DE3123828C2 - Elektronische Schaltvorrichtung - Google Patents

Elektronische Schaltvorrichtung

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DE3123828C2 DE3123828A DE3123828A DE3123828C2 DE 3123828 C2 DE3123828 C2 DE 3123828C2 DE 3123828 A DE3123828 A DE 3123828A DE 3123828 A DE3123828 A DE 3123828A DE 3123828 C2 DE3123828 C2 DE 3123828C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltvorrichtung mit einer externen Anschlußeinrichtung zur Verbindung der Schaltvorrichtung mit einer externen Spannungsquelle und einer Last, mit einer Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Nachweissignais, und mit ίο einer die Last in Abhängigkeit vom Nachweissignal schaltenden Ausgangsschaltung.
Eine elektronische Schaltvorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-AS 12 86 099). Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung wird die Last in festliegender Weise ι ϊ in Abhängigkeit vom Nachweissignal geschaltet d. h. sie arbeitet je nach Auslegung der Nachweisschaltung entweder stets in Ruhekontaktschaltweise oder stets in Arbeitskontaktschaltweise.
Es ist ferner eine elektronische Schaltvorrichtung bekannt, bei welcher eine Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Nachweissignals mit zwei Ausgangsschaltungen im einen Fall mit, im anderen Fall ohne Zwischenschaltung eines Inverters verbunden ist Die beiden Ausgangsschaltungen sind ihrerseits jeweils mit einem Ausgangsanschluß zur Verbindung mit einer zu schaltenden Last verbunden. Infolge der einseitigen Zwischenschaltung eines Inverters erzeugt wenn die eine Ausgangsschaltung ein bestimmtes Ausgangssignal an dem mit ihr verbundenen Ausgangsanschluß erzeugt so die andere Ausgangsschaltung ein dazu inverses Ausgangssignal an dem mit ihr verbundenen Ausgangsanschluß. Das heißt wenn beispielsweise an dem einen der Ausgangsanschlüsse ein EIN-Signal vorliegt so liegt an dem anderen Ausgangsanschluß ein AUS-Signal vor. j5 Damit erscheinen an dem einen Ausgangsanschluß Ausgangssignale in Arbeitskontakt- und am anderen solche in Ruhekontaktschaltweise.
Die bekannten elektronischen Schaltvorrich'.ungen haben einerseits den Nachteil daß bei ihnen ein Übergehen zwischen einer ArbeK.kontakt- und einer Ruhekontaktschaltweise entweder überhaupt nicht möglich ist oder aber, daß die Ausgangsschaltung paarweise vorhanden sein muß, was die Schaltung wiederum umfangreich und platzaufwendig macht. Ferner ist eine elektronische Schaltvorrichtung bekannt, welche eine einzige Ausgangsschaltung und einen von Hand betätigbaren mechanischen Schalter enthält, mittels dessen die Art der Schaltbetriebsweise ausgewählt werden kann. Auch diese bekannte Schallvorrichtung hat den Nachteil, daß sie platzaufwendig ist, darüber hinaus ist ihre Kontaktzuverlässigkeit niedrig. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektronischen Schaltvorrichtung, die in nicht-mechanischer Schaltkonstruktion und unter Verwendung einer einzigen Ausgangsschaltung eine duale Funktion einer Arbeitskontakt- und einer Ruhekontaktschaltweise erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Exklusiv-ODER-Schaltung vorgesehen ist, welche an einem ersten Eingangsanschluß das Nachweissignal und an einem zweiten Eingangsanschluß von der externen Anschlußeinrichtung ein Signal auf niedrigem oder hohem Pegel erhält und mit ihrem Ausgangsanschluß mit dem Eingang der Ausgangsschaltung verbunden ist.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild, das eine bevorzugte Ausführungsform der elektronischen Schaltvorrichtung geuiäß der Erfindung zeigt,
Fig.2A und 2B graphische Darstellungen von Spannungswellenformen in aer Vorrichtung der Fig. I während des Vorhandenseins und Fehlens eines durch die Vorrichtung nachzuweisenden Objekts,
F i g. 3 ein schematisches Schaltbild einer elektronischen Zweileiter-Gleichspannungsschaltvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und
Fig.4 ein schematisches Schaltbild einer elektronischen Zweileiter- Wechselspannungsschaltvorrichtung gemäß einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung.
