DE3016821A1

DE3016821A1 - Elektronischer naeherungsschalter

Info

Publication number: DE3016821A1
Application number: DE19803016821
Authority: DE
Inventors: Peter 6454 Bruchköbel Lühr
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1981-11-12
Also published as: FR2481864A1; FR2481864B1; GB2075201A; DE3016821C2; GB2075201B

Description

Elektronischer Näherungsschalter

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Näherungsschalter nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1._:

Elektronische Näherungsschalter werden in zunehmendem
Maße anstelle von mechanisch betätigten elektrischen
Schaltern in elektrischen Meß-, Regel- und Steuerkreisen verwendet. Sie bestehen im allgemeinen aus einem
durch ein angenähertes Metallteil bedämpfbaren Oszillator,
dem ein Demodulator und Schwellwertschalter und/oder eine
Ausgangsstufe nachgeschaltet ist. Solange ein an den

Näherungsschalter angenähertes Metallteil einen vorge- |.

ρ gebenen Abstand noch nicht erreicht hat, ist die Kreis- i

verstärkung kxV des Oszillators größer als 1 und er 4

schwingt. Erreicht das angenäherte Metallteil einen vor- . ^Λ | gegeben Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des " | Oszillators zu einer Verringerung der Kreisverstärkung ('

kxV, so daß diese schließlich einen Wert kleiner als 1
einnimmt und der Oszillator nicht mehr schwingt Die Ausgangsstufe des Näherungsschalter nimmt hierbei abhängig

von dem Schwingungszustand des Oszillators einen durch die
schaltungstechnische Auslegung bedingten Zustand (gesperrt
oder leitend) ein. ■ . ■ ΐ

Zur Einstellung einer Schalthysterese, d.h. der Differenz

zwischen dem Schaltabstand bei Entfernung des Metall- s

Ϊ teiles und dem Schaltabstand bei Annäherung des Metall- |

teils ist es aus der DE-AS 19 66 178 bekannt, von der |

pp INSPECTED

3 Q1 6 a 2

Ausgangsstufe her den Emitterwiderstand eines in Emitterschaltung betriebenen Transistors einer schwingenden Oszillatorstufe zu erniedrigen und damit die Verstärkung der Stufe zu erhöhen.

Ferner ist es aus der DE-AS 24 61 169 bekannt, von der Ausgangsstufe her, den Kopplungsfaktor des Oszillators zu beeinflussen, indem bei bedämpften Oszillator der Rückkopplungsfaktor verkleinert wird. Gegenüber der erstgenannten Maßnahme besitzt diese Maßnahme den Vorteil, daß hierbei der Gleichstromarbeitspunkt der Verstärkerstufe nicht verändert wird.

Durch die Vorgabe einer Schalthysterese wird zwar ein eindeutiger Einschalt- und Ausschaltpunkt des Näherungsschalters vorgegeben, wobei das den Schaltvorgang auslösende Metallteil eine gewisse Oszillation ausführen kann, ohne daß der Näherungsschalter mehrmals betätigt wird; es hat sich aber herausgestellt, daß die Schaltgeschwindigkeit derartiger Näherungsschalter prinzipiell begrenzt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einer Entdämpfung des Oszillators dessen Amplitude gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt. Es dauert daher eine gewisse Zeit bei der Entfernung eines Metallteiles bis 5 der Näherungsschalter umschaltet. Bei schnellbeweglichen aufeinander folgenden Metallteilen ist daher der Schaltpunkt nicht mehr alleine durch den Schaltabstand gegeben; vielmehr kann es bei einem Zählvorgang geschehen, daß

der nächste Gegenstand in der Reihe den Oszillator beer

reits wieder bedämpft,bevor auf die Entfernung des vorangegangenen Gegenstandes angesprochen hat.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schaltgeschwindigkeit bekannter Näherungsschalter zu erhöhen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

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, 3.016 8 2 f

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen sei im. folgenden
die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 ein das Prinzip der vorliegenden Er

findung veranschaulichendes Blockdia-^
gramm;

