DE2515654B2 - Proximity switch - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen als Schließer ausgebildeten Annäherungsschalter mit einem bedämpfbaren v^SZiiiatOr, ϊΐΐϊΐ ΟϊΠΟϊΠ aüi u6H ι~τ5ΖιιιαιΟΓ LÜigCFiuciii, wesentlich kürzere Einschwingzeit als der Oszillator aufweisenden Gleichrichter und mit einem auf den Gleichrichter folgenden Schaltverstärker, wobei alle diese Teile in einem gemeinsamen Annäherungsschalter-Gehäuse sitzen, sowie mit einer zu diesen Teilen führenden Plus-Stromversorgungsleitung und einer Minus-Stromversorgungsleitung. The invention relates to a normally open proximity switch with a damped v ^ SZiiiatOr, ϊΐΐϊΐ ΟϊΠΟϊΠ aüi u6H ι ~ τ5ΖιιιαιΟΓ LÜigCFiuciii, significantly shorter settling time than the oscillator having rectifier and with a switching amplifier following the rectifier, all these parts in a common proximity switch Housing sit, as well as with a plus power supply line leading to these parts and a minus power supply line.
Bei Annäherungsschaltern besteht grundsätzlich das Problem, so wenig wie möglich Bauelemente zu verwenden, da die Gehäuse oft nur die Größe eines kleinen Fingers haben. Da der zur Verfugung stehende Innenraum meist zylindrisch ist, hat man es bei der Unterbringung der vorhandenen Bauelemente und Leitungen auch schwerer als z. B. dort, wo man gedruckte Schaltungen verwenden kann oder der zur Verfügung stehende Raum recht flachförmig ist. Bei Annäherungsschaltern bereitet auch stets die Wärmeentwicklung Schwierigkeiten, da der zur Verfügung stehende P.aum eng ist und eine spezielle KühlungIn the case of proximity switches, there is basically the problem of blocking as few components as possible as the cases are often only the size of a little finger. Because the available Interior space is mostly cylindrical, it is when the existing components are accommodated and cables also heavier than z. B. where you can use printed circuits or the Available space is quite flat. In the case of proximity switches, heat is always generated Difficulties, as the space available is tight and special cooling is required
nicht vorgesehen werden kann.cannot be provided.
Besonderen Wert muß man bei Annäherur.gsschaltern darauf legen, daß die Ausfallquote möglichst niedrig ist. Zeigt z. B. ein Annäherungsschalter an sei- > nem Ausgang nur deshalb ein Signal »Maschinenteil vorhanden«, weil im Annäherungsschalter ein Fehler vorhanden ist, so kann dies zu sehr großen Zerstörungen führen.In the case of proximity switches, particular importance must be attached to the failure rate as much as possible is low. Shows e.g. For example, a proximity switch at its exit only sends a signal »machine part present «because there is a fault in the proximity switch, this can lead to very serious damage to lead.
Unter einem »Schließer« in dieser TerminologieUnder a "closer" in this terminology
ίο versteht man einen Annäherungsschalter dessen offene Schwingkreisspule durch den Maschinenteil bedämpft wird, dessen Oszillator dann nicht mehr schwingt und der dann an seinem Ausgang ein Signal abgibt »Maschinenteil vorhanden«. Gerade bei diesen Annäherungsschaltern kommt es bei deren Anschalten an das Netz regelmäßig vor, daß eine bestimmte Zeit vergeht, bis — bei nicht bedämpfendem Maschinenteil — der Oszillator anschwingt. Kurzzeitig erhält also der nachfolgende Demodulator das gleiche Signal, wie wenn tatsächlich ein Maschinenteil vorhanden wäre. Dies kann zu den obenerwähnten großen Zerstörungen führen, denn in Wirklichkeit ist ja kein Maschinenteil da, sondern der Oszillator schwingt noch nicht. Am Ausgang des Schaltverstärkers entsteht nun ein spezieller Störimpuls, den es zu unterdrücken gilt. Der Anmelder hat hierfür intern vorgeschlagen, ein R-C-Glied vom Eingang des Demodulators nach Plus zu legen. Wird nun der Annäherungsschalter eingeschaltet, so stellt der Kondensatorίο one understands a proximity switch which is open Resonant circuit coil is damped by the machine part, whose oscillator is then no longer oscillates and then emits a signal at its output "machine part present". Especially with these Proximity switches it happens