte ist die Wicklung 3 angeordnet. Das hierdurch erzeugte elektromagnetische Wechselfeld ist rotationssymmetrisch. Das kapazitive g Fühlersystem besteht aus einer ringförmigen Scheibe k aus elektrisch gut leitendem Metall, besonders Kupfer, welche einen Schlitz 6 besitzt. Als Gegenelektrode wirkt wiederum das metallische Gehäuse 1, das vorzugsweise elektrische Wechselfeld ist also ebenfalls rotationssymmetrisch.Windings 3 can be made so that poles of the same name arise next to one another or opposite one another; both versions, which differ in their field lines, are practically useful. An excellent nesting of the fields is achieved by the embodiment of the sensor systems of a hand-held button according to the invention shown in FIG. As RF iron core is here one half of a known n Schalenlcernes "2 use. On the middle bleb this pot core half is arranged, the winding 3. The alternating electromagnetic field generated thereby is rotationally symmetrical. The capacitive g sensor system consists of an annular disk k from a good electrical conductor Metal, especially copper, which has a slot 6. The metallic housing 1 in turn acts as the counter-electrode, so the alternating electrical field, which is preferred, is also rotationally symmetrical.
Ein Elockschaltbild eines Hand-Tasters ist als mögliches Ausführungsbeispiel in Fig.k wiedergegeben. Als willkürliche Annahme sei vorangestellt, daß sowohl der induktive Taster, als auch der kapazitive Taster im nicht angesprochenen Zustand an den jeweiligen Ausgängen NULL-Signal zeigen sollen, das im angesprochenen Zustand in jeweils pin L-Signal umschlägt· Der induktive- Taster besteht aus dem induktiven Fuhltfps^Fy^tem 7 mit nnchgeschalteter Auswerteelektronik P, dor kapazitiv) T'tsfer besteht aus dem kapa-7i tiven Fühlersystem 9 mit nachgcsoha] tot^r Aus»werteelektrnnik Der Ausgang der induktiven Auswerten!ektronik B 1 st mit ein^m NICHT-GIi^d 11 verbunden. Der Ausgang dor kapazitiven Auswerteelektronik 10 und der AtltVHtt%| A^/^£yXrGliedes 11 arbeiten auf ein UND-Glied 12.A Elockschaltbild a hand-held probe is shown as a possible embodiment in Fig. K. As an arbitrary assumption, the inductive button as well as the capacitive button should show a ZERO signal at the respective outputs in the non-addressed state, which in the addressed state changes to the pin L-signal · The inductive button consists of the inductive sensor system 7 with additional evaluation electronics P, the capacitive sensor system consists of the capacitive sensor system 9 with subsequent evaluation electronics. The output of the inductive evaluation electronics B 1 st with an NOT-GIi ^ d 11 connected. The output of the capacitive evaluation electronics 10 and the Atlt VHtt% | A ^ / ^ £ yXr member 11 work on an AND member 12.
Am Ausgang des UND-Gliedes 12 kann nur dann L-Signal erscheinen, wenn sich dem Taster, gemäß der Erfindung, eine Hand nähert, was hier kurz gezeigt werden soll»At the output of the AND element 12, the L signal can only appear if a hand approaches the pushbutton according to the invention, what should be shown here briefly »
Nähert sich dem kombinierten Fühlersystem 7» 9 ein Metallteil, so erscheint an den Ausgängen beider Auswerteelektroniken 8 und 10 L-Signal. Da das Ausgangssignal der, dem induktiven Fühlersyetem 7 zugeordneten Axiswerteelektronik 8 durch das nachfolgende NICHT-Glied 11 invertiert wird, steht am Eingang 13 des UND-Gliedes 12 NULL-Signal, am Eingang 1*i hingegen L-Signal. Am Ausgang 15 des UND-Gliedes 12 erscheint also NULL-Signal. If a metal part approaches the combined sensor system 7 »9, an L signal appears at the outputs of both evaluation electronics 8 and 10. Since the output signal of the axis value electronics 8 assigned to the inductive Fühlersyetem 7 is inverted by the following NOT element 11, there is a ZERO signal at input 13 of AND element 12, while input 1 * i has an L signal. A ZERO signal therefore appears at the output 15 of the AND element 12.