F i g. 1 zeigt ein elektronische Schaltvorrichtung, nämlich einen photoelektrischen Schal'er als bevorzugte Ausführung!>furiii der Erfindung. Die Vorrichtung enthält eine Nachweisschaltung 3. eine Exklusiv-ODER-Schaltung 12. eine Ausgangsschaltung 5, eine Diode briickenschaltung 13 und eine Externanschlußeinrichtung. Die Anschlußeinrichtung besteht aus einem Ausgangsanschluß 8 zur Verbindung mit einer Last 14 und aus einem Paar von Spannungseingangsanschlüssen 6 und 7 zur Verbindung mit einer Gleichspannungsquelle IS. Die Nachweisschaltung 3 ist mit einem Lichteinstrahlelement 1 zum Einstrahlen von Licht auf ein Objekt 11 und einem Lichtempfängerelement 2 zum Empfang von am Objekt 11 reflektiertem Licht verbunden, so daß die Schaltung 3 ein Nachweissignal erzeugen kann, das auf eine Eingangsleitung bzw. einen Anschluß 12a der Schaltung 12 gegeben wird, wenn das Element 2 am Objekt 11 reflektiertes Licht empfängt. Die andere Eingangsleitung b/w. der Anschluß 126 ist mit dem Spannungsanschluß 7 verbunden, so daß sie die am Anschluß 7 vorhandene Spannung erhält. Die Gleichspannu.ig der Spannungsquellc 15 wird über die Diodenbrückenschaltung 13 auf die Nachweisschaltung 3 und die Ausgangsschaltung 5 gegeben. Der Anschluß 8 ist mit einem in der Ausgangsschaltung 5 enthaltenen Schalttransistor 50 verbunden.
Die Arbeitsweise der Schaltung der f ι g 1 wird nun unter Bezugnahme auf die in den rig. 2A und 2B gezeigte,! Spannungswellenformern beschrieben.
Die Nachweisschaltung 3 ist bei dieser Ausführungsform so ausgelegt, daß sie ein hohes Ausgangssignal währenddes Vorhandenseins des Objekts Il liefert.
F i g. 2A veranschaulicht die Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. 1. wo eine negative Spannung auf den Anschluß 6 und eine positive Spannung auf den Anschluß 7 gegeben wird. Während des Vorhandenseins des Objekts 11 wird die auf der Eingangsleitung 12a der Exklusiv-ODER-Schaltung 12 vorhandene Spannung auf hohem Wert gt halten. Dann erzeugt die Schaltung 12 auf ihrer Ausgangsleitung bzw. ihrem Anschluß 12t ein hohes Ausgangssignal, das die gleiche Polarität wie das Eingangssignal auf der Leitung 12a hat, weil die Eingangsleitung 126 die ganze Zeit über eine hohe Spannung erhält. Daher erzeugt während des Vorhandenseins des Objekts 11 die Ausgangsschaltung 5 ein EIN-Signal am Ausgangsanschluß 8, so daß die Last 14 unier Spannung gese:zt wird. Der Laststrom fließt dann durch den Transistor 50 der Ausgangsschaltung 5. Umgekehrt erzeugt die Ausgangsschaltung 5 während des Fehlens eines Objekts 11 ein AUS-Signal am
Anschluß 8, wodurch die zwischen den Anschlüssen 7 und 8 angeschlossene Last 14 keine Spannung mehr erhält.