regularly when they are switched on to the network that a certain Time passes until - with the machine part not damping - the oscillator starts to oscillate. For a short time, the following demodulator receives the same signal, as if a machine part were actually present. This can add up to the major ones mentioned above Destruction cause, because in reality there is no machine part, but the oscillator vibrates not yet. At the output of the switching amplifier there is now a special interference pulse that has to be suppressed is applicable. For this purpose, the applicant has internally proposed an R-C element from the input of the demodulator to lay after plus. If the proximity switch is now switched on, the capacitor turns on
ίο zunächst einen sehr kleinen Widerstand dar und der Eingang des Demodulators wird nach Plus gezogen. Eine Spannungsänderung in dieser Richtung ist gleichbedeutend mit »kein Maschinenteil vorhanden« und deshalb entsteht am Ausgang des Schaltverstär-ίο at first a very small resistance and the The input of the demodulator is pulled to plus. A voltage change in this direction is synonymous with "no machine part available" and therefore at the output of the switching amplifier
3Ϊ kers kein Ausgangssignal, obwohl der Oszillator zunächst nicht schwingt. Erst wenn der Kondensator sich ganz aufgeladen hat, stellt er gleichstrommäßig einen unendlich hohen Widerstand dar und der Eingang des Demodulators wird nunmehr vom Oszillator und nicht mehr vom R-C-Glied angesteuert.3Ϊ kers no output signal, although the oscillator initially does not swing. Only when the capacitor is fully charged does it switch to direct current infinitely high resistance and the input of the demodulator is now from the oscillator and not more controlled by the R-C link.
Gemäß der DE-AS 2149063 ist es bekannt, einen kontaktlosen Spannungsschalter vor den Folgen eines Kurzschlusses im Lastkreis zu schützen. Dabei wird in Zeitabständen, welche durch ein R-C-Glied be-According to DE-AS 2149063 it is known to have a to protect contactless voltage switches from the consequences of a short circuit in the load circuit. It will at time intervals which are determined by an R-C element
4·-) stimmt werden, geprüft, ob der Kurzschluß noch besteht, da diese Zeitabstände relativ weit auseinanderliegen und die Prüfzeit extrem klein gehalten werden kann, macht es beim Prüfvorgang dem kontaktlosen Schalter nichts aus, wenn kurzzeitig der Kurzschluß-Strom durch ihn fließt, da er in den Pausen die Verlustwärme wieder ableiten kann.4 -) are correct, check whether the short circuit still exists, since these time intervals are relatively far apart and the test time is kept extremely short can, it does not matter to the contactless switch during the test process if the short-circuit current is briefly applied flows through it, as it can dissipate the heat loss again during the breaks.
Gemäß der Zeitschrift »Elektronik« 1969, Seite 108, ist eine Stabilisierungsschaltung bekanntgeworden, in der der konstant regelnde Serientransistor gegen Kurzschlüsse in der Ausgangsleitung geschützt wird. Der Kurzschluß-Schutz tritt hier sehr schnell ein und wenn der Kurzschluß behoben ist, kehrt die Schaltung automatisch wieder in die Ausgangslage zurück. Im Unterschied zu der Schaltung nach der DE-AS 2149 063 handelt es sich hier jedoch um eine reine Gleichstromschaltung. Es ist bei ihr auch nicht das Selbsthalteverhalten von Thyristoreigenschaften aufweisenden Halbleiterschaltern zu beachten, wie sie bei Annäherungsschaltern stets verwendet werden, da ein Transistor sich immer durch die Basisspannung steuern läßt. Die Spannung, bei der die bekannte Schaltung arbeitet, unterscheidet sich um etwa eine Zehnerpotenz von derjenigen, bei der Annäherungsschal-According to the magazine "Elektronik" 1969, page 108, a stabilization circuit has become known, in which the constantly regulating series transistor is protected against short circuits in the output line will. The short-circuit protection takes effect here very quickly and when the short-circuit has been remedied, the Shift automatically back to the starting position. In contrast to the circuit according to the DE-AS 2149 063, however, this is a pure DC circuit. It's not that with her either The latching behavior of semiconductor switches having thyristor properties must be observed, as in Proximity switches are always used, as a transistor is always controlled by the base voltage leaves. The voltage at which the known circuit works differs by about a power of ten of those who have proximity switch