Fig.2 ein erstes Ausführungsbeispiel der er-Iq findungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
verwirklicht bei einem bekannten
. Näherungsschalter gemäß der DE-AS 19 66 178;

und

Fig.4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Figur 1 besteht ein bekannter elektronischer T

Näherungsschalter aus einem Oszillator O, einem nachge- \._

schalteten Demodulator D, einem von dessen gleichgerichte- '':

ter Spannung beaufschlagten Trigger T und einer nach- |,

geschalteten ■ Restschaltung R,die eine Inverterstufe, eine e

Ausgangsstufe, eine Einschaltverzögerung und einen Last- j;

teil enthalten kann und hier nicht näher interessiert. |

In bekannter Weise wird durch den Trigger T ein Hysterese- ;

schalter H betätigt, der in den Oszillator 0 eingreift t

und beim Schalten des Näherungsschalters dessen Kreisver- |

Stärkung kxV erhöht. Hierdurch erreicht man in bekannter ,

Weise, daß ein einmal geschaltetet Näherungsschalter nicht f.

durch geringfügige Bewegungen des auslösenden Metall- J teiles erneut betätigt wird. Vielmehr muss das Metall- '--'.!'

teil im Vergleich zu dem auslösenden Schaltabstand um ;

einen bestimmten Betrag näher herangebracht werden, um j'

den Näherungsschalter gegensinning zu betätigen. "Jj

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Erfindungsgemäß ist eine Anschwinghilfe A vorgesehen, die bei einem bestimmten Pegel der gleichgerichteten Spannung und vor Erreichen des Schaltpunktes des Triggers T betätigt wird und eire anfänglich bei bedampftem Oszillator erhöhte Kreisverstärkung kxV reduziert.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der in Figur 1 prinzipiell dargestellten Schaltungsanordnung ist in Figur 2 veranschaulicht. Diese Schaltungsanordnung weist hintereinandergeschaltet eine^ Oszillator O, bestehend aus Hauptstufe H und Anschwinghilfe A, einen Demodulator D, einen Hystereseschalter H, einen Trigger T und eine restliche Schaltung auf, wobei auf die Darstellung dieser restlichen Schaltung verzichtet wurde.

Der Oszillator O ir~ "· :?iner Hauptstufe K als Hartley-Schaltung ausgeführt uiju weist im wesentlichen eine Verstärkerstufe in Kollektorschaltung und einen Schwingkreis auf. Der Schwingkreis besteht aus einem Übertrager L1 und einem parallel geschalteten Kondensator Cl. Das Übertragungsverhältnis des Übertragers Ll ist so gewählt, daß sich ein Kopplungsfaktor k größer als 1 ergibt. Eine Mittelanzapfung ist leicht realisierbar und wird über einen Koppelwiderstand R^ an den Emitter eines als Verstärkerstufe vorgesehenen Transistors Q3 angeschlossen. Der Schwingkreis bestehend aus L1 und C1 liegt einerseits an Bezugspotential und ist andererseits über zwei als Dioden betriebene Transistoren Q1 und Q2 ä*n die Basis des Transistors Q3 angeschlossen. Andererseits ist die Basis über eine eingeprägte Stromquelle I 101 an die Betriebsspannung angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Q3 liegt unmittelbar an der Betriebsspannung.

Die eingeprägte Stromquelle I 101,sowie weitere eingeprägte Stromquellen in dem dargestellten Schaltkreis lassen sich wie auch die übrige Schaltung leicht in integrierter Schaltkreistechnik ausführen, wobei sie im wesentlichen hochohmige Widerstände ersetzen, die in integrierter Schaltkreistechnik

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schlecht realisierbar sind. Die Anschwinghilfe A umfaßt einen ersten Transistor Q102 dessen Emitter mit dem Emitter des Oszillatortransistors Q3 verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand R1 ebenfalls an die Mittenanzapfung des Übertragers Li angeschlossen ist. - |- Die Basis des Transistors Q102 ist an den Kollektor eines Transistors Q1O3 angeschlossen, der seinerseits über eine eingeprägte Stromquelle H an das Bezugspotential ge- '_■ schaltet ist. Der Emitter des Transistors Q1O3 liegt

unmittelbar an der Betriebsspannung. ....'-■

Der Demodulator D umfaßt einen im C-Betrieb und als Emitterfolger betriebenen Transistor Q5, der mit seiner Basis an den Emitter des Oszillatortransistors Q3 an-' geschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q5 liegt

unmittelbar an der Betriebsspannung und der Emitter dieses Transistors ist über eine eingeprägte Stromquelle 12 an das Bezügspotential angeschlossen. Andererseits ist der Emitter des Transistors Q5 über einen Widerstand R2 .20 mit den Basen zweier Transistoren Q6 und Q9 verbunden.