Fig.2B zeigt eine weitere Betriebsweise der Vorrichtung der Fig. 1, bei welcher die Gleichspannungsquelle 15, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 veranschaulicht, umgekehrt zwischen den Anschlüssen 6 und 7 angeschlossen ist, so daß eine negative Spannung an den Anschluß 7 und eine positive Spannung an den Anschluß 6 geliefert werden kann. Gleichzeitig wird der gemeinsame Punkt 15a zwischen Last 14 und Spannungsquelle 15 mit dem Anschluß 6 verbunden. Dann wird eine tiefe Spannung auf die Eingangsleitung 126 gegeben und die Schaltung 12 invertiert das auf die Eingangsleitung 12a gegebene Eingangssignal, womit ein invertiertes Ausgangssignal erzeugt wird. Die Polaritäten auf den Leitungen 12cund 8 der Fig.2B sind bezüglich denjenigen der Fig.2A umgekehrt, in F i g. 2B erzeugt die Schaltung 5 während des Vorhandenseins eines Objekts . ·. ein A US-Ausgangssignal, wahrend sie wahrend des "ehiens eines Objekts 11 ein EIN-Ausgangssignal erzeugt.
Nach dieser Ausführungsform wird durch einfache Umkehr der Polarität der Gleichspannungsquelle 15 zwischc den Anschlüssen 6 und 7 die Schaltbetriebsweise dieser elektronischen Schaltvorrichtung zwischen einer Arbeitskontaktschaltweise und einer Ruhekontaktschaltweise geändert. Da ferner die Vorrichtung eine einzige Ausgangsschaltung aufweist und keinen mechanischen Schalter zum Umschalten zwischen den Schaitbetriebsweisen besitzt, ist sie hinsichtlich extremer Miniaturisierung und präzisen Arbeitens der Schaltvorrichtung äußerst vorteilhaft.
Die Last 14 ist bei dieser Ausführungsform an ihrem einen Ende mit dem Ausgangsarischluß 8 und an ihrem anderen Ende mit dem Anschluß 7 oder 6 verbunden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Last 14 in Reihe mit einer weiteren Gleichspannungsquelle „!8 zu schalten, die von der .Spannungsquelle 15 verschieden ist. und sie über diese weitere Gleichspannungsquelle zwisv.nen den Anschlüssen 6 und 8 anzuschließen, wie dies in gestrichelten Linien dargestellt ist. Dann kann durch einfaches Ändern des Anschlusses der Spannungsquelle 15 zwischen den Anschlüssen 6 und 7 ohne Änderung des Anschlusses der Last 14 die Vorrichtung der F i g. I zwischen einer Arbeitskontakt- und einer Ruhekontaktschaltweise umgeschaltet werden.
Die elektronische Schaltvorrichtung der Γ i g. 1 kann in einer solchen Weise abgewandelt werden, daß ein Ausgangsanschluß 56 der Schaltung 5 mit einem Spannungseingangsanschluß 5a verbunden wird, so daß der Laststrom durch den Anschluß %a fließen kann, und daß d'\ externe Anschluß 8 weggelassen wird. Die externen Anschlüsse 6 und 7 sind /ur Verbindung mit der Last 14 und der Spannungsquellc 15. dio ·π Reihe geschaltet sind, vorgesehen. Bei dieser abgewandelten Schaltvorrichtung ist die Anzahl externen Anschlüsse auf nur zwei gesenkt und ihre Verdrahtung fur Last und Gleichspanniingsqiuilc weiter vereinfacht.