Nähert sich dem kombinierten Fühlersystem 7» 9 ein Teil aus Kunststoff, Holz, Glas, Leder, Papier u.s.w., so erscheint an den Ausgängen beider Auswerteelektroniken 8 und 10 NULL-Signal. Das Ausgangssignal von 8 wird durch 11 negiert, sodaß am Eingang 13 des UND-Gliedes 12 L-Signal ansteht, am Eingang 1U hingegen NULL-Signal. Am Ausgang 15 des UND-Gliedes 12 erscheint also wieder NULL-Signa 1. If a part made of plastic , wood, glass, leather, paper, etc. approaches the combined sensor system 7 »9, a ZERO signal appears at the outputs of both evaluation electronics 8 and 10. The output signal from 8 is negated by 11, so that the input 13 of the AND element 12 has an L signal, while the input 1 U has a ZERO signal. At the output 15 of the AND element 12, ZERO signal 1 appears again.
Nähert sich dem kombinierten Fühlersystem 7» 9 eine menschliche Hand, so erscheint am Ausgang der dem indukti\en Fühlersystem 7 zugeordneten Auswertoelektronik 8 NULL-Signal, das durch das NICHT-Glied 11 invertiert wird, sodafl am Eingang 13 des UND-Gliedes 12 L-Signal erscheint. Am Ausgang der dem kapazitiven Fühlprsystem Q If a human hand approaches the combined sensor system 7 »9, a ZERO signal appears at the output of the evaluation electronics 8 assigned to the inductive sensor system 7, which is inverted by the NOT element 11, so that L at the input 13 of the AND element 12 Signal appears. At the output of the capacitive Fühlprsystem Q
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zugeordneten Auswerteelektronik 10 erscheint L-Signal, also auch am Eingang 1^ des UND-Gliedes 12. Da bei Annähern einer Hand an beiden Eingängen 13 und 1^ des UND-Gliedes 12 L-Signal erseheint, führt nur in diesem Falle auch der Ausgang 15 L-Signal.associated evaluation electronics 10 appears L-signal, so also at input 1 ^ of the AND element 12. Since when a hand approaches L-signal is seen at both inputs 13 and 1 ^ of the AND element 12, Only in this case does output 15 also carry an L signal.
Wird die Hand durch einen kräftigen Lederhandschuh geschützt, wie er bei der Blechverarbeitung häufig getragen wird, so greifen die Felder des kombinierten Fühlersystemes durch den Lederhandschuh hindurch, sodaß der Taster auch in diesem Falle ein L-Signal abgibt, was er ja auch soll.If the hand is protected by a sturdy leather glove, As it is often worn in sheet metal processing, the fields of the combined sensor system reach through the leather glove through it, so that the button also emits an L signal in this case, which is what it should.
Induktive und kapazitive Taster arbeiten mit Hochfrequenz im Bereich von einigen 10 kHz bis einigen MIiζ. Baut man den induktiven Taster nach dem sogenannten "0sz1 llator-Dämpfungsprixnip" atjf, so 3äßt sich erfindungsgemäß eine ganz erhebliche Aufwandsverminderung durch folgende Maßnahme durchführen: Inductive and capacitive buttons work with high frequencies in the range from a few 10 kHz to a few MIiζ. Build the inductive Button according to the so-called "0sz1 llator damping principle" atjf, according to the invention, a very considerable reduction in effort can be carried out by the following measure:
Ein induktiver Taster nach dem Oszillator-Dämpfungsprinzip 1st so aufgebaut, daß das durch eine Spule erzeugte Wechselfpid «Ines LC-Oszillators an einer Spul eiisei te frei austreten knun. Spul Pn-- bzw, Kp rna no rdnuiiß en ( die dip? ermöglichen, eirid in Fij.1 bM Ί dargestellt. Wird oin Metallt'-il dir>*"w ί r) (] η iifjp n.M Im rt-, in ..-f»rd*?n in diesem Motaliteil ril'hi'l· t. römi1 "Γ/oiigt, dem Os-' i 1 1 ι L'T id H also Energie ent-/ri;;r>i', II1 rrdn rrh v«rr i ri;';o r t ^ ich rl i <ί Größe nev MitkopplungAn inductive button based on the oscillator damping principle is constructed in such a way that the interchangeable pin generated by a coil in the LC oscillator can emerge freely on one side of the coil. Spul Pn-- or, Kp rna no rdnuiiß en ( which allow dip?, Eirid shown in Fij.1 bM Ί . Is oin Metallt'-il dir> * "w ί r) (] η iifjp nM Im rt-, in ..- f »rd *? n in this subject part ril'hi'l · t. romani 1 " Γ / oiigt, the Os- 'i 1 1 ι L'T id H thus energy ent- / r i ;; r > i ', II1 rrdn rrh v «rr i ri ; '; ort ^ i rl i <ί size nev positive feedback
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wodurch die Schwingämplitude abnimmt. Bei weiterer Annäherung, des Metallteiles setzt der Oszillator dann ganz aus.whereby the oscillation amplitude decreases. When the metal part comes closer, the oscillator stops completely.