Der Transistor Q6 betätigt die Anschwinghilfe und ist mit

seinem Kollektor einmal über eine eingeprägte Stromquelle [

1102 an die Betriebsspannung und zum anderen auf die . ;

Basis des Transistors Q103 geführt. Der Emitter des Tran- §

sistors Q6 liegt über einen Widerstand R3 an der Bezugs- r spannung. Der Transistor Q9 liegt mit seinem Kollektor

über eine eingeprägte Stromquelle 11 "03 an der Betriebs- . ['

spannung und mit seinem Emitter über einen Widersrand R6 |

an der Bezugsspannung. Zwischen, den Kollektor des Tran- . |

sistors Q9 und die Bezugsspannung ist ferner ein. Konden- [r

sator C2 geschaltet. · f

Der Hystereseschalter H besteht aus einem Transistor Q11/ I der mit seinem Kollektor an die Betriebsspannung und mit | seinem Emitter über einen Hysteresewiderstand Rj₁ eben- |^: falls' an die Mittelanzapfung des Übertragers L1 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors Q11 wird von I

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dem nachgeschalteten Trigger T beaufschlagt.

Der Trigger T umfaßt im wesentlichen einen Differenzverstärker bestehend aus zwei Transistoren Q12 und Q14, deren Emitter gemeinsam über eine eingeprägte Stromquelle 13 an die Bezugsspannung und deren Kollektoren über einen Stromspiegel Q1O8 an der Betriebsspannung liegen. Die Basis des Transistors Q12 liegt über einen Widerstand R8 einmal an dem Kondensator C2 und zum anderen über die Emitter/Kollektorstrecke eines Transistors Q107 an Bezugspotential. Zum anderen liegt die Basis des Transistors Q12 über die Kollektor/ Emitterstrecke eines Transistors Q106 und einen Widerstand R9 an der Betriebsspannung. Der T.ransistor Q106 besitzt zwei Kollektoren, wobei der zweite Kollektor an die Basis des Transistors Q11 des Hystereseschaltes H angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q12 ist einmal auf die Basis des Transistors Q106 geschaltet und zum anderen über einen in Reihe zu einer weiteren eingeprägten Stromquelle 14 geschalteten Stromspiegel Q109 mit dem Rest der Schaltung verbunden. Die Basis des zweiten Transistors Q14 des Differenzverstärkers liegt einmal über eine eingeprägte Stromquelle 1104 an der Betriebsspannung und zum anderen über zwei in Reihe geschaltete und als Dioden betriebene Transisto ren Q15 und Q16 an der Bezugsspannung.

Anhand des vorstehend beschriebenen Aufbaues einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß dem in Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sei nunmehr deren Wirkungsweise beschrieben:

Zunächst sei der Zustand betrachtet, in welchem der Oszillator durch ein in das magnetische Feld des Übertragers L1 eingebrachtes Me-tallteil vollständig bedämpft ist. Wird ein solches Metallteil genügend nahe

