DE2166021A1

DE2166021A1 - Elektronischer naeherungsschalter

Info

Publication number: DE2166021A1
Application number: DE19712166021
Authority: DE
Inventors: Duard Hermle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-10
Filing date: 1971-08-10
Publication date: 1973-02-22
Also published as: CH544455A; FR2149901A5; DE2166021B2; GB1396739A; DE2140056B2; DE2166021C3; DE2140056C3; DE2140056A1

Description

OR-INQ. DIPL.-ING. M. SC. · DIPL.-PHYS. O R. DIPwPIIV'j.

HÖGER - STELLRECHT-GRiESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 39 ooo b P 21 to o56 .6-31Tr. A.

k-116
3o.o3.72

Eduard Hermle
73o3 Neuhausen a.F., Kirchstr. 2o

Elektronischer Näherungsschalter

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Näherungsschalter zur Überwachung bewegter Teile mit einem Oszillator mit einem in seiner Impedanz durch die Annäherung der Teile veränderlichen, induktiven oder kapazitiven Steuerelement.

Schalter mit derartigen Steuerelementen finden seit längerer
Zeit verbreitete Anwendung, wobei insbesondere Schalter mit
induktiven Steuerelementen verwendet werden, die in einfacher Weise dadurch ausgelöst werden können, dass die Kopplung zwischen zwei Spulen durch Einbringen eines Metallteils in das

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die Spulen umgebende Magnetfeld verändert wird, wobei die Metallteile sowohl bewegte Maschinenteile als auch beispielsweise in einer Fördereinrichtung bewegte metallische Gegenstände sein können. Die durch Änderung der Kopplung hervorgerufene Impedanzänderung des Steuerelements wird dabei zum» Verstimmen bzw. Bedampfen eines auf Resonanz abgestimmten Schwingkreises benutzt, der Teil eines Oszillators ist, dessen Schwingungsamplitude für die Erzeugung eines Ausgangssignals herangezogen wird. Da derartige Schalter häufig in komplizierten und entsprechend teuren Maschinen eingesetzt werden, sowie der Steuerung ausgeklügelter Produktionsabläufe dienen, ist es zur Vermeidung kostspieliger Betriebsstörungen oder Maschinenschäden, die durch den Ausfall eines Schalters hervorgerufen werden können, im allgemeinen erforderlich, dafür Vorsorge zu treffen, dass der Ausfall eines Schalters rechtzeitig erkannt und/oder in seinen Auswirkungen unschädlich gemacht wird.

Zur Lösung dieses Problems wurden bisher im allgemeinen an jeder Stelle zur Überwachung bewegter Teile zwei Schalter vorgesehen, so dass bei Ausfall eines der Schalter der andere dessen Funktion übernehmen konnte. Diese Lösung hat nun einerseits den Nachteil, dass in jedem Fall der doppelte Aufwand entsteht und erweist sich andererseits insbesondere dann als unsicher, wenn der Ausfall eines Schalters auf eine mechanische Beschädigung zurückzuführen ist, von der dann mit hoher Wahrscheinlichkeit auch der in unmittelbarer Nähe angeordnete Reserveschalter betroffen wird.

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Des weiteren hat es sich herausgestellt, dass die Bauelemente elektronischer Näherungsschalter infolge elektrischer Störungen in der Maschinensteuerung oder infolge unsachgemässen Arbeitens bei der Montage der Schalter relativ leicht zerstört bzw. beschädigt werden können, wobei.eine solche Störung häufig zunächst nicht erkannt werden kann, so dass davon ausgegangen wird, dass die Näherungsschalter einwandfrei arbeiten, was dann, wenn die Näherungsschalter die Schaltvorgänge auslösen sollen, für die sie eingesetzt sind, zu Fehlschaltungen und Betriebsstörungen führt, obwohl vielleicht gerade erst ein neuer Schalter eingesetzt wurde. Auch in diesem Fall erweist sich die Verwendung zweier paralleler Näherungsschalter als zu unsicher, da beide Schalter von Montagefehlern und elektrischen Störungen mit hoher Wahrscheinlichkeit gleichzeitig betroffen werden.

