DE2334094B2

DE2334094B2 - Elektrische Schalteinrichtung als Annäherungsschalter

Info

Publication number: DE2334094B2
Application number: DE2334094A
Authority: DE
Inventors: Yasunori Kishi; Kunio Kobayashi; Tsuneo Tokio Okamoto; Masami Sagamihara Kanagawa Yamaguchi
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2334094A1; US3805185A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, in der in einem Oszillatorkreis durch Annäherung eines Metallteils gegenüber einer Abstimmspule und einer Rückkopplungsspule ein sprunghaftes Einsetzen des Schwingungszustandes erreicht wird.

Ein derartiger Annäherungsschalter ist aus der DE-AS 12 27 955 bekannt. Ihm haftet jedoch der Mangel an, daß die Verbindung zwischen dem am Einsatzort befindlichen Oszillatorteil einerseits und der speisenden Energiequelle sowie der mit Verstärkereinrichtung versehenen anzeigenden Einrichtung mehradrig sein muß, was nicht nur in vielen Fällen den rein mechanischen Einbau derartiger Näherungsschalter erschwert sondern aufgrund der zahlreichen Leiterschleifen auch Störungen die Möglichkeit der Einflußnahme bietet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Schalteinrichtung eingangs genannter Art so zu gestalten, daß die Zahl der Verbindungsleitungen zwischen dem Oszillatorteil und dem speisenden und anzeigenden Teil der Schaltung so gering wie möglich gehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht in der Weise, daß die Verbindung zwischen den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle und dem Kollektor-Emitter-Pfad des Oszillatortransistors über wenigstens einen Detektorwiderstand und eine von der Rückkopplungsspule und einen Widerstand gebildete Parallelschaltung durch nur ein Verbindungsleitungspaar hergestellt ist. Diese durch die geringstmögliche Zahl von Leitungen hergestellte Verbindung erfüllt die Forderung nach minimaler Störanfälligkeit genauso wie diejenige nach der einfachsten Handhabung beim Einbau in Maschinen oder Geräte.

Die Erfindung läßt sich durch in den Unteransprüchen gekennzeichnete Weiterbildungen vorteilhaft ausgestalten und so unterschiedlichen Gegebenheiten und Anforderungen anpassen.

Aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung wird die Erfindung in ihrem Aufbau, ihrer Arbeitsweise und im Grundprinzip näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

F i g. 2 ein weiteres Teilschaltbüd mit abgewandelter Ausführungsform des Speisungs- und Anzeigeteils.

In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung gezeigt, deren Oszillatorwicklung aus einer Abstimmspule 1-1 und einer Rückkopplungsspule 1-2 besteht, deren Kopplungsgrad durch ein Metallstück 2, das in Richtung des Teiles A\ bewegt wird, geändert wird. Eine Gleichspannungsquelle 3 ist mit Anschlußklemmen 3+ und 3— ausgestattet. Ein erster Parallelkreis, der durch die Abstimmspule 1-1 und einen Widerstand 4 gebildet wird, ist mit dem Kollektor-Emitter-Pfad eines Oszillatortransistors 5 verbunden und außerdem an die Klemmen 3 + und 3— der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Der gemeinsame Anschlußpunkt der Abstimm- und der Rückkopplungsspule 1-1, 1-2 liegt ebenfalls an der Klemme 3+ der Gleichspannungsquelle, während ein erster Kondensator 6 zwischen das andere Ende der Rückkopplungsspule 1-2 und die Basis des Oszillatortransistors 5 eingeschaltet ist. Zwischen die positive Klemme 3+ der Gleichspannungsquelle 3 und die Basis des Oszillatortransistors 5 ist außerdem ein Vorspannwiderstand 8 gelegt.

Zwischen die Basis des Oszillatortransistors 5 und die negative Klemme 3— der Gleichspannungsquelle 3 ist ein zweiter Parallelkreis geschaltet, der aus einem zweiten Kondensator 7 und einer Diode 9 besteht.

Bei einer derartigen wird, wenn das Metallstück 2 außerhalb des Bereichs der Spulen 1-1 und 1-2 gehalten wird, eine elektromotorische Kraft, die durch einen positiven Rückkopplungsstrom, welcher in der Rückkopplungsspule 1-2 fließt, erzeugt wird, durch die Wirkung des Magnetflusses aufgehoben, der durch einen oszillierenden Strom in der Abstimmspule hervorgerufen wird. In diesem Fall wird, da der Rückkopplungsstrom bis auf Null reduziert wird, die Schwingung des Oszillatorkreises nicht eingeleitet, und ein Strom i aus der Gleichspannungsquelle 3 hat dann einen konstanten Wert.