Erfindungagemaß wird die Ausgangespannung de« LC-Öszillators des induktiven Tasters zur Speisung des kapazitiven Tasters herangezogen« Da alle Kapazitätskonverter in ihrem linearen Bereich der Beziehung:According to the invention, the output voltage of the LC oscillator is used of the inductive button used to supply the capacitive button «Since all capacitance converters in their linear Area of relationship:
Λ = k»U»w«C . .Λ = k "U" w "C. .
gehorchen, wobei: ·obey, where:
A die Ausgangsgröße, Gleichstrom oder GleichspannungA is the output quantity, direct current or direct voltage
k eine Konstante 'k a constant '
U die Amplitude der speisenden WechselspannungU is the amplitude of the feeding AC voltage
<X> die Kreisfrequenz<X> the angular frequency
C die Kapazität bedeuten,C mean the capacity
kann man sich durch diese Maßnahme auf die elektronische Auswertung alleine des Ausgangssignals des kapazitiven Tasters beschränken. Bei Annäherimg eines großen Metal1teilps mit £jroX3er Dämpfung, z.B. Eisen, bricht die Os?i 1 latoraniplitude schnell zusammen, also in obenstehender Gleichung wird U zu Null, wodurch' auch Λ ?λ\ .Null wird; nfiliort man ein kleines Metalltfiil in.it goriiitjor jjfiinpfu-nrpw: rkunfj, ^* U. Kupfer, so nimmt; di f» Spannung LT stark ab, wodurch sirh die Eni£>f indllrhkeit des Knnvprtors stark vcrrnirirlert» Iu jodom Falle tritt also <i#' g;P)w'imsehtf? Effekt: ein.With this measure, you can limit yourself to the electronic evaluation of the output signal of the capacitive button alone. When a large metal part with λ / λ = attenuation approaches, eg iron, the os? I 1 latoraniplitude collapses quickly, so in the above equation U becomes zero, which means that ? Λ \ .zero; If one locates a small metal filament in.it goriiitjor jjfiinpfu-nrpw: rkunfj, ^ * U. Kupfer, then takes; The voltage LT drops sharply, which greatly disturbs the ability of the controller to be filled. So the trap occurs? Effect: a.
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Fig.5 zeigt das Blockschaltbild dieser Anordnung, gemäß der Erfindung. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind in dieser Darstellung das induktive - und das kapazitive Fühlersystem räumlich entfernt dargestellt, auch hierbei ist natürlich eine Geometrie entsprechend FJg.1 bis 3 zu wählen.FIG. 5 shows the block diagram of this arrangement, according to FIG Invention. For the sake of clarity, in this illustration the inductive and capacitive sensor systems are shown spatially distant, here too, of course, there is a geometry to be selected according to FIGS. 1 to 3.
Das aus Spule und offenem HF-Eisenkern bestehende induktive Fühlersystem 7 ist durch den Kondensator 16 zu einem Schwingkreis ergänzt, der zusammen mit Block 17 einen Oszillator bildet. Hierdurch ist der induktive Taster mit den oben beschriebenen Eigenschaften realisiert. Auf dem Kern des induktiven Fühlersystems 7 iat eine Wicklung 18 aufgebracht, deren eines Ende mit dem kapazitiven Fühlers^'p-t.om 9 verbunden ist. Nachgeschaltet ist ein Kapazität?-St rois- , oder auch Spannungskonverter 19t dessen Ausgang auf eine Triggerschaltung 20 arbeitet. Am Ausgang 21 dieser An-Ordnung kann beispielsweise direkt pin Relais angeschlossen werden. The inductive sensor system consisting of a coil and an open HF iron core 7 is supplemented by the capacitor 16 to form an oscillating circuit, which together with block 17 forms an oscillator. This gives the inductive button with the properties described above realized. On the core of the inductive sensor system 7 iat a winding 18 applied, one end to the capacitive Sensor ^ 'p-t.om 9 is connected. Downstream is a Capacity? -St rois-, or voltage converter 19t its output on a trigger circuit 20 works. A pin relay, for example, can be connected directly to the output 21 of this arrangement.