ter-Schaltanordnungen arbeiten müssen. Schließlich Ist die bekannte Schaltung so ausgelegt, daß sie bei einem Kurzschluß im Zweig der abgegebenen Spannung arbeitet, während bei der Annähemngsschalter-Schaltanordnung ein Kurzschluß im speisenden Spannungszweig vorausgesetzt wird.ter switching arrangements have to work. Finally, the known circuit designed to operate at a short circuit in the branch of the output voltage, while a short circuit is provided in the feeding voltage in the branch Annähemngsschalter switching arrangement.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zu finden, die bei Schließern sowohl den speziellen Slörinipuls vermeidet als auch dazu verwendet werden kann, gemäß der CE-AS 2149063 den kontaktieren Spannungsschalter vor den Folgen eines Kurzschlusses zu schützen. Dabei soll die Anzahl der Bauelemente nicht oder jedenfalls eicht wesentlich erhöht werden und gleichzeitig soll auch trotz Lösung dieser beiden Teilaufgaben das von den Bauelementen eingenommene Volumen verkleinert werden.The object of the invention is to find a circuit the one with closers and the special Slörinipuls avoids and can also be used to contact the voltage switch in accordance with CE-AS 2149063 to protect against the consequences of a short circuit. The number of components not, or in any case, should be increased significantly, and at the same time should also be increased despite the solution of these two Subtasks the volume occupied by the components can be reduced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:According to the invention, this object is achieved by the following features:
a) Ein R-C-Glied liegt in Reihenschaltung vom Wechselstromausgang des Oszillators zu einer der Stromversorgungsleitungen, wobei die Zeitkonstante dieses R-C-Giieds größer als die Einschwingzeit des Oszillators ist, andererseits auch die für das Kurzschlußlöschen erforderliche Zeitkonstante hat.a) An R-C element is connected in series from the alternating current output of the oscillator to one of the power supply lines, the time constant of this R-C element being greater than the settling time of the oscillator is, on the other hand, also the one required for short-circuit erasure Has time constant.
b) Ein Transistor liegt mit seiner Emitter-Kollektorstrecke parallel zum Kondensator, der erheblich kleiner als 1 Mikrofarad ist.b) A transistor lies with its emitter-collector path parallel to the capacitor, which is considerably is less than 1 microfarad.
c) Ein niederohmiger Widerstand liegt von der Stromversorgungsleitung zum Schaltverstärker und zwischen Schaltverstärker und Widerstand liegt der Eingang des Transistors.c) There is a low resistance from the power supply line to the switching amplifier and between the switching amplifier and the resistor is the input of the transistor.
Die Anordnung nach Anspruch 2 führt zu besonders günstigen Umladeverhältnissen und Zeitkonstanten, geringer Belastungund wenigen Bauelementen.The arrangement according to claim 2 leads to particularly favorable reloading conditions and time constants, low load and few components.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 unterstützen der Arbeitswiderstand R2 und der Kondensator Cl die Störimpuls-Unterdrückungsfähigkeit des eingangs erwähnten R-C-Gliedes.Due to the features of claim 3, the load resistor R2 and the capacitor C1 support the interference pulse suppression capability of the RC element mentioned at the beginning.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild.The invention will now be described on the basis of a preferred exemplary embodiment. The drawing shows a schematic circuit diagram.
