DE2939250C2 - Annäherungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Annäherungsschalter mit zwei Anschlußleitungen zum Schalten eines durch die beiden Anschluß'Mtungen fließenden Laststrom, mit einer Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Vorhandensein eines Gegenstands im Bereich der Nachweisschaltung, und mit einer mit den beiden Anschlußleitungen verbundenen, eine stabilisierte Spannung an die Nachweisschaltung liefernden Spannungsversorgungsschaltung.

Ein Annäherungsschalter dieser Art ist bekannt (DE-AS 26 16 773*). Bei diesem bekannten Schalter ist jedoch keine Betriebszustandsanzeige vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für einen solchen Schalter eine Betriebszustandsanzeige so vorzusehen, daß diese laststromunabhängig arbeitet, d. h. unabhängig davon, ob es sich bei dem Schalter um einen normalerweise geschlossenen oder normalerweise offenen Schalter handelt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit der Nachweisschaltung in Reihe geschaltet und parallel zur lichtemittierenden Halbleitervorrichtung ein Transistor vorgesehen ist, welcher in Korrelation zum Fehlen und Vorhandensein des Ausgangssignals die lichtemittierende Halbleitervorrichtung überbrückt oder nicht.

Mit dieser Anordnung läßt sich unter Aufrechterhaltung des Zweiletterprinzips ein Aufleuchten der lichteinittierenden Halbleitervorrichtung unabhängig vom Laststrom und allein davon abhängig bewirken, ob sich ein Gegenstand der Nachweisschaltung genähert hat oder nicht. So läßt sich insbesondere bei einem normalerweise geschlossenen Schalter ein Aufleuchten der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gerade dann erreichen, wenn der Schalter öffnet, der Laststrom also entfällt.

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

Fig. I ein Blockschaltbild eines Annäherungsschalters.

Fig.2 ein detalliertes Schaltbild des Annäherungsschalters der F i g. 1 und

Fig.3 ein detailliertes Schaltbild der stabilisierten Spannungsversorgungsschaltung der F i g. 1.
Nach den F i g. 1 bis 3 umfaßt ein Annäherungsschalter gemäß der Erfindung eine Nachweisschaltung 1, einen Betriebszustandsanzeiger 2, eine stabilisierte Spannungsversorgungsschaltung 3, eine Tnggerschaltung 4, einen Thyristor 5 und einen Vollweggleichrichter

Gemäß F i g. 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

'S d;r 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 Hochfrequenzoszillaiürschäitung und eine Signaierzeugerschaliung zur Erzeugung eines Ausgangssignals auf eine Änderung einer Schwingungsamplitude hin, wobei der größte Teil in einem Halbleiter-Chip integriert sein kann. Verschiedene solche Nachweisschaltungen sind wohlbekannt, so daß in F i g. 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 erhält eine Gleichspannung von einer stabilisierten Spannungsversorgungsschaltung 3. Der Betriebszustandsanzeiger 2 ist mit der Nachweisschaltung 1 in Reihe geschaltet und umfaßt eine Leuchtdiode 63, einen Überbrückungstransistor 62, einen Transistor 61 sowie Widerstände 64,65 und 66.

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

•to eine Zener-Diode 73, eine Diode 74 sowie Widerstände 75 und 76. 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 F i g. 1 gezeigt, in Reihe geschaltet sind.

Hie 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 2f» 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 Nachweisschaltüng 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 49 mit dem »normal hoch«-Ansch!uß 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 den Oberbrückungstransisfor 62 an der Leuchtdiode 63 vorbeigeführt und diese nicht erregt wird. Da der Überbrückungstransistor 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 Betrisbsziistandsanzeigeschaltung 2 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«-Anschluß 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 5 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 Transistor 37 und Zener-Diode 36 angeschlossene Diode 9 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 3 verfügbar, während im Ein-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 Glättungs'Ondensator 53 über den Transistor 37 und die Diode 9 geladen. Da die stabilisierte Vtrsorgungsspannungsschaltung 3 nur im Aus-Zustand zu arbeiten braucht, kann ein Widerstand 75 großen Widerstandswerts 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 Frage 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 Nachweiseinnchtung hin erregt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Annäherungsschalter mit zwei Anschlußleitungen zum Schalten eines durch die beiden Anschlußleitungen fließenden Laststroms, mit einer Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Vorhandensein eines Gegenstands im Bereich der Nachweisschaltung, und mit einer mit den beiden Anschlußleitungen verbundenen, eine stabilisierte Spannung an die Nachweisschaltung liefernden Spannungsversorgungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung (63) mit der Nachweisschaltung (1) in Reihe geschaltet und parallel zur lichtemittierenden Halbleitervorrichtung ein Transistor (62) vorgesehen ist, welcher in Korrelation zum Fehlen und Vorhandensein des Ausgangssignals die lichtemittierende Halbleitervorrichtung überbrückt oder nicht.

2. Annäherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichiernittierende Halbleitervorrichtung (63) erregt ist, wenn sich ein Gegenstand im Bereich der Nachweisschaltung befindet