DE2939250A1

DE2939250A1 - Annaeherungsschalter

Info

Publication number: DE2939250A1
Application number: DE19792939250
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Miyamoto; Hisatoshi Nodera; Kenji Ueda; Hiroyuki Yamasaki
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1980-07-03
Also published as: JPS5590027A; US4328433A; DE2939250C2

Description

OHRON TATEISI ... P 899-DE

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Annäherungsschalter und richtet sich insbesondere auf einen Annäherungsschalter mit zwei Anschlußleitern zum Schalten eines Wechselstroms .

Einer der bekannten Annäherungsschalter weist zwei Anschlußleiter auf, die in Reihe mit einer Last und einer Spannungsquelle zu verbinden sind und ist ein sogenannter in sich abgeschlossener Zweileiter-Annäherungsschalter. Versorgungsleitungen und Ausgangsleitunaen sind bei einem solchen Annäherungsschalter gemeinsam, so daß nur zwei Anschlußleiter nötig sind und der Schaltvorgang ähnlich demjenigen eines Endschalters ist. Bei einem Endschalter ist es wünschenswert, daß sowohl die Restspannung im Ein-Zustand als auch der Reststrom im Aus-Zustand Null sind. Eine eine Nachweisschaltung versorgende aus einer Wechselspannung gewonnene konstante Gleichspannung ist jedoch unabhängig vom Ein- oder Aus-Zustand erforderlich.

Zu diesem Zweck muß ein bestimmter Wert für die Restspannung und den Reststrom beibehalten werden. So ist es bei einem Annäherungsschalter sehr wichtig, die Restspannung und den Reststrom zu minimalisieren.

Ein mit einem Betriebszustandsanzeiger versehener Annäherungsschalter ist zweckmäßig. Ein bekannter Annäherungsschalter weist als Betriebszustandsanzeiger eine Leuchtdiode auf. Ein solcher Anzeiger wird jedoch vorzugsweise in eine elektrische Schaltung des Annäherungsschalters zwischengeschaltet, um die Restspannung oder den Reststrom nicht zu erhöhen. Ferner ist es wünschenswert, daß der Betriebszustandsanzeiger eines Annäherungsschalters des normalerweise geschlossenen Typs nur läuft, wenn ein

030027/0572

OMRON TATEISI ... P 899-DE

Gegenstand in der Umgebung einer Nachweiseinrichtung festgestellt wird.

Die Erfindung schafft einen Annäherungsschalter, dessen Restspannung niedrig ist.

Ferner schafft die Erfindung einen Annäherungsschalter, der mit einem Betriebszustandsanzeiger versehen ist, der ohne Erhöhung der Restspannung oder des Reststroms arbeitet.

Ferner schafft die Erfindung einen Annäherungsschalter des normalerweise geschlossenen Typs, der mit einem Betriebszustandsanzeiger versehen ist, der auf die Feststellung eines Gegenstands im Bereich einer Nachweiseinrichtung arbeitet.

Hierzu schlägt die Erfindung einen Annäherungsschalter gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist zu beachten, daß der Ausdruck "Annäherungsschalter" hier für jede Art kontaktloser Schalter gebraucht wird, der einen Gegenstand im Bereich einer Nachweiseinrichtung, wie einer Spule, eines Kondensators oder einer Photodiode, nachweist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt
25

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Annäherungsschalters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Detailschaltung des Annäherungsschalters der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Detailschaltung der stabilisierten Spannungsversorgungsschaltung der Fig. 1.

030027/0572

OMR(XI TATEISI ... P 899-DE

Nach den Fign. 1 bis 3 umfaßt ein Annäherungsschalter gemäß der Erfindung eine Nachweisschaltung 1, einen Betriebszustandsanzeiger 2, eine stabilisierte Spannungsversorgungsschaltung 3, eine Triggerschaltuna 4, einen Thyristor 5 und einen Vollweggleichrichter 6.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Nachweisschaltung 1 eine integrierte Schaltung 10 mit Anschlüssen 11 bis 20, eine Nachweisspule 21, Kondensatoren 22, 24 und 25 sowie einen veränderbaren Widerstand 23. Die Spule 21 und der Kondensator 22 bilden einen Schwingkreis für eine Hochfrequenz-Oszillatorschaltung. Der veränderbare Widerstand 23 dient zur Einstellung des Nachweispegels.

Die Nachweisschaltung 1 umfaßt beispielsweise eine eine Nachweisspule enthaltende Hochfrequenzoszillatorschaltung und eine Signalerzeugerschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals auf eine Änderung einer Schwingungsamplitude hin, wobei der größere Teil in einem Halbleiter-Chip integriert sein kann. Verschiedene solche Nachweisschaltungen sind wohlbekannt, so daß in Fig. 2 von einer detaillierten Darstellung der Schaltungsanordnung abgesehen ist.