In ein Gehäuse 11, welches lediglich gestrichelt dargestellt ist, sind vergossen angeordnet eine offene Schwingkreisspule 12. Diese ist mit einem Oszillator 13 verbunden, der z. B. die aus der DT-PS 1616280 ersichtliche Gestalt haben kann. Der Oszillator 13 steuert über eine Leitung 14 einen Gleichrichter 16 an. Dieser kann in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus nur einem einzigen Transistor bestehen. Er richtet die Wechselspannung des Oszillators 13 gleich und gibt die gleichgerichtete Spannung mit der richtigen Polarität über eine Leitung 17 an einen Schaltverstärker 18. Der Arbeitswiderstand für den Gleichrichter 16 ist der Widerstand R2, welcher von der Leitung 17 nach der Plus-Leitung 19 liegt. Ein Ausgangskondensator Cl liegt von der Leitung 17 nach der Minus-Leitung 21. Der Schaltverstärker 18 gibt sein Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 22 ab.In a housing 11, which is only shown in dashed lines, an open resonant circuit coil 12 is potted. This is connected to an oscillator 13, the z. B. can have the shape shown in DT-PS 1616280. The oscillator 13 controls a rectifier 16 via a line 14. In a manner known per se, this can essentially consist of only a single transistor. It rectifies the AC voltage of the oscillator 13 are the same, and outputs the rectified voltage of the correct polarity, via a line 17 to a switching amplifier 18. The load resistor for the rectifier 16 is the resistance R2, which is located on the line 17 to the positive line nineteenth An output capacitor C1 is connected from the line 17 to the minus line 21. The switching amplifier 18 emits its output signal on the output line 22.
Von der Leitung 14 aus geht ein Widerstand Rl in Reihe mit einem Kondensator C. Der Widerstand Rl hat 120 Kiloohm und der Kondensator C hat 0,01 Mikrofarad. Vom Standpunkt des Kurzschlußschutzes aus gesehen entspricht der Widerstand Rl dem Widerstand R aus der DE-AS 2149 063, welcher dort 3,3 Megohm hat. Der Kondensator C entspricht im Prinzip dem Kondensator aus der DE-AS, welcher dort 1 Mikrofarad hat. wobei die Wirkungsweise des Kondensators C aus der DE-AS invertiert ist.From the line 14, a resistor Rl goes in series with a capacitor C. The resistor Rl has 120 kilohms and the capacitor C has 0.01 microfarads. From the point of view of short-circuit protection, the resistor Rl corresponds to the resistor R from DE-AS 2149 063, which there has 3.3 megohms. The capacitor C corresponds in principle to the capacitor from DE-AS, which has 1 microfarad there. the operation of the capacitor C from the DE-AS is inverted.
Vom Schaltverstärker 18 aus nach der Plusleitung 19 liegt der Schutzwiderstand Αϊ, welcher dem gleichbenannten Widerstand aus der DE-AS entspricht.From the switching amplifier 18 to the positive line 19 is the protective resistor Αϊ, which is named the same Resistance from the DE-AS corresponds.
r> Schließlich ist ein Transistor T vorgesehen, dessen Basis zwischen Rs und dem Schaltverstärker 18 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors T ist mit der Plusleitung verbunden und der Kollektor des Transistors T liegt zwischen Rl und C. r> Finally, a transistor T is provided, whose base is connected between Rs and the switching amplifier 18th The emitter of the transistor T is connected to the positive line and the collector of the transistor T is between Rl and C.
ιυ Beim Vergleich dieser Schaltung mit derjenigen der DE-AS fällt vor allem auf, daß der Kondensator C eine rund hundertmal kleinere Kapazität hat, was sich volumenmäßig stark bemerkbar macht. Der Widerstand Rl hat hier 120 Kiloohm, während der Widerstand R der Hauptanmeldung 3,3 Megohm hat. Die unterschiedliche Ohmzahl führt bei Widerständen zu keiner beachtlichen Volumenminderung. Jedoch ist ein niederohmiger Widerstand insofern besser, als er die in Werkhallen stets vorhandenen drahtlos oder aber auch über Draht übertragenen Störimpulse weniger fängt, die jedoch mit den aufgabengemäß zu unterdrückenden Impulsen nicht verwechselt werden dürfen.When comparing this circuit with that of the DE-AS, it is particularly noticeable that the capacitor C has a capacity that is around a hundred times smaller, which is clearly noticeable in terms of volume. The resistor Rl here has 120 kilohms, while the resistor R of the main application has 3.3 megohms. The different number of ohms does not lead to a significant reduction in volume in resistors. However, a low-resistance resistor is better insofar as it does not catch the interference pulses that are always present in factory halls, either wirelessly or via wire, which, however, must not be confused with the pulses to be suppressed according to the task.