ORIGINAL INSPECTED

an den Näherungsschalter herangebracht, so setzen jegliche Schwingungen des Oszillators aus. Der Oszillator-_..-■
transistor Q3 ist jedoch gleichstrommäßig durchge- i

schaltet, da über die DiodenQ1 und Q2 der Basis ein

gegenüber dem Emitter positives Potential vorgegeben ^!
wird. Gleichzeitig ist der Transistor Q102 stromführend
und der Transistor Q103 gesperrt. Durch die Parallelschaltung des Widerstandes R1 zu dem Widerstand R^ er- :
gibt sich ein relativ geringer Gesamtwiderstand und

ein relativ hoher Kopplungsgrad zwischen dem Schwing-;

kreis L1, C1 und dem Oszillatortransistor Q3.-Die Kfeisverstärkung ist insgesamt sehr hoch, so daß bei einer
Entfernung des Metallteiles die Schwingamplitude des
Oszillators rasch ansteigt. Bei bedampftem Oszillator | und nicht geschaltetem Näherungsschalter ist jedoch zu- | sätzlich der Hystereseschalter H eingeschaltet indem der j Transistor Q11 stromführend ist und den Hysteresewider— | stand Rj₁ dem Oszillator parallel schaltet. Der Transistor. | QJ1 ist aus folgenden Gründen durchgeschaltet: f..

Über die beiden als Dioden geschalteten Transistoren Qi 5 |. und Q16 und durch den Transistor Q1O7 ergibt sich eine _ | Aufladung des Kondensators C2 auf ungefähr 1 ,'8VoIt. bei |- nicht geschaltetem Trigger. An der Basis des Transis- _". i tors Q14 liegt ein Potential von ungefähr 1,2 Volt. An § der Basis des Transistors Q12 liegt j-edoch ein Potential "| von 1,8 Volt bzw. ein noch höheres Potential. Dies be- ' |- deutet, daß der Transistor Q12 in dem Differenzverstärker {_ stromführend ist und dieser schaltet mit seinem Potential I am Kollektor den Transistor Q10'6 in den stromführenden ■ L Zustand^wodurch über das Potential an dessen Kollektor I ■ der Transistor Q11 an seiner Basis durchgeschaltet wird. . . %

- "■■--■"■"■-"... & Es ergibt sich somit der Umstand, daß alle drei Widerstände

R^, R1 und Rj₁ in den Schaltkreis eingeschaltet sind. Die
5 Einschaltung des Hysteresewiderstandes R, zusätzlich zu
dem Koppelwiderstand Rj, gehört zum Stand der Technik.

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Erfindungsgemäß wird jedoch durch den dem Koppelwiderstand R^ parallel geschalteten Widerstand R1 bei bedampftem Oszillator die Kreisverstärkung erhöht, so daß der Näherungsschalter bei Entfernung des Metallteiles in der Lage ist, auf diese Entfernung schneller anzusprechen, da der Oszillator steiler anschwingt und bereits bei geringem Schaltabstand eine merkliche Amplitude aufweist.

Es sei nunmehr betrachtet, was geschieht wenn ein bedämpfendes Metallteil entfernt wird. Die schnell anwachsende Schwingungsamplitude am Emitter des Oszillatortransistors Q3 wird durch den im C-Betrieb betriebenen Demcdulatortransistor Q5 gleichgerichtet und über den Widerstand R2 auf die Basen der Transistoren Q6 und Q9 geschaltet. Durch entsprechende Wahl der beiden Konstantstromquellen 1102 und 1103 bzw. durch unterschiedliche Werte für die Emitterwiderstände R3 und R6 wird dafür gesorgt, daß der Transistor Q6 sein Kollektorpotential schneller absenkt als der Transistor Q9. Hierdurch wird der Transistor Q103 in der Anschwinghilfe A geschaltet, bevor der Trigger T schaltet. Wenn der Transistor Q 103 in den stromführenden Zustand gelangt, so wird der Transistor Q102 ausgeschaltet und der Koppelwiderstand Rk ist -abgesehen von dem Hysteresewiderstand Rh- nur noch alleine wirksam. Hierdurch wird zunächst die Kreisverstärkung aufgrund der verringerten Kopplung k reduziert.