Ausgehend von dem vorstehend erläuterten Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Näherungsschalter vorzuschlagen, bei welchem es möglich ist, Zerstörungen oder Beschädigungen der elektronischen Bauelemente bei jedem Betriebszustand des Schalters sofort mit Sicherheit festzustellen, wobei dieser Schalter gleichzeitig eine einfache Überwachung auf mechanische Beschädigungen ermöglichen sollte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Schalter der eingangs näher beschriebenen Art gelöst, der durch eine logische Vergleichsschaltung mit mindestens zwei Eingängen,an denen einerseits eine am Oszillator und andererseits eine am

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Ausgang des Näherungsschalters abgegriffene Spannung liegt, und mit einer Ausgangsleitung, an der für die Dauer des Vorliegens einander entsprechender Betriebsbedingungen an den Eingängen ein stetiges Prüfsignal anliegt, gekennzeichnet ist.

BEi einem erfindungsgemässen Näherungsschalter werden also die Signale an unterschiedlichen Stellen der Schaltung miteinander verglichen, wobei eine Diskrepanz dieser Signale zur Unterbrechung eines stetigen Prüfsignals führt, welches im Normalzustand dauernd anzeigt, dass der Schalter betriebsbereit ist. Auf diese Weise kann eine Beschädigung oder Zerstörung eines der Halbleiterbauelemente, insbesondere des bei derartigen Schaltern im allgemeinen vorhandenen Ausgangstransistors, der besonders leicht durch unsachgemässe Behandlung des Schalters, beispielsweise durch Anlegen einer zu hohen Spannung oder Anlegen einer Spannung der falschen Polarität, beschädigt werden kann, sofort erkannt werden, und es ist nicht mehr möglich, dass ein Fehler des Schalters so lange verborgen bleibt, bis dieser eine Fehlschaltung durchführt.

In Weiterbildung der Erfindung hat es sich dabei als günstig erwiesen, wenn die logische Vergleichsschaltung zwei UND-Schaltungen mit jeweils zwei Eingängen aufweist, die jeweils mit den beiden Eingängen der logischen Vergleichsschaltung verbunden sind, wenn beide Eingänge der einen UND-Schaltung negiert sind und wenn die Ausgänge der beiden UND-Schaltungen mit den beiden Eingängen einer ODER-Schaltung verbunden sind, deren Ausgang die Ausgangsleitung der logischen Vergleichsschaltung bildet.

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Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn die logische Vergleichsschaltung einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Ausgang einer Überwachungsschaltung für die mechanische Unversehrtheit des Steuerelements verbunden ist, und wenn das Signal auf der Ausgangs leitung der logischen Schaltung einer vorgegebenen logischen Verknüpfung der ihren drei Eingängen zugeführten Signale entspricht. Auf diese Weise ist es nämlich möglich, das stetige Prüfsignal, welches die Betriebsbereitschaft des Schalters anzeigt, nur dann zu erzeugen, wenn einerseits die elektronischen Bauelemente des Schalters einwandfrei arbeiten und wenn andererseits auch keine mechanische Beschädigung des Steuerelements vorliegt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines elektronischen Näherungsschalters ,

Fig.la

bis Ig Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen von Überwachungsschaltungen für einen elektronischen Schalter gemäss Fig. 1 und

Fig. 2 ein spezielles Ausführungsbeispiel eines induktiven Steuerelements für einen elektronischen Schalter gemäss Fig. 1.

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Das Schaltbild des in Fig. 1 dargestellten elektronischen Schalters gilt für einen berührungslosen, elektronischen Schalter mit einem induktiven Steuerelement. Dieses Steuerelement umfasst zwei Spulen Io und 12, die magnetisch miteinander gekoppelt und üblicherweise, wie dies in Figur 1 dui*ch die gestrichelte Linie 14 angedeutet ist, in einem gemeinsamen Topfkern angeordnet sind. Durch an der Vorderseite des Topfkerns vorbeigeführte Gegenstände (mit gegenüber Luft abweichenden elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften) wird die Kopplung zwischen den Spulen Io und 12 verändert, d.h. es ergibt sich insgesamt eine Änderung der Impedanz des Steuerelementes. Die Spulen Io und 12 sind mm, wie aus Fig. 1 deutlich wird, Bestandteile eines Schwingkreises, welcher einen Kondensator 16 und einen Transistor 18 enthält. Der Transistor 18 ist ein npn-Transistor, dessen Basis über die Spule 12 am positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle, dessen Kollektor über die Parallelschaltung der Spule Io und des Kondensators 16 ebenfalls am positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle und dessen Emitter über einen Widerstand 2o am negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle liegt. Von dem Verbindungspunkt c des Emitters des Transistors 18 mit dem Widerstand 2o wird das hochfrequente Signal des Schwingkreises über einen Kondensator 22 der Basis eines zweiten Transistors 24, der ebenfalls als npn-Transistor ausgebildet ist, zugeführt, die ihre Vorspannung über einen Widerstand 26 erhält, dessen der Basis abgewandtes Ende am negativen Pol (-) der Bezugsspannungsquelle liegt. An diesem Pol der Bezugsspannungsquelle liegt auch der Emitter des zweiten Transistors 24, während dessen der