In F ! g· * 's| cinc elektrische /wcilciter-Schaltvor richtung zum Schalten der in Reihe liegenden L?st 14 und Gleichspannungsquelle 15 als weitere A.isführungsform der Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung enthält eine Nachweisschaltung 3, eine Exklusiv-ODER-Schaltung 12. eine Ausgangss.:ha!tung51, eine Diode 21, eir.en Widerstand 22 und drei externe Anschlüsse 6, la und 7b. Komponenten aus Fig.3, die solchen aus Fig. 1 entsprechen, sind mil den gleichen Be/ugszeichen wie
dort versehen. Beispielsweise haben die Schaltungen 3 und 12 die gleichen Funktionen wie die in Fig. I gezeigten Schaltungen 3 und 12. Die Nachweisschaltung 3 kann natürlich ein anderer Typ von Nachweisschaltung sein, etwa eine Metallfühlschaltung, eine Ultraschall-Fühlschaltung, eine Logikschaltung usw.. die ein Ausgangssignal zum Schalten der mit dieser Vorrichtung verbundenen Last erzeugt. Die Ausgangsschaltung 51 hat den gleichen Aufbau wie die Ausgangsschaltung der vorgenannten abgewandelten Schaltvorrichtung zu obiger Ausführungsform und enthält einen Schalttransistor 52. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ist so ausgelegt, daß, wenn die Nachweisschaltung 3 ein Objekt Il feststellt und der Eingangsanschluß 126 auf hohem Potential gehalten wird, der Transistor 52 durchgeschaltet wird und ein ausreichender Laststrom durch die Last 14 fließt.
Wenn die Last 14 und Spannungsquelle 15, wie mit durchgehenden Linien in Fig. 3 dargestellt, zwischen den Anschlüssen 6 und Ta angeschlossen sind, wird über die Diode 21 eine Gleichspannung den Schaltungen 3 und 51 zugeführt und die Eingangsleitung 126 auf hohem Potential gehalten. Dann wird während des Vorhandenseins oder Fehlens des Objekts 11 Jie Last 14 nach der gleichen Wirkungsweise erregt bzw. entregt wie unter Bezugnahme auf F i g. 2A beschrieben.
Wenn die Last 14 und Spannungsquelle 15. wie in unterbrochenen Linien dargestellt, mit den Anschlüssen 7b und 6 verbunden sind, wird eine Gleichspannung direkt den Schaltungen 3 und 51 zugeführt. Die Eingangsleitung 126 wird jedoch auf niedrigem Potential gehalten, weil es nicht zum Anlegen einer hohen Spannung an den Anschluß 7 kommt und die Leitung 126 durch den Widerstand 22 und die Diode 21 auf Null-Potential gehalten wird. Dann wird während des Vorhandenseins oder Fehlens des Objekts 11 die Last 14 nach der gleichen Wirkungsweise entregt bzw. erregt wie unter Bezugnahme auf Fig. 2B beschrieben. Daher wird durch einfaches Umlegen des einen Endes der aus der Reihenschaltung aus Last 14 und Spannungsquelle 13 bestehenden externen Schaltung zwischen den Anschlüssen Ta und Tb die Schaltvorrichtung dieser Ausführungsform in die Arbeitskontaktbzw. Ruhekontaktarbeitsweise geschaltet. Obwohl die Vorrichtung der F i g. I vier Dioden benötigt, verwendet die Vorrichtung dieser Ausführungsform eine einzige Diode. Dies ist von Vorteil hinsichtlich einer miniaturisierten Schaltvorrichtung mit verminderter Leistungsaufnahme. Die Schaltvorrichtung der Fig. 3 kann in eine solche Dreileiter-Schaltvorrichtung abgewandelt werden, daß die Vorrichtung ferner einen mit der Kollektorelektrode des Transistors 52 verbundenen besonderen externen Ausgangsanschluß zur besonderen Verbindung mit der Last 14 in der gleichen Weise wie nach Fig.] enthält Bei der abgewandelten Ausführungsform sind drei Leiter mit drei der vier externen Anschlüssen verbunden. Die negative Elektrode der Gleichspannungsquelle 15 ist mit dem Anschluß 6 über einen ersten Leiter verbunden. Die positive Elektrode der Spannungsquelle 15 und ein Ende der Last 14 sind über einen zweiten Leiter gemeinsam mit dem Anschluß 7a oder Tb verbunden. Das andere Ende der Last 14 ist über einen dritten Leiter mit dem besonderen externen Ausgangsanschluß verbunden. Daher kann durch Verbinden des zweiten Leiters mit h Anschluß Ta oder Tb die Schaltvorrichtung zwischen einer Arbeitskontakt- und einer Ruhekontaktschaltbetriebsweise umgeschaltet werden. Der Laststrom der erregten Last 14 fließt direkt aus dem besonderen Anschluß in die Schaltung 51, ohne durch die Diode 21 zu fließen, so daß eine hohe Leistung der Diode 21 nicht erforderlich und der Leistungsverbrauch in derselben
■ vernachlässigbar ist. Daher läßt sich diese abgewandelte Schaltvorrichtung auf kleine Abmessungen reduzieren, wobei ihre Leistungsaufnahme ebenfalls reduziert ist.