Steigt die Oszillatorwechselspannung weiter an, so schaltet auch der Transistor Q9_;wodurch der Kondensator C2 , der zuvor an einer Spannung von ungefähr 1,8 Volt lag, entladen wird. Wenn die Spannung über dem Kondensator C2 soweit erniedrigt worden ist, daß das Potential an der Basis des Transistors Q12 einen Wert von 1,2 Volt unterschreitet, so schaltet der Differenzverstärker um und der Transistor Q14 gelangt in.den stromführenden Zustand. Nunmehr ist die Basis des Transistors Q106 nicht mehr negativ in Bezug auf dessen Emitter vorgespannt,

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-if- .

so daß dieser Transistor Q1Ö6 sowie auch der nachgeschaltete Transistor Q11 des Hystereseschalters ausgeschaltet wird. Die Aussschaltung des Transistors QH und somit die" Her aus trennung des Hysteresewiderstandes

Rh aus dem Schaltkreis führt aber zu einer erneuten Er- ,·

höhung der Kreisverstärkung. ■ [

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel· eines

induktiven Näherungsschalters,bei dem die vorliegende | Erfindung verwirklicht ist. Der Schaltkreis gemäß Figur 3

ist.soweit dies nur die mit Ziffern bezeichneten Bau- |

elemente betrifft,ein aus der DE-AS 19 66 178 bekannter |

Schaltkreis. Lediglich die Bauelemente Ts1, R_D, Ts2 ¥

ST . - ■■ - Et.

und R_s stellen Bauelemente zur Verwirklichung der er- . |

findungsgemäßen Schaltungsanordnung dar. : |

"■:■■..■■ . ^: -. . I.

In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht der in Figur 3 dargestellte. Annäherungsschalter aus einem von außen durch ein nicht dargestelltes Metallteil bedämpfbaren

Oszillator 6, einem von dem Oszillator 6 betätigten I

elektronischen Schalter 7 und einer Speiseschaltung 8 |

zur Erzeugung der für den Oszillator 6 erforderlichen ■ ■?>■

Betriebsspannung. Zwischen dem Oszillator 6 und dem . |.

elektronischen Schalter 7 ist ferner noch ein Schaltver- j

stärker 9 angeordnet, der in Abhängigkeit vom Zustand des i

Oszillators 6 den elektronischen Schalter 7 durchschaitet. ^

Der Oszillator des induktiven Annäherungsschalters arbeitet |

mit einem in Emitterschaltung betriebenen Oszillator- ^!

transistor 10. Im Kollektorkreis des Oszillatortransistors I 10 liegt ein Parallelschwingkreis 11 aus Schwingkreis- ; «

induktivität 12 und Schwingkreiskapazität 13. Im Emitter- Λ

kreis des Oszillatorstransistors 10 liegt ein Widerstand |

14, dem erfindungsgemäß die Reih .enschaltung· eines VJider- {

Standes Rp und eines als Schalter betriebenen Transistors \

Ts1 parallel geschaltet ist. Im Basiskreis des Oszillator- ; transistors 10 ist eine Rückkopplungsinduktivität 15

angeordnet, die einerseits an die Basis des Oszillator- !

transistors 10 und andererseits an die Verbindungsstelle zweier Widerstände 16 und 17, die einen Spannungsteiler 18 bilden,angeschlossen ist. Parallel zum Widerstand 16 liegt ein Uberbrückungskondensator 19.

Die Oszillatorspannung wird am Kollektor des Oszillatortransistors 10 über einen Koppelkondensator 20 abgegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Gleichrichtertransistors 21 gleichgerichtet und durch einen nachfolgenden als Emitterfolger geschalteten Glättungstransistor 22 mittels eines im Emitterkreis angeordneten Glättungskondensators 23 geglättet.

Bei schwingendem Oszillator 6 ist die Verstärkung V des Oszillators 6 mit Hilfe der gleichgerichteten Oszillatorspannung gegenüber der Verstärkung V des Oszillators 6 bei nichtschwingendem Oszillator erhöht. Das ist dadurch realisiert, daß die Verstärkung V des Oszillators 6 durch eine Änderung des Verhältnisses des Kollektcrwiderstandes des Oszillatortransistors 10 zu dessen Emitterwiderstand veränderbar ist. Im einzelnen ist dem eigentlichen Emitterwiderstand 14 des Oszillatortransistors 10 die Reihenschaltung aus einem einstellbaren HilfsWiderstand 24, einer Diode 25 und der Kollektor/Emitterstrecke eines Steuertransistors 26 parallel geschaltet, wobei die Basis des Steuer transistors 26 von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird.