Als mögliches Ausführungsbeisniel einer solchen Schaltung diene Fig.6. Dor LC-Oazi Π ator besteht axis dem Transistor 22, dessen Knilektor mit ^i nor Ankopplungswicklung 23 dee induktiven Fühlersystems 7 verbunden ist, D<*r eigentliche Schvriiigkrp i «» wird-durch dio Wicklung 2^ und d«n Koudensn to*- 16 gebildet. Di ^ .Mitkopplung prfnl j!, iibor- ii'c- Vi rl"! ung T1? ur.d den Vidor^tand '1^t ^o:r v-ur Einstel-1 HIi1 1J (If-S Mi tknj'j. 1 nngsf aktor? di"nt. D«r Kondensator 27 bewirktFigure 6 serves as a possible embodiment of such a circuit. Dor LC Oazi Π ator consists axis transistor 22 whose Knilektor is connected to ^ i nor the coupling winding 23 dee inductive sensor system 7, D <* r actual i "" Schvriiigkrp is-by dio winding 2 ^ and d "n Koudensn to * - 16 formed. Di ^. Mitkopplung prf n lj !, iibor- ii'c- Vi rl "! Ung T 1 ? Ur.d the Vidor ^ tand ' 1 ^ t ^ o: r v-ur Einstel-1 HIi 1 1 J (If -S Mi tknj'j. 1 nngsf aktor? Di "nt. The capacitor 27 causes
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lediglich eine galvanische Trennung. Die Widerstände 28, 29 und dienen zur Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors 22, durch den Kondensator 31 wird die Basis des in Basiss cha lt\jng arbeitenden Transistors 22 wechselspannungsmäßig auf Masse gelegt. only a galvanic separation. The resistors 28, 29 and serve to set the operating point of the transistor 22, the capacitor 31 becomes the base of the base cha lt \ jng working transistor 22 is connected to ground in terms of AC voltage.
Das kapazitive Fühlersystem -9 ist mit einem Ende der Wickelung 2h verbunden. Der eigentliche Kapazitätskonverter ist im Beispiel durch eine Diodeiipunrpe realisiert, die aus den Dioden 32 und 33» dem Widerstand 35 und dem Kondensator 36 besteht. Mittels des Kondensators 37 tst- der Fußpunkt der Diodenpumpe wechselspannungsmäßig rait Masse verbunden. Diese Diodenpumpe ist an einer Anzapfung der Wickelung Zk angeschlossen, deren oberes Ende über den Trimmkondensator 38 an Masse liegt. Mittels dieses Kondensators 38 kann die Anfangskapazität des kapazitiven Fühlersystems 9 neutralisiert werden. Auf die Diodenpumpe folgt ein aus dem Widerstand 39 und dem Kondensator kO bestehendes Siebglied. Die so gewonnene Gleichspannung ist auf den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers h1 geschaltet, welcher mittels der Widerstände k2, '+3 und Hk rückgekoppelt ist, also Triggerverhalten zeigt. Der invertierend«? Eingang des Operationsverstärkers 'ί1 ist über den Widerstand '15 der aus Gründen der Offsetkompensation nötig ist, an den Mittel abgriff eines Potentiometers h6 angeschlossen, wodurch die Schwölle des Triggprs eingestellt werden kann. Die Zenerdiödfm •'17 lind '(^ diener, zusammen mit dem Vorwiderstand h$ zur Stabilisierung df»r Vrf)ivflorgungRspanmingen der Schaltung. Xm Ausgang de«s Trtjjg'nrs 1st ein ntis den Widerständen ^>0 und 51 bestehender Spanuiingsloi]pr .angpsrhlosaen,. Über welchen dir Basis des Schalttran- ■The capacitive sensor system -9 is connected to one end of the winding 2h . The actual capacitance converter is implemented in the example by a diode module, which consists of the diodes 32 and 33, the resistor 35 and the capacitor 36 . By means of the capacitor 37 tst- the base point of the diode pump is connected to ground in terms of AC voltage. This diode pump is connected to a tap on the winding Zk , the upper end of which is connected to ground via the trimming capacitor 38. The initial capacitance of the capacitive sensor system 9 can be neutralized by means of this capacitor 38. The diode pump is followed by a filter element consisting of the resistor 39 and the capacitor kO. The direct voltage obtained in this way is connected to the non- inverting input of an operational amplifier h 1, which is fed back by means of the resistors k2, +3 and Hk , that is to say shows a trigger behavior. The inverting «? The input of the operational amplifier 'ί1 is connected to the center tap of a potentiometer h6 via the resistor '15, which is necessary for reasons of offset compensation, whereby the swell of the trigger can be set. The Zenerdiödfm • '17 lind '(^ diener, together with the series resistor for stabilizing h $ df »r V r f) i v florgungRspanmingen the circuit. At the exit of the Trtjjg'nrs there is a range of resistance between 0 and 51 existing. Via which you base the switching ■