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Kollektor über einen Widerstand 28 mit dem positiven Pol (+) der Bezugsspannungsquelle verbunden ist. Parallel zu dem zweiten Transistor 24 liegen ein Kondensator, welcher der Glättung des Ausgangssignals des zweiten Transistors 24 dient, sowie die Serienschaltung einer Zenerdiode 32 und eines Widerstandes 34, deren Verbindungspunkt mit der Basis eines dritten Transistors 36 verbunden ist, dessen Emitter am negativen Pol C-) und dessen Kollektor über einen Widerstand 38 am positiven Pol (+) der Bezugsspannungsquelle liegt. Der Verbindungspunkt des Widerstands 38 und des Kollektors des dritten Transistors 36 ist mit der Basis eines vierten Transistors 4o verbunden, dessen Basis und dessen Kollektor über Widerstände 42 bzw. 44 mit dem positiven Pol (+) der Bezugsspannungsquelle verbunden sind und dessen Emitter direkt am negativen Pol (-) der Bezugsspannungsquelle liegt. Der Kollektor des vierten Transistors 4o bildet den Ausgang des erfindungsgemässen elektronischen Schalters und steht mit einer Ausgangsklemme 4 6 desselben in Verbindung.

Der dritte und vierte Transistor 36 bzw. 4o wirken dabei in der vorstehenden beschriebenen Schaltung* als eine Triggerschaltung. Wird nämlich der Schwingkreis am Eingang der Schaltung gedämpft bzw. verstimmt, dann verringert sich der Stromfluss durch den zweiten Transistor 24, der in voll leitendem Zustand praktisch einen Kurzschluss darstellt und die Spannung über dem Kondensator 3o bzw. über dem dazu parallelen Zweig aus der Zenerdiode 3 2 und dem Widerstand 34 steigt allmählich an. Sobald die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 32 erreicht ist, liegt an der Basis des dritten Transistors 36 ein positiveres Poten-

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tial als zuvor, so dass dieser sperrt, was zur Folge hat, dass auch der Transistor Uo in den gesperrten Zustand übergeht, so dass an der Ausgangsklemme 46 statt des zuvor negativen Signals nunmehr ein positives Signal auftritt.

Erfindungsgemäss ist nun in die vorstehend beschriebene Schaltung zwischen Punkten a und a¹ eine Überwachungsschaltung A eingefügt. Diese Überwachungsschaltung A ist in Fig. la in ih- ·

ren Einzelheiten dargestellt. Wie Fig. la zeigt, enthält die Überwachungsschaltung A einen Transistor 48, dessen Emitter direkt 'mit dem Punkt a¹ in Verbindung steht und dessen Basis und Kollektor über jeweils einen Widerstand 5o bzw. 52 mit dem Punkt a der Schaltung gemäss Fig. 1 verbunden sind. Zwischen dem Widerstand 5o und der Basis des Transistors 48 liegt ferner eine Spule 54, welche, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, gemeinsam mit den Spulen Io und 12 in einem Topfkern 14 angeordnet ist, deren Induktivität jedoch praktisch nicht ins Gewicht fällt, da sie lediglich dem Zweck dient, bei mechanischen Beschädigungen auf der offenen Seite des Topfkerns 14 auf jeden Fall gleichzeitig mit den Spulen Io und 12 oder noch vor diesen beschädigt zu werden, was zur Folge hat, dass der Basiskreis für den Transistor 48 unterbrochen wird, so dass das Prüfsignal auf der mit dem Kollektor des Transistors 4 8 verbundenen Ausgangsleitung 56 unterbrochen wird, was darauf zurückzuführen ist, dass der Transistor 48 bei einer Unterbrechung seiner Basisvorspannung sperrt.