Hinsichtlich des Kurzschluß-Schutzes arbeiten dieIn terms of short-circuit protection, they work
2> Bauteile Äs, T, C und Al genauso wie in der DE-As beschrieben. Der Kondensator C wird bei Kurzschluß auf seinen Spitzenwert aufgeladen. Nach Ablauf der durch C und Al bestimmten Zeitkonstante wird geprüft, ob der Kurzschluß noch vorhanden ist und bejahendenf alls wird der Schaltverstärker 18 über die Leitung 17 des Gleichrichters 16 freigeschaitet. Die Zeitkonstante ist so bemessen, daß der im Schaltverstärker 18 vorhandene Transistor in den Pausen zwischen dem Prüfen seine Verlustleistung abgeben kann2> Components Äs, T, C and Al exactly as described in DE-As. The capacitor C is charged to its peak value in the event of a short circuit. After the time constant determined by C and A1 has elapsed, it is checked whether the short circuit is still present and, if so, the switching amplifier 18 is disconnected via the line 17 of the rectifier 16. The time constant is dimensioned so that the transistor present in the switching amplifier 18 can emit its power loss in the pauses between the tests
r> und die Verlustleistung während der Prüfzeit auf einen zulässigen Wert begrenzt wird.r> and the power loss is limited to a permissible value during the test period.
Bei der Störimpuls-Unterdrückung dagegen sind die Bauteile Rs und T nicht beteiligt. Hier wirken nur die Bauteile C und Al: Legt man an die Plus-Leitung 19 und die Minus-Leitung 21 die entsprechende Spannung, dann schwingt der Oszillator 13 erst nach Anlegen der Spannung an. Innerhalb dieser Zeitspanne sieht der Gleichrichter 16 auf der Leitung 14 also das gleiche Signal wie wenn die Schwingkreisspule 12 von einem Maschinenteil oder dergleichen bedämpft werden würde, und auf der Ausgangsleitung 22 steht dann das Signal »Maschinenelement vorhanden«. Dies verhindert jedoch das R-C-Glied Al, C. Im Augenblick des Anlegens der Spannung an dieIn the case of interference suppression, on the other hand, the components Rs and T are not involved. Only the components C and Al are effective here: If the corresponding voltage is applied to the plus line 19 and the minus line 21, the oscillator 13 only starts to oscillate after the voltage has been applied. Within this period of time, the rectifier 16 sees the same signal on the line 14 as if the resonant circuit coil 12 were damped by a machine part or the like, and the output line 22 then shows the signal "machine element present". However, this prevents the RC element Al, C. At the moment the voltage is applied to the
so Plus-Leitung 19 und die Minus-Leitung 21 stellt der Kondensator C einen vernachlässigbaren Wechselstrom-Widerstand dar. Die Leitung 14 geht deshalb nach Plus. Dies entspricht dem Signal »Kein Maschinenteil vorhanden« und ein entsprechendes Signal wird dann natürlich auch auf der Ausgangsleitung 22 angezeigt. Damit ist die Anzeige richtig.so the plus line 19 and the minus line 21, the capacitor C represents a negligible alternating current resistance The line 14 therefore goes to plus. This corresponds to the signal »No machine part present «and a corresponding signal is then of course also on the output line 22 displayed. So the ad is correct.
Wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt, kann man mit gleicher Anzahl von Bauelementen und erheblicher Volumenverminderung sowohl den Störimpuls unterdrücken als auch den Schaltverstärker 18 im Kurzschlußfall schützen.As this embodiment shows, you can use the same number of components and more Volume reduction both suppress the glitch and the switching amplifier 18 im Protect in the event of a short circuit.
Aus einem Vergleich der Schaltung der DE-AS mit der vorliegenden Schaltung erkennt man auch, daß jetzt die Diode D eingespart worden ist, da der Tran-From a comparison of the circuit of the DE-AS with the present circuit it can also be seen that now the diode D has been saved, since the tran-
(,5 sistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke und seiner Kollektor-Basis-Strecke eine Entladung des Kondensators C bei nicht vorliegendem Kurzschluß verhindert. (, 5 sistor with its collector-emitter path and its Collector-base path prevents the capacitor C from discharging in the absence of a short circuit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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