Erfindungsgemäß ist ein weiterer Transistor Ts2 angeordnet, der einerseits mit seinem Emitter an der Bezugsspannung und andererseits über einen Widerstand R_s an die Betriebsspannung angeschlossen ist. Die Basis dieses Transistors Ts2 ist unmittelbar an den Glättungskondensator 23 angeschlossen, während die Basis des Steuertransistors 26 5 von dem aufgeladenen Glättungskondensator 23 über einen Spannungsteiler angesteuert wird. Der Kollektor des Transistors T s2 ist mit der Basis des Transistors Ts1

'■ · j ORIGINAL INSPECTED

3Q

verbunden.

Schließlich liegt der Kollektor des Steuertransistors
26 über einen Kollektorwiderstand 27 und einen -■■Brücken,-"-gleichrichter 28 an der Netzspannung. -■-""- ' ! '

Aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaues sei nunmehr die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß
Figur 3 beschrieben:

Solange ein nicht dargestelltes Metallteil dem Oszillator 6 des induktiven Näherungsschalters noch ferner ist
als vorgegebener Abstand, ist die Bedämpfung des Oszillators 6 so gering, daß dieser schwing-1. Die gleich- ,
gerichtete Oszillatorspannung steuert die Basis des V

Steuertransistors 26 in der Weise an, daß der Steuer—

transistor 26 durchgeschaltet ist. Damit liegt die i

Reihenschaltung aus dem Hilfswiderstand 24.y der Diode 25 |. und der durchgeschalteten Kollektor/Emitterstrecke des f Steuertransistors 26 parallel zum Enitterwiderstand . ■

14 des Oszillatortransistörs 10, d.h. der wirksame j·

Emitter*iderstand des Oszillatortransistors 10 ist : }

kleiner als der Emitterwidarf.tand 14 und die Verstärkung f

V des Oszillators 6 ist größer gegenüber dem Fall, wo ; |

der Emitterwiderstand 14 alleine den wirksamen Emitter- .' . |

widerstand des Oszillatortransistörs 10 bildet. , 1

.■""-■- ■ - -I-

Aufgrund des bei schwingendem Oszillator ebenfalls ['

durchgeschalteten Transistors Ts2 ist der Transistor '$

Ts1 ausgeschaltet und der Widerstand R liegt dem

Emitterwiderstand 14 nicht parallel. Durch diese

Schaltungsanordnung erfolgt daher bei nicht bedämpften

Oszillator keine Beeinflussung des Verstärkungsfaktors -f.

• -■■ ' -¹I

- ν

Unterschreitet nun das Metallteil einen vorgegeben \,

Abstand zum Oszillator 6, so wird die Bedämpfung des f

Qszillators 6 so groß, daß die gleichgerichtete Spannung \

INSPECTED f

-ye-

nicht mehr ausreicht den Steuertransistors 26 durchzuschalten. Jetzt ist der Emitterwiderstand 14 der allein wirksame Emitterwiderstand des Oszillatortransistors 10 und die Versärkung V des Oszillators 6 ist gegenüber dem unbedämpften Zustand kleiner. Wird der Oszillator noch etwas mehr bedämpft, so reicht die gleichgerichtete Spannung auch nicht mehr aus, den Transistor Ts2 durchzuschalten, woraufhin der Transistor Ts1 durchgeschaltet wird und der Widerstand R^ dem Emitterwiderstand 14 parallel geschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß bei entsprechend bedampftem Oszillator die Verstärkung V wiederum erhöht wird, so daß auch bei einer schnellen Entfernung des Metallteiles der Näherungsschalter in der Lage ist schnell zu schalten, da'..er relativ schnell auf eine bestimmte Grundamplitude gebracht wird. Auch bei einer schnellen Bewegung des Metallteiles schaltet somit der Näherungsschalter praktisch unverzögert bei einem bestiimvtenAbstand des Metallteiles .

Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bleibt die in bekannter Weise vorgesehene Hysterese unbeeinflusst von der Anschwinghilfe, da die Anschwinghilfe ausgeschaltet wird, bevor der Näherungsschalter seinen Schaltpunkt erreicht. Da die Anschwinghilfe und- die Hysterese jeweils bei unterschiedlichen Bedämpfungsgraden des Oszillators aus-bzw. eingeschaltet werden, könnten die erfindungsgemäßen . Schaltungsanordnungen auch dazu verwendet werden, einen Näherungsschalter mit unterschiedlichen Schaltschwellen auszubilden,um beispielsweise vor einer Endabschaltung eine Voranzeige zu geben. Ferner könnte aus der Anschwinghilfe auch eine Betriebsüberwachung des Oszillators abgeleitetwerden.

In Figur 4 ist anhand eines Diagrammes die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung veranschaulicht.

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Hierbei ist die Oszillatoramplitude U über dem Schaltabstand s aufgetragen. Die langgestrichelte Linie I stellt den Anstieg der Schwingungsamplitude über dem Schaltabstand dar, wenn nur der Kopplungswiderstand R^ * > (Fig.2) bzw. der Emitterwiderstand (Fig.3) vorhanden wäre. Die kurzgestrichtelte Linie II stellt den Anstieg . der Oszillatoramplitude über dem Schaltabstand für den , . Fall dar, wo der Hysteresewiderstand Rj₁ (Fig.2) aus dem Schaltkreis herausgetrennt ist, bzw. der HilfsWiderstand 24 (Fig.3)· dem Emitterwiderstand 14 parallel geschaltet -. ist. Die strichpunktierte Linie III stellt den Verlauf der Oszillatoramplitude über dem Schaltabstand für den Fall dar, wo der Widerstand R1 dem Kopplungswiderstand Rj^ (Pig.2) parallel geschaltet ist, bzw. wo der Wider- ;| stand Rp dem Emitterwiderstand 14 (Fig.3) parallel ge- "E-schaltet ist. /jf

Man erkennt also, daß bei vollständiger Bedämpfung des

Oszillators und anschließender Entfernung des Metall- ί

teiles der Oszillator bereits bei einem geringen Abstand ί

s des Metallteiles entlang der Linie III auf eine be- ..'■-[

stimmte Amplitude anschwingt. Erreicht die Amplitude |

einengewissen Wert, so wird₇wie dies eingangs be- .. . .; j

schrieben wurde, der Widerstand R1 bzw. IL· aus dem |

Schaltkreis herausgetrennt, so daß nunmehr die Schwingüngs- Λ;

amplitude entlang der Linie I bis zum Schaltpunkt S^ |

des Triggers ansteigt. An dieser Stelle wird der Hysterese- j

schalter wirksam, d.l^es wird der Hysteresewiderständ Ru f

aus dem Schaltkreis gemäß Eigur 2 herausgetrennt bzw. |

der HilfsWiderstand 24 dem Emitterwiderstand 14 in Figur; 3 s

parallelgeschaltet. Die Schwingungsamplitude steigt dem- ':'

entsprechend vom Schaltungspunkt S₁ entlang der Linie I

II an. Wird nun das Metällteil dem Näherungsschalter ; |

wieder angenähert, so wird die Schwingungsamplitude des ?

Oszillators gemäß der Linie II bedämpft und.der Näherungs- \

schalter schaltet im Schaltpunkt Sn. Anschließend ist I

für die Bedämpfung der Schwingungsamplitude zunächst die |

* 'und Hysteresewiderstand R^ '

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Linie I und anschließend wieder zur völligen Bedämpfung die Linie III verantwortlich.

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Claims

301682 Patentansprüche:

1. ElektronischerNäherungsschalter mit einem Oszillator und mit einer Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der Kreisverstärkung in Abhängigkeit vom Schaltzustand zwecks Erzielung einer Hysterese, gekennzeichnet durch eine weitere. Schaltungsanordnung (A;Q1O2, Q1O3, R1, Q5, Q6; Ts1, R_p/ Ts2, R₃) zur Erhöhung der Kreisverstärkung kxV bei bedampftem Oszillator (O;6) zwecks Erzielung einer

TO Anschwinghilfe und zum Ausschalten dieser Anschwinghilfe kurz vor dem Erreichen des Schaltpunktes.