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Eine weitere Überwachungsschaltung für die Schaltung gemäss Fig. 1 ist in Fig. Ib dargestellt. Diese Überwachungsschaltung ist einerseits an die Punkte c und c¹ in Fig. 1 angeschlossen und enthält den Widerstand 2o; andererseits erhält sie ihre Versorgungsspannung vom positiven Pol (+) bzw. vom negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle. Im einzelnen enthält die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib zwei Transistoren 5 8 und 6o, deren Emitter jeweils direkt am negativen Pol (-.) der Versorgungsspannungsquelle und deren Kollektoren über Widerstände 62 bzw.·

64 am positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle liegen. Die Basis des Transistors 5 8 liegt direkt an dem Punkt c und die Basis des Transistors 6o liegt über einen Widerstand 66 an; dem Punkt c. Zwischen der Basis des Transistors 6o und dem negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle liegt ferner ein-Widerstand 68. Die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib enthält ferner eine ODER-Schätung 7o mit einem negierten Eingang, wobei der Kollektor des Transistors 6o mit dem negierten Eingang und der Kollektor des Transistors 58 mit dem anderen Eingang verbunden ist.

Die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib ist nun so dimensionieri dass bei ordnungsgemässem Arbeiten der Schaltung gemäss Fig. 1 der Transistor 58 geöffnet und der Transistor 6o gesperrt ist. Bei diesem Zustand der Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib liegt am Kollektor des Transistors 5 8 praktisch die gleiche Spannung wie am negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle,

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während am Kollektor des Transistors 6o eine Spannung anliegt, die der Spannung am positiven Pol (+) der Versorgungsßpannungsquelle entspricht und die dem negierten Eingang der ODER-Schaltung 7o zugeführt wird. Die ODER-Schaltung 7o liefert daraufhin an ihrem Ausgang, welcher die Ausgangsleitung 72 der Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib bildet, eine negative Spannung als Prüfsignal. Diese negative Spannung am Ausgang der ODER-Schaltung 7o zeigt an, dass die Schaltung gemäss Fig. 1 ordmmgsgemäss arbeitet.

Liegt nunmehr in der Schaltung gemäss Fig. 1 eine Störung vor, die zur Folge hat, dass der Transistor 18 über den Widerstand einen übermässig grossen Strom I zieht, dann bleibt der Transistor 58 durchgesteuert, es wird jedoch auch der Transistor 6o durchgesteuert, so dass an de.ssen Kollektor nunmehr ebenfalls ein Potential anliegt, welches dem Potential am negativen Pol " (-) der Versorgungsspannungsquelle entspricht. Infolge der Negation des mit dem Transistor 6o verbundenen Eingangs der ODER-Schaltung 7o geht das Prüfsignal auf der Ausgangsleitung 72 daher vom Zustand "0" in den Zustand "L" über.

} Liegt eine solche Störung der Schaltung gemäss Fig. 1 vor, dass der Strom I- unter einen vorgegebenen Viert absinkt, so bleibt der Transistor 6o gesperrt,und auch der Transistor 58 geht in den gesperrten Zustand über. Wie man leicht einsieht, führt auch diese Bedingung dazu, dass auf der Ausgangsleitung 72 der ODER-Schaltung 7o ein "L"-Signal erscheint, welches eine Störung der Schaltung gemäss Fig. 1 anzeigt.

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Insgesamt arbeitet die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ib also als eine Schwellwertschaltung, welche die Schaltung gemäss Fig. 1 daraufhin überwacht, ob der Strom durch den Widerstand einen vorgegebenen Wert über- bzw. unterschreitet.

Eine weitere Überwachungsschaltung ist in Fig» lc dargestellt. Diese Überwachungsschaltung enthält einen Transistor 74, dessen Kollektor über einen Widerstand 76 mit dem positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und dessen Emitter direkt am negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle liegt. Die Basis des Transistors 74 liegt über einen Kondensator 7 8 und eine Diode 8o am Punkt c der Schaltung gemäss Fig. 1 und ausserdem über einen Kondensator 82 am negativen Pol C-) der Versorgungsspannungsquelle. Die Ausgangsleitung 34 dieser Überwachungsschaltung liegt wiederum am Kollektor des Transistors 74. *"·■■