Wenn nun das Metallstück 2 sich in Richtung auf den Zwischenraum zwischen der Abstimmspule 1-1 und der Rückkopplungsspule 1-2 in Bewegung setzt, wird die Wirkung des oszillierenden Stroms auf die Rückkopplungsspule vermindert, so daß die Schalteinrichtung bei einer Frequenz zu schwingen beginnt, die vom Wert der Abstimmspule 1-1 und vom Wert der zwischen den Elektroden herrschenden Kapazität Ccb zwischen Kollektor und Basis des Transistors 5 abhängt. Als Folge davon fließt zwischen den Klemmen 3+ und 3— der Gleichspannungsquelle 3 ein Wechselstrom, der dem an früherer Stelle erwähnten Gleichstrom überlagert ist. Ein genaueres Eingehen auf die Schwingungsbedingungen und die Größe der Ströme und Spannungen innerhalb der Oszillatorschaltung ist aufgrund ihrer Bekanntheit aus dem Stande der Technik an dieser Stelle nicht erforderlich.

Wird der bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels vorausgesetzte NPN-Transistor 5 durch einen PNP-Transistor ersetzt, so sind die Polarität der Gleichspannungsquelle 3 und die Durchlaßrichtung der Diode 9 umzukehren.

Es ist außerdem möglich, die Schwingung der Schalteinrichtung durch Umkehren der Polarität der Kopplung der Teilspulen 1-1 und 1-2 aufrechtzuerhalten, wenn das Metallstück 2 aus dem Spulenzwischenraum

entfernt ist, und das Schalten so zu bewirken, daß die Schwingung beim Einführen des Metallstückes 2 unterbrochen wird.

In der Schaltung der Fig. 1 ist nun die Klemme 3— der Gieichspannungsquelle 3 über in Reihe ^eschaltete Detektorwiderstände 11 und 12 an die Anschlußleitung 14 des oben beschriebenen Oszillatorteils angeschlosspn, während die Klemme 3+ unmittelbar mit der Anschlußleitung 13 des Oszillatorteils in Verbindung ist. Zwischen den Anschlußleitungen 13 und 14 liegt ein Glättungskondensator 15. Die Transistoren 16 und 17 bilden einen Stromverstärker, der den in den Detektorwiderständen 11 und 12 fließenden Strom verstärkt und diesen verstärkten Strom dann einer zur Anzeige dienenden Last 18, beispielsweise einer Anzeigelampe, zuführt

Der von der Klemme 3+ der Gleichspannungsquelle 3 wegfließende Strom wird in zwei Teile aufgeteilt. Der eine Teil speist den Oszillator und fließt zurück zur Klemme 3— durch die Widerstände 11 und 12. Der andere Teil fließt durch den Transistor 16 und über den Transistor 17 zur Klemme 3— der Gleichspannungsquelle zurück. Befindet sich der Oszillator nicht im Schwingzustand, dann ist der in den Transistor 5 fließende Strom äußerst klein, so daß der Strom, der im Widerstand 11 fließt, ebenfalls sehr klein ist. Dadurch ist der Spannungsabfall am Widerstand 12 klein, und die Summe der Spannung, die benötigt wird, um Strom im Basis-Emitterpfad des Transistors 16 fließen zu lassen (ungefähr 0,6 Volt) und der Spannung, um im Basis-Emitter-Pfad des Transistors 17 einen Strom fließen zu lassen (ungefähr 0,6 Volt), von insgesamt 1,2 Volt wird nicht erreicht. Es fließt deshalb durch die Transistoren 16 und 17 kein Strom. Wenn aber der Oszillator schwingt, dann steigt der Strom an, und die Spannung am Widerstand 12 überschreitet den Wert voti 1,2 Volt, so daß die Basisströme in den Transistoren 16 und 17 diese leitend machen. In diesem Fall verhindert der Widerstand 11 ein zu starkes Ansteigen der Basisströme der Transistoren 16 und 17, wenn der Spannungsabfall an dem Widerstand 12 zu groß wird.

Wenn die Last 18 nur klein ist, dann kann der Vorverstärker, welcher durch den Transistor 16 gebildet wird, auch weggelassen werden, was die F i g. 2 zeigt. Es ist jedoch auch möglich, die Anzahl der Verstärkerstufen zu erhöhen wenn es erforderlich erscheint.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele macht deutlich, daß der auf die Annäherung des Metallteils reagierende Oszillator einerseits und der Verstärkerund Anzeigeabschnitt andererseits durch nur zwei Verbindungsadern verbunden voneinander entfernt angeordnet sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Schalteinrichtung, in der in einem Oszillatorkreis durch Annäherung eines Metallteils gegenüber einer Abstimmspule und einer Rückkopplungsspule ein sprunghaftes Einsetzen des Schwingungszustandes erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle (3) und dem Kollektor-Emitter-Pfad des Oszillatortransistors (5) über wenigstens einen Detektorwiderstand (11, 12) und eine von der Rückkopplungsspule (1-1) und einem Widerstand (4) gebildete Parallelschaltung durch nur ein Verbindungsleitungspaar (13,14) hergestellt ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbir.dungsleitungen (13,14) ein Glättungskondensator (15) liegt.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Detektorwiderstand (11,12) ein Verstärker (16,17) angeschlossen ist, der eine im Detektorwiderstand auftretende Stromänderung als verstärktes Ausgangssignal an eine Last (18) abgibt.

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