Die Schalttransistoren (50 und 52) bei vorstehenden Ausführungsformen sind zwar NPN-Transistoren, die einzelnen Vorrichtungen können jedoch auch so ausgelegt sein, daß sie PNP-Transistoren verwenden.
F-i g. 4 zeigt eine elektronische Zweileiter-Wechselspannungsschaltvorrichtung als wiederum weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung enthält
> eine Nachweisschaltung 3, eine Exklusiv-ODER-Schaltung 12, eine Ausgangsschaltung 53, einen Widerstand 22, eine Diode 21. zwei Diodenbrückenschaltungen 31 und 32 und zwei Paare externer Anschlüsse 41—42 sowie 43—44. Eine aus einer Wechselspannungsauelle 50 und einer Last 51 bestehende Reihenschaltung ist zwischen den Anschlüssen 41 und 42 oder den Anschlüssen 43 und 44 angeschlossen. Der zweite Eingangsanschluß 126 ist mit der Schaltung 31 über eine Glättungsschaltung 60 verbunden, welche die von der
' Schaltung 31 an die Schaltung 60 gelieferte gleichgerichtete Spannung glättet, so daß die Eingangsleitung 126 mit einer stabilisierten konstanten Gleichspannung versorrt wird. Die Ausgangsschaltung 33 verwendet einen Thyristor 54, welcher während des Anlegens eines
> Eingangssignal an seine Steuerelektrode durchgeschaltet wird. Die Vorrichtung der F i g. 4 ist in einer solchen Weise ausgelegt, daß, wenn die Nachweisschaltung 3 ein Nachweissignal entsprechend dem Vorhandensein eines Objekts 11 erzeugt und die Eingangsleitung 126 auf einer hohen Spannung gehalten wird, der Thyristor 54 durchgeschaltet wird.
Wenn die Wechselspannungsquelle 50 und Last 51 zwischen den Anschlüssen 41 und 42 angeschlossen sind, wird eine durch Gleichrichtung durch die Schaltung 31
' gewonnene Gleichspannung auf die Schaltungen 3 und 53 über die Diode 21 und die Eingangsleitung 126 über die Schaltung 60 gegeben. Die Leitung 126 wird dann auf einer hohen Spannung gehalten, wodurch während des Vorhandenseins oder Fehlens des Objekts 11 die Last 51 ähnlich der Arbeitsweise gemäß Fig. 2A erregt bzw. entregt wird. Genau gesagt ist während des Fehlens des Objekts 11 der Thyristor 54 gesperrt und es fließt ein durch die Schaltung 3 erzeugter geringer Strom durch die Last 51. Solch ein geringer Strom ist
> jedoch zu gering, die Last 51 in Tätigkeit zu setzen.