Bei unbedämpftem Schwingkreis der Schaltung gemäss Fig„ 1 geht die Wechselspannung am Punkt c über den Kondensator 78, wird durch die Diode 8o gleichgerichtet und durch den Kondensator geglättet. Durch die in diesem Zustand an seiner Basis anliegende Spannung wird der Transistor 74 im leitenden Zustand gehalten, so dass an der Ausgangsleitung 84 ein negatives Potential anliegt. Die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ic ist so dimensioniert, dass auch bei ordnungsgemäss bedampftem Schwingkreis in der Schaltung gemäss Fig. 1 der Transistor 74 im geöffneten Zustand bleibt und das negative Signal auf der Ausgangsleitung 84 den ordnungsgemässen Zustand der Schaltung gemäss Fig. 1 anzeigt.

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Sinkt dagegen die Amplitude in dem Schwingkreis der Schaltung gemäss Fig. 1 unter einen vorgegebenen Wert ab oder hört die Schwingung vollständig auf, so schliesst der Transistor¹ 74, so dass auf der Ausgangsleitung 84 nunmehr ein positives Prüfsignal erscheint, welches eine Störung der Schaltung gemäss Fig. anzeigt.

Eine weitere Überwachungsschaltung für die Schaltung gemäss " Fig· 1 ist in Fig. Id dargestellt. Diese Überwachungsschaltung_} welche zwischen den Punkten c und d der Schaltung gemäss Fig.l anschliessbar ist, umfasst zwei UND-Schaltungen 86 und 88 sowie eine ODER-Schaltung 9o, deren Ausgang die Ausgangsleitung 92 dieser Überwachungsschaltung bildet. Da beide Eingänge der UND-Schaltung/negiert sind, ergibt sich am Ausgang der ODER-Schaltung 9o immer dann ein Prüfsignal, welches den ordnungsgemässen Zustand der Schaltung gemäss Fig. 1 anzeigt, wenn die Spannungen an den Punkten c und d dieser Schaltung entweder beide positiv oder beide negativ sind, wodurch sichergestellt ist, dass das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 46 auch dem Zustand des Schwingkreises entspricht. Gegebenenfalls ist es zweckmässig, zwischen die Eingänge der UND-Schaltungen 8 6 und 88 und die Punkte c und d der Schaltung gemäss Fig. 1 Schwellwertschaltungen oder dergleichen einzufügen, wodurch es beispielsweise möglich wird, die Phasenlage der Signale an den Punkten c und d zu überwachen, was beispielsweise dann von Interesse sein kann, wenn anstelle der in Fig. 1 dargestellten

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Schaltung eine gleichartige, jedoch mit Wechselstrom betriebene Schaltung vorhanden ist, über deren Ausgangsklemme 4 6 die Einsehaltvorgänge von Drehstrommotoren gesteuert werden sollen. ·

Eine weitere Überwachungsschaltung für die Schaltung gemäss Fig. 1 ist in Fig. Ie dargestellt. Diese Überwachungsschaltung ist anstelle des Widerstandes 44 zwischen die Punkte e und e' in die Schaltung gemäss Fig. 1 einsetzbar und besitzt ausserdem eine Verbindung zum negativen Pol ('-) der Versorgungsspannungsquelle. Die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ie enthält einen Transistor 94, dessen Kollektor mit dem Punkt e und dessen Emitter mit dem Punkt e¹ in der Schaltung gemäss Fig. 1 verbunden ist. Zwei Widerstände 98 und loo, die zwischen dem Punkt e und dem negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle liegen, dienen als Spannungsteiler für die Basis des Transistors 94. Ein zweiter Transistor 96 dieser Überwachungsschaltung liegt mit* seinem Kollektor an dem Punkt e und mit seinem Emitter über einen Widerstand Io2 am negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle. Die Baa.s dieses Transistors ist über eine Diode Io4 und einen Widerstand Io6 mit dem Emitter des Transistors 91 verbunden.