Anschlüsse 16 und 20 dienen als Versorgungsleitungen, während Anschlüsse 17 und 18 für ein "normal hohes" Ausgangssignal bzw. ein "normal tiefes" Ausgangssignal dienen.

Die Nachweisschaltung 1 enthält eine Gleichspannung von einer stabilisierten Spannungsversorgungsschaltung 3. Der Betriebszustandsanzeiger 2 ist mit der Nachweisschaltung 1 in Reihe geschaltet und umfaßt eine Leuchtdiode 63, einen Uberbrückungstransistor 62, einen Transistor 61 sowie Widerstände 64, 65 und 66.

Die stabilisierte Spannungsversorgungsschaltung 3 umfaßt, wie in Fig. 3 gezeigt, Transistoren 71 und 72, eine

030027/0572

ORIGINAL INSPECTED

OMRON TATEISI ... P 899-DE

Zener-Diode 73, eine Diode 74 sowie Widerstände 75 und Die Triggerschaltung 4 umfaßt Transistoren 37, 38 und 39, eine Zener-Diode 36, Widerstände 40 bis 46 sowie Kondensatoren 47 und 48. Der Transistor 37 und die Zener-Diode 36, die in Reihe geschaltet sind, sind zwischen Anode und Torelektrode des Thyristors 5 angeschlossen. Die Zener-Diode 36 dient zum Auffangen einer Stoßspannung· Die Gleichrichterschaltung 6 ist eine bekannte Brückenschaltung. Eingänge 31 und 32 der Gleichrichterschaltung 6 können mit einer Last 7 und einer Wechselspannungsquelle 8 verbunden sein, die, wie in Fig. 1 gezeigt, in Reihe geschaltet sind.

Die Arbeitsweise des Annäherungsschalters wird im folgenden dargelegt. Mit Anlegen einer Wechselspannung an die Gleichrichterschaltung 6 beginnt die stabilisierte Versorgungsspannungsschaltung 3 im Zusammenwirken mit dem Glättungskondensator 53 der Nachweisschaltung 1 eine konstante Gleichspannung zuzuführen. Der Kondensator 26 verhindert, daß die Nachweisschaltung 1 während einer bestimmten Anfangszeit nach dem Einschalten der Spannung ein Ausgangssignal abgibt, so daß in dieser Anfangszeit kein Schaltvorgang stattfindet. Nach dieser Anfangszeit erzeugt die Nachweisschaltung 1 Ausgangssignale.

Wenn im Bereich der Nachweiseinrichtung bzw. Nachweisspule 21 kein Gegenstand vorliegt, erscheint ein "normal hoch"-Ausgangssignal bzw. ein "normal tief"-Ausgangssignal an den Anschlüssen 17 und 18. In diesem Zustand sind, da der Widerstand 41 über einen Schalter mit dem "normal hoch"-Anschluß 17 verbunden ist, die Transistoren 39, 38 und 37 der Triggerschaltung 4 im Sperrzustand und der Thyristor 5 nicht durchgeschaltet.

Die Transistoren 61 und 62 sind selbstleitend, so daß der für das Betreiben der Nachweisschaltung 1 notwendige Strom, der ungefähr 1 mA beträgt, durch

030027/0572

OMRON TATEISI ... P 899-DE

— O —

den Uberbrückungstransistor 62 an der Leuchtdiode 63 vorbeigeführt und diese nicht erregt wird. Da der Uberbrückungstransistor 62, wie erwähnt, einen sehr kleinen Strom schaltet, können die Widerstände 65 und 66 sehr große Widerstandswerte haben, was eine Absenkung des durch die Transistoren 61 und 62 fließenden Stroms auf im wesentlichen vernachlässigbare Werte ermöglicht.

Das Einfügen der Betriebszustandsanzeigeschaltung verursacht also nur eine vernachlässigbare Zunahme des Reststroms im Aus-Zustand des Annäherungsschalters.

Wenn im Bereich der Nachweisspule 21 ein Gegenstand vorliegt, erscheint ein "tief"-Signal am "normal hoch"-Anschluß 17 und ein "hoch"-Signal am "normal tief"-An-Schluß 18. In diesem Zustand sind die Transistoren 39, 38 und 37 im Durchlaßzustand. Wenn die Versorgungsspannung über der Zener-Diode 36 die Zener-Spannung erreicht, leitet die Zener-Diode 36, was bewirkt, daß der Thyristor 5 durchgeschaltet wird. Was den Transistor 37 anbelangt, so ist im Hinblick auf eine kompakte Schaltung ein PNP-Transistor besser als ein NPN-Transistor.

Während der Thyristor 5 in jedem HalbwellenIntervall eingeschaltet ist, fließt ein Last-Wechselstrom durch die Last 7. Da eine Zener-Diode 36 niedriger Zener-Spannung verwendet werden kann, ist der Zündwinkel des Thyristors kleiner als der einer bekannten Schaltung, die beispielsweise mit zwei in Serie geschalteten Thyristoren versehen ist.