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
sistors 52 angesteuert wird. Dieser Transistor kann, wie dargestellt, direkt ein Relais 53 ansteuern, die Diode 5h dient dann zur Beschneidung induktiver Spannungsspitzen.sistor 52 is controlled. This transistor can, as shown, control a relay 53 directly, the diode 5h then serves to cut off inductive voltage peaks.
An Stelle der in Fig.6 dargestellten Diodenpumpe kann auch eine andere Konverterschaltung treten. Fig.7 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel, des Schaltungsdetails. Diese, als ausgesprochener Stromgenerator arbeitende Konverterschaltung ist wiederum an eine Anzapfung der Wicklung 2k angeschlossen und besteht aus der Diode 55 und dem Transistor 56 mit nachgeschaltetem Integrierkondensator 57· Ist die Anfangskapazität des Fühlersystems 9 durch den Kondensator 38 neutralisiert, so ist der Ausgangsstrom der Schaltung nach Fig.7 der Kapazitätsänderung, die bei Annähern eines KörpersInstead of the diode pump shown in FIG. 6, another converter circuit can also be used. 7 shows such an embodiment, the circuit details. This converter circuit, which works as an actual current generator, is in turn connected to a tap on the winding 2k and consists of the diode 55 and the transistor 56 with a downstream integrating capacitor 57.If the initial capacitance of the sensor system 9 is neutralized by the capacitor 38, the output current of the circuit follows 7 of the change in capacitance that occurs when a body approaches
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an die Sonde· 9 entsteht, direkt "proportional. Die nachfolgende '* "' 1 ^ '■ i ■' * '*' i" i * · '° ύ ^ r ' i ^ i ~ fv r ^ '
to the probe · 9 arises, directly "proportional. The following
Elektronik muß natürlich dem Konverter angepasst werden.Electronics must of course be adapted to the converter.
Um ein Einstellen des Gerätes zu erleichtern, wird erfindungsgemäß eine phasenabhängige Gleichrichtung der Ausgangsspannung desIn order to make it easier to adjust the device, according to the invention a phase-dependent rectification of the output voltage of the
kapazitiven Fühlersystemes vorgeschlagen. Ein Beispiel hierfür ist iη Fig.P gezeigt. Durch den Neutralisationskreis, gebildet durch einen Teil der Wicklung 2h und den Kondensator 3R, entsteht eine UrUrkf'nscljfi 1 timg deren Diagonal spannung direkt an der Eingangs- diodo 55 dps CI-Konverters ansteht. Bezogen auf nine, durch das kajfazi tIvρ l·üb! «rsystom 9 orznugte Wechsfilapannung am Eingang des Konverters, f-rfährt diese b^i einer r'bf*rkoiupensati on durch den Kondonsator 'JH ei non Phnspiisprung. Durch eine phasenabhängi ge Gleichriolituttfj \. 1 rd :»I so für dio W^itßrve rarbei tiing pine durch Hberi on or/eugte Wechselspannung uritordrilckt, Am Kollektorproposed capacitive sensor system. An example of this is shown in FIG. The neutralization circuit, formed by part of the winding 2h and the capacitor 3R, creates a diagonal voltage directly at the input diode 55 dps CI converter. Based on nine, through the kajfazi tIvρ l · ü! "Rsystom 9 orznugte Wechsfilapannung at the input of the converter f-rfährt, these b ^ i a r 'bf * rkoiupensati on by the Kondonsator' JH ei non Phnspiisprung. By phasenabhängi ge Gleichriolituttfj \. 1 rd: »I so for dio W ^ itßrve rarbei tiing pine through Hberi on or / eugte alternating voltage uritordrilckt, at the collector
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BAD ORtGINALBATHROOM LOCAL GINAL
