DE2626959B2 - Prüfgerät zur Überprüfung des Schwingungszustandes elektrischer, berührungslos arbeitender Schaltgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät zur Überprüfung des Schwingungszustandes elektronischer, berührungslos arbeitender Schaltergeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, bestehend aus einer Detektorspule, einem der Detektorspule nachgeschalteten Verstärker, vorzugsweise einem als integrierter Schaltkreis ausgeführten Operationsverstärker, einer den Verstärker speisenden elektrischen Energieversorgung, vorzugsweise einer Batterie oder einem Akkumulator, und einem dem Verstärker nachgeschalteten Indikator, vorzugsweise einer Lumineszenzdiode.

Elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, sind vielfach bekannt (vgl. die üE-OScn 951 137, 2 127956, 22O3O3X, 2203906, 2330233, 331732, 2613 423, 2616 256 und 2616773 sowie die DE-AS 2 356 490). Solche elektronischen Schaltgeräte, die also kontaktlos ausgeführt sind, werden in zunehmendem Maße anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausführt sind, in elektrischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Hinsichtlich der Beeinflussung des Oszillators wird dabei zwischen induktiver und kapazitiver Beeinflussung unterschieden. Bei Schaltgeräten der in Rede stehenden Art mit induktiver Beeinflussung des Oszillators gilt für den Oszillator, solange ein den Oszillator beeinflussendes Metallteil einen vorgegebenen Abstand zum Oszillator noch nicht erreicht hat, K-V=I mit K — Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht nun ein entsprechendes Metallteil den vorgegebenen Abstand zum Oszillator, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, wobei K ■ V< 1 wird, d. h. der Oszillator schwingt nicht mehr. Bei Schaltgeräten der in Rede stehenden Art mit kapazitiver Beeinflussung des Oszillators gilt für den Oszillator, solange ein Ansprechkörper die Kapazität zwischen einer Ansprechelektrode und einer Gegenelektrode noch nicht hinreichend vergrößert hat, also einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K ■ V < 1, d. h. der Oszillator schwingt nicht. Erreicht der Ansprechkörper den vorgegebenen Abstand, so führt die steigende Kapazität zwischen der Ansprechelektrode und der Gegenelektrode zu einer Vergrößerung des Rückkopplungsfaktors K, wobei K-V=I wird, d. h. der Oszillator schwingt. Bei beiden Ausführungsformen von elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten der zuvor beschriebenen Art wird abhängig von den unterschiedlichen Schwingungszuständen des Oszillators ein elektronischer Schalter, z. B. ein Thyristor, ein Triac oder ein Transistor, gesteuert.

Es ist nun häufig notwendig oder zumindest wünschenswert, bei in Meß-, Steuer- und/der Regelkreisen eingebauten elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art den Schwingungszustand der Oszillatoren dieser Schaltgeräte überprüfen zu können.

Im übrigen sind allgemein Prüfgeräte zur Überprüfung des Schwingungszustandes von Oszillatoren bekannt (vgl. die DE-OS 2548840), die aus einer Detektorspule, einem der Detektorspule nachgeschalteten Verstärker, einer den Verstärker speisenden elektrischen Energieversorgung und einem dem Verstärker nachgeschalteten Indikator bestehen.

Eingangs ist ausgeführt worden, daß bei elektronischen Schaltgeräten, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, eine Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V des Oszillators führt und daß folglich eine solche Bedämpfung dazu führen kann, daß ein zunächst schwingender Oszillator zu schwingen aufhört. Nun führt das Arbeiten mit dem zuvor beschriebenen Prüfgerät an einem elektronischen Schaltgerät, dessen Oszillator schwingt, auch zu einer Bedämpfung des Oszillators; über die Detektorspule wird ja elektrische Energie ausgekoppelt. Damit nun bei einem schwingenden Oszillator das Hereinführen der Detektorspule des Prüfgerätes in den Beeinflussungsbereich des Oszillators nicht dazu führt, daß der Oszillator zu schwingen aufhört und das elektronische Schaltgerat ungewollt schaltet, muß die mit der Detektorspule des erfindungsgcmälk'ii Prüfgerätes ausgekoppelte elektrische Energie, die Bedämpfung des Oszillators also, ausgesprochen gering bleiben. Es empfiehlt sieh deshalb, bei dem in Rede stehenden Prüfgerät als