Solange nun der Strom durch den Transistor 4o in Schaltung 1 normal ist, ist die Kdlektor-Emitter-Spannung des Transistors 94 verhältnismässig klein, so dass die Basis des Transistors 96

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praktisch am positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquele liegt, wodurch dieser Transistor 96 gesperrt bleibt, so dass das Prüfsignal auf der mit dem Emitter des Transistors 96 verbundenen Ausgangsleitung Io8 negativ ist. Steigt dagegen der Strom durch den Transistor Uo über einen vorgegebenen V/ert an, so sperrt der Transistor 94, was zur Folge hat, dass der Transistor 96 infolge seiner gestiegenen Basisvorspannung öffnet, so _fc dass auf der Ausgangsleitung Io8 nunmehr ein positives Signal ' auftritt, welches einen Fehler in der Schaltung gemäss Fig. 1 anzeigt.

Die in Fig. If gezeigte Überwachungsschaltung liegt zwischen dem positiven Pol (+) und dem negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle, also beispielsweise zwischen den Punkten f und f · der Schaltung in Fig. 1. Diese Überwachungsschaltung enthält zwei Transistoren Ho und 112, deren Kollektoren über Widerstände HU und 116 am positiven Pol (+) und deren Emitter über Zenerdioden 118 bzw. 12o am negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle liegen. Der Basis beider Transistoren wird über einen Spannungsteiler aus Widerständen 122 und 124 eine geeig- ψ nete Vorspannung zugeführt. Die Kollektoren der Transistoren Ho und 112 sind mit den jeweils zwei Eingängen zweier UND-Schaltungen 126 und 128 verbunden, wobei die UND-Schaltung 12 8 zwei negierte Eingänge aufweist. Die Ausgänge der UND-Schaltungen bilden die Eingänge einer ODER-Schaltung 13o, deren Ausgang die Ausgangsleitung 132 dieser Prüfschaltung bildet. Die Zenerdiode 12o besitzt eine kleine Schwellenspannung, während

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die Zenerdiode 118 eine grosse Schwellenspannung besitzt. Sinkt nun die Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Wert ab, dann sind beide Zenerdioden 118 und 12o und damit auch beide Transistoren Ho und 112 gesperrt. Die Ausgänge dj3r Transistoren liefern damit das positive "!/'-Signal, die UKQ-Schaltung liefert an ihrem Ausgang das "I/'-Signal und auf der Ausgangsleitung 132 der ODER-Schaltung 13o ergibt sich ebenfalls das "I/'-Signal. ■ ^- . "

Hat die Versorgungsspannung dagegen ihren Kormalwert,' dann ist die Zenerdiode 12o und damit der Transistor 112 geöffnet. Dies hat zur Folge, dass beide UND-Schaltungen 126 und 128 an ihren Ausgängen ein "O"-Signal liefern und dass somit auch auf der Ausgangsleitung 132 ein "O"-Signal auftritt» Dieses "O"-Signal zeigt an, dass die Schaltung gemäss Fig. 1 eine ordnungsgemässe Versorgungsspannung erhält.

Obersteigt dagegen die Versorgungsspannung einen vorgegebenen Wert, so Öffnet ausser der Zenerdiode 12o auch noch die Zenerdiode 118, so dass der Transistor Ho leitend wird. Dies hat zur Folge, dass nunmehr die UND-Schaltung 128, welche negierte Eingänge aufweist, ein "!,"-Signal liefert, so dass auch auf der Ausgangsleitung 132. ein "L"-Signal auftritt und wiederum anzeigt, dass sich die Versorgungsspannung nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen hält.

Fig. Ig zeigt eine weitere Überwachungsschaltung, die dazu dient,

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festzustellen, ob die Schaltung gemäss Fig. 1· nicht versehentlich an eine Wechselstromquelle angeschlossen wurde oder ob die dieser Schaltung zugeführte Gleichspannung eine zu hohe Restwelligkeit aufweist. Die in Fig. Ig dargestellte Überwachungsschaltung könnte beispielsweise ebenfalls zwischen den Punkten f und f' der Schaltung gemäss Fig. 1 angeschlossen werden. Die Überwachungsschaltung gemäss Fig. Ig enthält einen Transistor 134, dessen Emitter mit dem negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle und-dessen Kollektor über einen Widerstand 136 mit dem positiven Pol (+) der VersorgungsSpannungsquelle verbunden ist. Die BasisVorspannung für diesen Transistor 134 wird durch die Serienschaltung eines Kondensators 13 8 und einer Diode 14o einerseits und die Parallelschaltung eines v/eiteren Kondensators 142 und eines Widerstandes 144 andererseits erzeugt. Wenn der Wechselspannungsanteil in der Yersorgungsspannung hoch genug ist, reicht die so erzeugte Basisspannung aus, den Transistor 134 leitend zu steuern, so dass dieser auf der mit seinem Kollektor verbundenen Ausgangsleitung 146 ein Signal liefert, welches anzeigt,'dass der Schaltung gemäss Fig. 1 statt einer Gleichspannung eine Wechselspannung bzw. eine Gleichspannung zu hoher Welligkeit zugeführt wird.