2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, ge kenn zeichnet durch eine Beeinflussung des Verstärkungsfaktors V des Oszillators (6).

3. Näherungsschalter nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch eine Beeinflussung des Kopplungsfaktors k des Oszillators (O).

4. Näherungsschalter nach Anspruch 2 mit einem in Emitterschaltung betriebenen Oszillatortransistor, dessen Emitterwiderstand den Verstärkungsfaktor bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitterwiderstand (14) die Reihenschaltung aus einem Widerstand (R_p) und einem Schalter (Ts1) parallel geschaltet ist, wobei der Schalter (Ts1) bei bedämpften Oszillator (6) geschlossen ist und von der gleichgerichteten Oszillatorspannung geöffnet wird, bevor der Schaltpunkt des Näherungsschalters erreicht ist.

5. Näherungsschalter nach Anspruch 3, mit einem als Emitterfolger betriebenen Oszillatortransistor, der mit seinem Emitter über einen Koppelwiderstand an einen Schwingkreis angeschlossen ist, um den Kopplungsfaktor zu beeinflussen, dadurch

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-K-

gekennzeichnet, daß dem Koppelwiderstand (R_k) die Reihenschaltung aus einem Widerstand
(R1) und einem Schalter CQ1O2) parallel geschaltet
ist, wobei der Schalter bei bedampftem Oszillator
(0) geschlossen ist, und von der gleichgerichteten
Oszillatorspannung geöffnet wird, bevor der Schaltpunkt des Näherungsschalters erreicht ist.

6.Näherungsschalter nach Anspruch 4 mit einem dem
Oszillator nachgeschalteten Demodulator, wobei die

gleichgerichtete Spannung über einen Spannungsteiler

einen Ausgangstransistor schaltet, d a d u r c h

-ψ-gekennzeichnet, daß an ein höheres Po- IJ

tential des Spannungsteilers die Basis eines zwischen j§

die Betriebsspannung geschalteten Transistors (Ts2) J

angeschlossen ist und daß der Kollektor dieses Tran- _:?

sistors (Ts2) auf die Basis eines weiteren als Schalter |

eingesetzten Transistors CTsI) geführt ist. < . R'

7.Näherungsschalter nach Anspruch 5 mit einem dem f

Oszillator nachgeschalteten Demodulator, wobei die \

gleichgerichtete Spannung einen Trigger schaltet,; . [ dadurch gekennzeichnet, daß .
die demodulierte Spannung auf die Basis eines " " I"

Transistors (Q6) geschaltet ist, dessen Kollektor mit I

der Basis eines weiteren Transistors (Q103) verbunden f ist, welcher mit seinem Kollektor an die Basis eines . J;

als Schalter eingesetzten Transistors (Q102)" ange- f

schlossen ist. |

\

8.Näherungsschalter nach Anspruch 7, dadurch [;

g e k e η η ze i c h η e t, daß die demodulierte ?

Spannung auf die Basis eines weiteren TransistoTtrs-~4Q9) \

geschaltet ist, zwischen desseiTlCoMbetetör^und Bezugs*

potential ein Kondensator CC2) geschaltet

bei bedampftem Oszillator auf einen vorgegebenen
Spannungspegel aufgeladen und bei unbedämpftem Oszilla-

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tor durch diesen Transistor (Q9) bis zum Erreichen der Schaltschwelle des Triggers (T) entladen wird.

9. Näherungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von der demodulierten Oszillatorspannung beaufschlagten Transistoren CQ6,Q9) durch unterschiedliche Ströme liefernde Konstantstromquellen (1102, 1103) in ihren Kollektorzweigen bzw. durch unterschiedlich groß bemessene Emitterwiderstände (R2,R6) zu verschiedenen Zeitpunkten in den leitenden Zustand gelangen bzw. gesperrt werden, wobei der die Anschwinghilfe (A) ausschaltende Transistor (Q6) vor dem für die Schaltung des Triggers(T)mäßgeblichefi Transistor(Q9) leitend wird, bzw. bei einer Bedämpfung nach diesem gesperrt wird.

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