Verstärker einen Operationsverstärker, vorzugsweise als integrierter Schaltkreis ausgeführt, vorzusehen. Operationsverstärker sind bekanntlich Verstärker, die theoretisch einen unendlich großen Verstärkungsfaktor haben; tatsächlich liegen die Verstärkungsfaktoren von Operationsverstärkern zumeist zwischen ca. 10000 und 50000, aber auch darüber. Operationsverstärker (ohne Rückkopplung) arbeiten deshalb praktisch als Schwellwertschalter; beim Vorliegen einer bestimmten minimalen Eingangsgröße schalten sie den Ausgang praktisch niederohmig durch. Wird bei dem in Rede stehenden Prüfgerät als Verstärker ein Operationsverstärker vorgesehen, so läßt sich damit teilweise die Forderung erfüllen, daß die mit der Detektorspule dieses Prüfgerätes erfolgende Bedämpfung des Oszillators eines elektronischen Schaltgerätes relativ gering bleibt; jedoch kann die Bedämpfung gleichwohl noch zu groß sein.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, das bekannte Prüfgerät, von dem die Erfindung ausgeht, so auszugestalten und weiterzubilden, daß seine Detektofspule dann, wenn sie in den Beeinflussungsbereich eines elektronischen Schaltgerätes mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator gebracht wird, aus diesem Schaltgerät noch weniger elektrische Energie auskoppelt, den Oszillator des Schaltgerätes also noch weniger bedämpft.

Das erfindungsgemäße Prüfgerät, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Widerständen bestehendes Widerstandsnetzwerk vorgesehen, das Widerstandsnetzwerk an die elektrische Energieversorgung angeschlossen und der Eingang des Verstärkers einerseits über die Detektorspule und andererseits direkt an einen Widerstand des Widerstandsnetzwerkes angeschlossen ist. Vorzugsweise besteht dabei das Widerstandsnetzwerk aus drei in Reihe geschalteten Widerständen, nämlich einem ersten relativ hochohmigen Widerstand, einem relativ niederohmigen Widerstand und einem zweiten relativ hochohmigen Widerstand, wobei die beiden relativ hochohmigen Widerstände einen gleichen oder annähernd gleichen Widerstandswert haben können, und ist der Eingang des Verstärkers an den relativ hochohmigen Widerstand angeschlossen.

Im übrigen geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, bei dem erfindungsgemäßen Prüfgerät den Indikator über einen der Strombegrenzung dienenden Widerstand an den Ausgang des Verstärkers anzuschließen.

Im folgenden werden die Erfindung und der erfindungsgemäß erreichte Vorteil anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Prüfgerätes zur Überprüfung des Schwingungsziistandes elektronischer, berührungslos arbeitender Schaltgeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des Prüfgerätes nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Prüfgerät dient zur Oberprüfung des Schwingungszustandes nicht dargestellter elektronischer, berührungslos arbeitender Schaltgeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, und besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einer Detektoispule 1, einem der Detektorspule 1 nachgeschalteten Verstärker 2, einer den Verstärker 2 speisenden elektrischen Energieversorgung 3 und einem dem Verstärker 2 nachgeschalieten Indikator 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist, aus den weiter oben erläuterten Gründen, als Verstarker 2 ein Operationsverstärker, als integrierter Schaltkreis ausgeführt, vorgesehen. Der Verstärker 2 hat zwei Versorgungsanschlüsse 5, 6, zwei Eingänge 7, 8, nämlich einen nichtinvcrtierenden Eingang 7 und einen invertierenden Eingang 8, sowie einen Ausgang 9. Wie die Fig. 1 zeigt, bind im dargestellten Ausführungsbeispie! als elektrische Energieversorgung 3 eine Batterie und als Indikator 4 eine Lumineszenzdiode vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist das in Fig. 1 dargestellte Prüfgerät schaltungsmäßig im einzelnen wie folgt realisiert:

Außer den bisher beschriebenen Bauelementen ist ein aus drei in Reihe geschalteten Widerständen 10. 11,12 bestehendes Widerstandsnetzwerk 13 vorgesehen. Der Widerstand 10 ist relativ hochohmig, der Widerstand 11 relativ niederohmig und der Widerstand 12 wieder relativ hochohmig; die beiden relativ hochohmigen Widerstände 10. 12 haben einen gleichen oder annähernd gleichen Widerstandswert. Die Versorgungsanschlüsse 5,6 des Verstärkers 2 und das Widerstandsnetzwerk 13 sind an die elektrische Energieversorgung 3 angeschlossen. Der Eingang 7 des Verstärkers 2 ist über die Detektorspule 1, der Eingang 8 des Verstärkers 2 direkt an den Widerstand 11 des Widerstandsnetzwerkes 13 angeschlosen. Der Indikator 4 ist einerseits an die Energieversorgung 3 und andererseits über einen der Strombegrenzung dienenden Widerstand 14 an den Ausgang 9 des Verstärkers 4 angeschlossen.

Die in Fig. 1 dargestellte und zuvor beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfgerätes zur Überprüfung des Schwingungszustandes elektronischer, berührungslos arbeitender Schaltgeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, zeichnet sich dadurch aus, daß sie beim Überprüfen eines Schaltgerätes den schwingenden Oszillator dieses Schaltgerätes, wie angestrebt, besonders gering bedämpft.