Wenn die Wechselspannungsquelle 50 und L. .;t 51, wie in unterbrochenen Linien dargestellt, zwischen den Anschlüssen 43 und 44 angeschlossen sind, wird eine durch Gleichrichtung durch die Schaltung 32 gewonnene Gleichspannung direkt auf die Schaltungen 3 und 53, wegen der Diode 21 nicht aber auf die Leitung 126 gegeben. Das Potential am Verbindungspunkt 61 wird durch den Widerstand 22 auf null geführt, weil keine Spannungsversorgung durch die Schaltung 13 vorliegt Daher wird ein tiefes Eingangssignal auf die Eingangsleitung 126 gegeben und die Exklusiv-ODER-Schaltung 12 invertiert auf die Leitung 12a gegebene Eingangssignale. Daher ist während des Vorhandenseins oder Fehlens des Objekts 11 die Last 51 in ähnlicher Weise wie nach der Arbeitsweise entsprechend Fig.2B entregt oder erregt Daher wird durch Anschließen der in Reihe liegenden Last und Wechselspannungsquelle zwischen den Anschlüssen 41 und 42 oder den
Anschlüssen 43 und 44 die Last durch die Schaltvorrich- ρ
lung in Arbeitskontakt- bzw. Ruhekontaktschaltweise ^j
geschaltet. 3
Die Ausgangssc!:altung 53 verwendet den Thyristor |j
54, alternativ kann aber statt dessen auch ein ^ ^ Schalttransistor verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    t. Elektronische Schaltvorrichtung mit einer externen Anschlußeinrichtung zur Verbindung der Schaltvorrichtung mit einer externen Spannungsquelle und einer Last, mit einer Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Nachweissignals, und mit einer die Last in Abhängigkeit vom Nachweissignal schaltenden Ausgangsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exklusiv-ODER-Schaltung (12) vorgesehen ist, weiche an einem ersten Eingangsanschluß (\2a) das Nachweissignal und an einem zweiten Eingangsanschluß (i2b) von der externen Anschlußeinrichtung (6, 7, 8; 6, 7a, 7b; 41, 42, 43, 44) ein Signal auf niedrigem oder hohem Pegel erhält und mit ihrem Ausgangsanschluß (\2c) mit dem Eingang der Ausgangsschaltung (5, 51, 53) verbunden ist.
  2. 2. EIeX ironische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ein Paar von Eingangsanschlüssen und ein Paar von Ausgangsanschlüssen enthaltende Diodenbrückenschaltung (13) aufweist, und daß die externe Anschlußeinrichtung (6, 7, 8) ein Paar von mit den Eingangsanschlüssen der D-idenbrückenschaltung verbundenen Gleichspannungseingangsanschlüssen (6, 7) enthält, wobei der zweite Eingangsanschluß (i2b) der Exklusiv-ODER-Schaltung mit dem einen (7) der Gleichspannungseingangsanschlüsse verbunden ist
  3. 3. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Anschlußeinrichtung (6, 7, 8) einen Ausgangsanschluß (8) zum Anschluß zwischen der Last (14) und der Ausgangsschaltung (5) enthält
  4. 4. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Diode (21) und einen Widerstand (22) aufweist und daß die externe Anschlußeinrichtung (6,7 a. 7b) einen gemeinsamen externtn Anschluß (6), einen ersten externen Anschluß (Ta) und einen zweiten externrti Anschluß (7b) enthält, wobei die Diode zwischen dem ersten und dem zweiten externen Anschluß, der Widerstand zwischen dem gemeinsamen und dem ersten externen Anschluß angeschlossen ist und der erste externe Anschluß mit dem zweiten Eingangsanschluß (Mb) der Exklusiv-ODER-Schaltung (12) verbunden ist.
  5. 5. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Diode (21), einen Widerstand (22) und eine erste Diodenbrückenschaltung (31) sowie eine zweite Diodenbrückenschaltung (32) aufweist, und daß die externe Anschlußeinrichtung (41, 42, 43, 44) aus einem mit der ersten Diodcnbrückenschaltung verbundenen ersten Paar von Wechselspannungseingangsanschlüssen (41, 42) und einem mit der zweiten Diodenbrückenschaltung verbundenen zweiten Paar von Wechselspannungseingangsanschlüssen (43, 44) aufgebaut ist, wobei der Wider* stand zwischen einem Paar von Ausgangsanschlüssen der ersten Diodenbrückenschaltung, die Diode zwischen der ersten und der zweiten Diodenbrükkenschaltung angeschlossen ist und der zweite Eingangsanschluß (\2b) der Exklusiv-ODER-Schaltung (12), die Diode und der Widerstand gemeinsam mit einem der Ausgangsanschlüsse der ersten Diodenbrückenschaltung verbunden sind.
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