Der kleine Zündwinkel bedeutet eine niedrige mittlere Spannung zwischen den Anschlüssen 31 und 32 bzw. eine niedrige Restspannung im Ein-Zustand.

Die zwischen dem Ausgang der stabilisierten Versorgungsspannungsschaltung 3 und dem gemeinsamen Punkt von

030027/0572

OMRON TATEISI ... P 899-DE

Transistor 3 7 und Zener-Diode 36 angeschlossene Diode muß nicht notwendigerweise vorhanden sein. Sie ist allerdings zur Absenkung des Reststromes nützlich, wie im folgenden beschrieben wird. Wenn die Diode 9 nicht angeschlossen ist, ist die Gleichspannungsversorgung zur Nachweisschaltung 1 durch die stabilisierte Versorgungsspannungsschaltung 3 sowohl im Ein- als auch im Aus-Zustand verfügbar. Wenn dagegen die Diode 9 vorgesehen ist, ist im Aus-Zustand die Spannungsversorgung durch die stabilisierte Versorgungsspannungsschaltung verfügbar, während im Bin-Zustand die Spannungsversorgung durch Transistor 37 und Diode 9 verfügbar ist.

In der Nichtleitungsphase des Thyristors 5, d.h. wenn die gleichgerichtete Versorgungsspannung über der Zener-Diode 36 geringer als die Zener-Spannung und höher als die verbleibende Spannung am Glättungskondensator 53 ist, wird der Glättungskondensator 53 über den Transistor 37 und die Diode 9 geladen. Da die stabilisierte Versorgungsspannungsschaltung 3 nur im Aus-Zustand zu arbeiten braucht, kann ein Widerstand 75 großen Widerstandswerte zur Absenkung des Stromes durch die Zener-Diode 73 und damit zur Absenkung des Reststroms verwendet werden.

Im Ein-Zustand erscheint eine Ausgabe "hoch" am Anschluß 18 und die Transistoren 61 und 62 werden in den Sperrzustand geschaltet. Daher fließt der für das Betreiben der Nachweisschaltung 1 notwendige Strom durch die Leuchtdiode 63, was zu einer Aussendung von Licht führt. Ob ein Annäherungsschalter des normalerweise offenen Typs (Arbeitstyps) oder des normalerweise geschlossenen Typs (Ruhetyps) vorgesehen wird, ist eine Fraqe der Wahl und geschieht durch den Auswahlschalter 49. Bei jedem der beiden Typen von Schalter wird die Leuchtdiode 63 auf den Nachweis eines Gegenstands im Bereich der Nachweiseinrichtung hin erregt.

030027/0572

Claims

Priorität:

28. Dezember 1978 - JAPAN - 161907/1978

PATENTANSPRÜCHE

1,i Annäherungsschalter mit zwei Anschlußleitern zum Schalten eines Wechselstroms, welcher eine Gleichrichterschaltung, einen zwischen den Ausgängen der Gleichrichterschaltung angeschlossenen Thyristor zum Schalten eines Last-Wechselstroms, eine zwischen den Ausgängen der Gleichrichterschaltung angeschlossene stabilisierte Spannungsversorgungsschaltung, eine eine Versorgungsspannung von der stabilisierten Spannungsversorgungs-

030027/0572

OMRONTATEISI ... P 899-DE

schaltung erhaltende und ein Ausgangssignal ansprechend auf einen Gegenstand im Bereich einer Nachweiseinrichtung erzeugende Nachweisschaltung und eine Triggerschaltung zur Triggerung des Thyristors auf das Ausgangssignal hin aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (4) einen Transistor (37) und eine Zener-Diode (36), die in Reihe geschaltet und zwischen der Anode und Torelektrode des Thyristors angeschlossen sind, enthält und der Thyristor ansprechend auf das Ausgangssignal der Nachweisschaltung (1) betreibbar ist.
2. Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (9) zwischen einem Ausgang der stabilisierten Versorgungsspannungsschaltung (3) und dem gemeinsamen Punkt des Transistors (37) und der Zener-Diode (36) angeschlossen ist, so daß im Ein-Zustand des Annäherungsschalters die Spannungsversorgung zur Nachweisschaltung (1) über die Diode und den Transistor verfügbar ist.
3. Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung in Reihe an die Nachweisschaltung (1) angeschlossen ist und daß der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung ein Uberbrückungstransistor (62) zur Vorbeileitung eines zur Nachweisschaltung fließenden Stromes ansprechend auf das Ausgangssignal der Nachweisschaltung parallel geschaltet ist.

030027/0572

OMRON TATEISI ... P 899-DE
4. Annäherungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtemittierende Halbleitervorrichtung erregt ist, wenn ein Gegenstand im Bereich einer Nachweiseinrichtung im Ein-Zustand des 5 Annäherungsschalters nachgewiesen wird.

030027/0572