Im folgenden soll in Verbindung mit Fig. 2 die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Prüfgerätes erläutert werden:

Bei geschlossenem Schalter 15 liegt die Spannung der elektrischen Energieversorgung 3 am Widerstandsnetzwerk 13, an den Versorgungsanschlüssen 5, 6 des Verstärkers 2 und einseitig, nämlich der Pluspol 16 der Energieversorgung 3, am Indikator 4. Die Eingänge 7, 8 des Verstärkers 2 liegen potentialmäßig etwa in der Mitte zwischen dem Potential des Pluspols 16 der Energieversorgung 3 und dem Potential des Minuspols 17 der Energieversorgung 3; das Potential am nichtinvertierenden Eingang 7 des Verstärkers 2 ist geringfügig positiver als das Potential am invertierenden Eingang 8 des Verstärkers 2. Dadurch, daß am nichtinvertierenden Eingang 7 des Verstärkers 2 ein positiveres Potential liegt als am invertierenden Eingang 8 des Verstärkers 2. ist der Ausgang 9 des Verstärkers 2 potentialmäßig praktisch auf den Versorgu.igsanschluß 5 des Verstärkers 2 und damit praktisch auf den Pluspol 16 der Energieversorgung 3 durchgeschaltet, so daß über den Indikator 4 kein Strom fließen kann. Dieser Betriebszustand des erfindungsgernäßen Prüfgerätes ist in Fig. 2a) dargestellt. Der obere Teil der Fie. 2a) zeiet das Potential am

nichtinverticrenden Eingang 7 des Verstärkers 2, bezogen auf das Potential am invertierenden Eingang 8 des Verstärkers 2. Der untere Teil der Fig. 2a) zeigt das Potential am Ausgang 9 des Verstärkers 2, bezogen auf das Potential des Minuspols 17 der Energieversorgung 3.

Die Fig. 2b) zeigt, der Fig. 2a) entsprechend, die Verhältnisse, wenn durch den schwingenden Oszillator eines überprüften elektronischen Schaltgerätes in der Detektorspule 1 eine Wechselspannung induziert wird. Der nichtinvertierende Eingang 7 des Verstärkers 2 hat nun das im oberen Teil von Fig. 2 b) dargestellte Potential; periodisch wird also der nichtinvertierende Eingang 7 des Verstärkers 2 negativer als der invertierende Hingang 8 des Verstärkers 2. Während der Zeit, während der der nichtinvertierende Eingang 7 des Verstärkers 2 negativer ist als der invertierende Eingang 8 des Verstärkers 2, schaltet der Aus-

gang 9 des Verstärkers 2 praktisch auf den Versorgungsanschluß 6 des Verstärkers 2 und damit auf den Minuspol 17 der Energieversorgung 3 durch; das ist im unteren Teil von Fig. 2 b) dargestellt. Während der Zeit, während der der Ausgang 9 des Verstärkers 2 praktisch auf den Minuspol 17 der Energieversorgung 3 durchgeschaltet ist, fließt über den Indikator 4 ein durch den Widerstand 14 begrenzter Strom, so daß der Indikator 4 anzeigt, daß der Oszillator des überprüften elektronischen Schaltgerätes schwingt.

Das in Fig. 1 dargestellte Prüfgerät kann im einzelnen wie folgt ausgelegt sein:

Elektrische Energieversorgung 3, drei Batterien mit je 1,4 V, Widerstand 10= 11 kQ. Widerstand 11 = 220 Ω, Widerstand 12 = 22 kQ, Verstärker 2 = integrierter Schaltkreis TAA 816A, Indikator 4 = Lumineszenzdiode LD 481 und Widerstand 14 = 82 Ω.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Prüfgerät zur Überprüfung des Schwingungszustandes elektronischer, berührungslos arbeitender Schaltgeräte, die einen von außen beeinflußbaren Oszillator aufweisen, bestehend aus einer Detektorspule, einem der Detektorspule nachgeschalteten Verstärker, vorzugsweise einem als integrierter Schaltkreis ausgeführten Operationsverstärker, einer den Verstärker speisenden elektrischen Energieversorgung, vorzugsweise einer Batterie oder einem Akkumulator, und einem dem Verstärker nachgeschalteten Indikator, vorzugsweise einer Lumineszenzdiode, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Widerständen (10,11,12) beslehendes Widerstandsnetzwerk (13) vorgesehen, das Widerstandsnetzwerk (13) an die elektrische Energieversorgung (3) angeschlossen und der Eingang (7, 8) des Verstärkers (2) einerseits über die Detektorspule (1) und andererseits direkt an einem Widerstand (11) des Widerstandsnetzwerkes (13) angeschlossen ist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsnetzwerk (13) aus drei in Reihe geschalteten Widerständen (10, 11, 12) besteht, nämlich einem ersten relativ hochohmigen Widerstand (10), einem relativ niederohmigen Widerstand (11) und einem zweiten relativ hochohmigen Widerstand (12), und der Eingang (7, 8) des Verstärkers (2) an den relativ niederohmigen Widerstand (11) angeschlossen ist.

3. Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden relativ hochohmigen Widerstände (10,11) einen gleichen oder annähernd gleichen Widerstandswert haben.

4. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator (4) über einen der Strombegrenzung dienenden Widerstand (14) an den Ausgang (9) des Verstärkers (4) angeschlossen ist.