Wird anstelle der in Fig. 1 dargestellten Schaltung für Gleichstrom eine entsprechende Schaltung für Wechselstrom verwendet, so lässt sich die Schaltung gemäss Fig. Ig ebenfalls als Überwachungsschaltung verwenden, wobei dann natürlich ein Sperren des Transistors 134 anzeigt, dass der Schaltung anstelle des gewünschten Viechseistroms ein Gleichstrom zugeführt wird.

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Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines induktiven Steuerelements für einen elektronischen Schalter gemäss Fig. 1. Man erkennt, dass in einem nach oben offenen Topfkern 148 zwei Spulen 15o und 152 angeordnet sind, die durch den Topfkern 14 8 magnetisch miteinander gekoppelt sind und den Spulen Io und 12 in Fig. 1 entsprechen. Über diesen beiden Spulen ist nun eine sehr flache Spule 154 angeordnet, die der Spule 54 in Fig. .1 bzw, Fig. la entspricht. Diese Spule ist nun Teil der Überwachungsschaltung A und wird bei einer mechanischen Beschädigung des in Fig. 2 gezeigten Steuerelementes vor den Spulen 15o bzw. 152 odei gleichzeitig mit diesen zerstört. Dies hat zur Folge, dass die Überwachungsschaltung A anspricht und auf ihrer Ausgangsleitung 156 ein Signal erzeugt, welches in einer zentralen Überwachungseinheit verhindert, dass ein Wechsel des Signals an der Ausgangsklemme 46 der Schaltung gemäss Fig. 1 als eine Dämpfung des Schwingkreises ausgelegt wird, während in Wirklichkeit eine Zerstörung des Steuerelements vorliegt.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, auch bei andersartig ausgestalteten Steuerelementen, beispielsweise bei kapazitiven Steuerelementen oder bei Steuerelementen, die mit einer Feldplatte arbäten, Schaltkreisteile einer Überwachungsschaltung in ähnlicher Weise vor den lebenswichtigen Teilen des Steuerelementes anzuordnen, um auf diese Weise Fehlschlüsse aus bestimmten AusgangsSignalen des Steuerelementes bzw. des elekironischen Schalters zu vermeiden.

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Claims

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Patentansprüche

ν Iy Elektronischer Näherungsschalter zur Überwachung bewegter Teile mit einem Oszillator mit einem in seiner Impedanz durch die Annäherung der Teile veränderlichen, induktiven oder kapazitiven Steuerelement, gekennzeichnet durch eine logische Vergleichsschaltung (Fig. Id) mit mindestens zwei Eingängen (c, d), an denen einerseits eine am Oszillator (lo, 12, 14, 16, 18) und andererseits eine am Ausgang ( et ) des Näherungsschalters abgegriffene Spannung liegt, und mit einer Ausgangsleitung (92), an der für die Dauer des Vorliegens einander entsprechender Betriebsbedingungen an den beiden Eingängen (c, d) ein stetiges Prüfsignal anliegt.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Vergleichsschaltung (Fig. Id) zwei UND-Schaltungen (86, 88) mit jeweils zwei Eingängen aufweist, die jeweils mit den beiden Eingängen (c, d) der logischen

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Verglexchsschaltung (Fig. ld) verbunden sind, dass beide Eingänge der einen UND-Schaltung (88) negiert sind und dass die Ausgänge der beiden UND-Schaltungen (86, 88) mit den beiden Eingängen einer ODER-Schaltung (9o) verbunden sind, deren Ausgang die Ausgangsleitung (92) der logischen Vergleichsschaltung (Fig. Id) bildet.
3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Vergleichsschaltung einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Ausgang einer Überwachungsschaltung (Fig. la) für die mechanische Unversehrtheit des Steuerelements verbunden ist, und dass das Signal auf der Ausgangsleitung der logischen Schaltung einer vorgegebenen logischen Verknüpfung der ihren drei Eingängen zugeführten Signale entspricht.

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