des Transistors 56 kann nur eine Halbwelle erscheinen, die, nach Aufbereitung durch die Transistoren 58 und 59j wozu die Widerstände 60, 61 , f>2 und 63 erforderlich sind, einem Eingang des UND-Gliedes 6h zugeleitet wird. Dem anderen Eingang des UND-Gliedes 64 wird eine Halbwelle des Oszillators zugeleitet. Am Ausgang von 6h kann also nur dann eine Wechselhalbwelle auftreten, wenn die Eingangsspannungen in Phase sind.of the transistor 56 can only appear a half-wave which, after processing by the transistors 58 and 59j, for which the resistors 60, 61, f> 2 and 63 are required, is fed to an input of the AND element 6h. A half-wave of the oscillator is fed to the other input of the AND element 64. An alternating half-wave can only occur at the output of 6h if the input voltages are in phase.
Claims (1)
durch die Annäherung eines menschlichen Körperteiles, insbesondere einer Hand, anspricht.. )) Contactless acting electronic command generator, characterized in that this only
by the approach of a human body part, in particular a hand, responds.
Wechselfeld arbeitendes Fühlersystero (7) aufweist. _ .electric alternating field working sensor system (9) and one with a magnetic
Has an alternating field working sensor system (7). _.
Fühlersysteme ineinander geschachtelt sind, und daß sich deren Felder durchdringen.3.) Electronic command generator according to claims 1 and 2, characterized in that the two
Sensor systems are nested in one another, and that their fields penetrate one another.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
DE19712112521 DE2112521C3 (en) | 1971-03-16 | Electronic switch that can be triggered contactlessly by the approach of the human hand | |
CH352572A CH548698A (en) | 1971-03-16 | 1972-03-10 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR EMISSION OF AN APPROXIMATION SIGNAL WHEN APPROACHING A HUMAN BODY PART. |
IT21751/72A IT950118B (en) | 1971-03-16 | 1972-03-11 | ELECTRONIC SWITCH THAT CAN BE OPERATED FROM THE APPROACH OF THE HUMAN HAND WITHOUT CONTACT |
BE780612A BE780612A (en) | 1971-03-16 | 1972-03-13 | ELECTRONIC SWITCH TRIGGERED WITHOUT CONTACT BY THE APPROACH OF A HAND |
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US00234952A US3764819A (en) | 1971-03-16 | 1972-03-15 | Electronic switch actuated by proximity of the human body |
DE2311249A DE2311249C3 (en) | 1971-03-16 | 1973-03-07 | Electronic switch that can be triggered contactlessly by the approach of the human hand |
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2112521B2 DE2112521B2 (en) | 1976-07-08 |
DE2112521C3 DE2112521C3 (en) | 1977-02-24 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3918673A1 (en) * | 1989-06-08 | 1990-12-13 | Deere & Co | Safety operating switch for Brinel testing machine - uses foot operated switch comprising proximity sensor for releasing machine function |
DE102008031743A1 (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | Ident Technology Ag | Touch and proximity detection with capacitive sensors |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3918673A1 (en) * | 1989-06-08 | 1990-12-13 | Deere & Co | Safety operating switch for Brinel testing machine - uses foot operated switch comprising proximity sensor for releasing machine function |
DE102008031743A1 (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | Ident Technology Ag | Touch and proximity detection with capacitive sensors |
DE102008031743B4 (en) * | 2008-07-04 | 2011-04-14 | Ident Technology Ag | Touch and proximity detection with capacitive sensors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH548698A (en) | 1974-04-30 |
FR2129692A5 (en) | 1972-10-27 |
DE2112521B2 (en) | 1976-07-08 |
DE2311249C3 (en) | 1980-11-06 |
AT312734B (en) | 1974-01-10 |
DE2311249B2 (en) | 1980-03-06 |
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IT950118B (en) | 1973-06-20 |
BE780612A (en) | 1972-07-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |