DE3219877A1

DE3219877A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung und anzeige der position eines geraets

Info

Publication number: DE3219877A1
Application number: DE19823219877
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. 3000 Hannover Baum
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1982-05-27
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE3219877C2

Description

Schaltungsanordnung zur Überwachung und Anzeige der
Position eines Geräts Die Erfindung bezieht sich.auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung und Anzeige der Position eines auf einem vorgegebenen Weg bewegbaren Geräts durch Fernübertragung.
"Geräte" im Sinne der Erfindung, die unterschiedliche Positionen einnehmen können, sind beispielsweise bewegliche Teile von Werkzeugmaschinen, wie Werkzeugschlitten und Werkzeugaufnahme, Krane, Autoteile, wie Bremsen, Kolben, Ventile und Verteiler oder Türen mit Schutzfunktion in großen Gebäuden oder Sicherheitsanlagen.
Die Position dieser Geräte kann für die Funktionsfähigkeit übergeordneter Anordnungen und auch für Arbeitsabläufe von entscheidender Bedeutung sein. fs ist daher wichtig, diese Position zu kennen, auch wenn die Geräte nicht direkt einzusehen sind, sondern fernüberwacht werden. Die Möglichkeit in diesem Fall beispielsweise Fernsehkameras einzusetzen, ist zwar prinzipiell gegeben, jedoch ist der Aufwand hierfür erheblich und die Fern- sehkameras müßten bewegbar sein, wenn die unterschiedlichen Positionen mit Sicherheit festgestellt werden sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der beliebige,. entlang einem vorgegebenen Weg bewegbare Geräte auf einfache Weise auch von einem entfernten Ort aus überwacht werden können, wobei gleichzeitig deren jeweilige Position feststellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, - daß im Bereich des Geräts eine Signaleinrichtung zur Erzeugung nachrichtentechnischer Signale angeordnet ist von der ein Teil fest mit dem Gerät verbunden ist, - daß die Signaleinrichtung aus einem Dauermagneten und einem magnetischen Impulsgenerator besteht, der durch Beeinflussung durch ein sich änderndes Magnetfeld Stromimpulse erzeugt, und an den zwei entgegenyesetzt gepolte, optische Sender unterschiedlicher Emissions-Wellenlänge angeschlossen sind, - daß an beide Sender ein gemeinsamer Lichtwellenleiter angeschlossen ist, - daß am anderen Ende des Lichtwellenleiters zwei optische Empfänger zum getrennten Empfang der Signale der beiden Sender angeschlossen sind, - und daß an die beiden Empfänger eine elektronische Einrichtung zur Auswertung der empfangenen Signale angeschlossen ist.
Ein für diese Schaltungsanordnung geeigneter magnetischer Impulsgenerator ist beispielsweise in der DE-OS 21 43 327 beschrieben.
Er wird im folgenden der Einfachheit halber als "Wiegandsonde" bezeichnet. Die Wiegandsonde besteht aus einem Magnetkern aus zwei unterschiedlichen magnetischen Materialien, um den herum Drähte gewickelt sind. Ein sich änderndes, auf die Wiegandsonde einwirkendes Magnetfeld erzeugt in derselben Stromimpulse, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Magnetfeld sich ändert bzw. bewegt wird. Durch das sich ändernde Maglletfeld werden ein positiver und ein negativer Impuls erzeugt, je nach Richtung, in welcher das Magnetfeld geändert wird.
Durch den Einsatz der Wiegandsonde mit dem angeschlossenen Lichtwellenleiter (LWL) ist ein Geber geschaffen, der ohne elektrischen Strom arbeitet und daher ein kontaktloses und potentialfreies Element darstellt. Es ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß die Signalübertragung frei von störenden Einflüssen erfolgen kann, weil insbesondere elektromagnetische Felder keinen Einfluß haben. Die Wiegandsonde erzeugt Stromimpulse, wenn beispielsweise ein Dauermagnet an ihr vorbeigeführt wird. Die Stromimpulse sind, wie bereits erwähnt, in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Dauermagneten positiv oder negativ. Es wird dementsprechend durch einen der Impulse der eine Sender und durch den entgegengesetzten Impuls der andere Sender beaufschlagt. Das von den Sendern ausgesendete Licht gelangt über den LWL zu den jeweiligen Empfängern und von dort zur Auswerteinrichtung. Je nach dem, von welchem Sender ein Impuls in der Auswerteinrichtung angelangt, ist dort bekannt, in welcher Position sich das zu überwachende Gerät befindet.
Durch den zweiten Sender, welcher durch den entgegengesetzten Impuls der Wiegandsonde betätigt wird, kann gleichzeitig festgestellt werden, in welcher Richtung sich das Gerät bewegt hat und ob es nach einiger Zeit auch noch die durch den ersten Impuls angegebene Position einnimmt. Wenn das Gerät namlich aus der gemeldeten Position wieder herausbewegt wird, dann wird auch der Dauermagnet bewegt und der entgegengesetzte Impuls wird wirksam. Da beide Sender mit unterschiedlicher Wellenlänge arbeiten, ist die Übertragung über einen gemeinsamen LWL möglich und es kann durch Zwischenschaltung entsprechender Filter ein getrennter Empfang erreicht werden.
Mit dieser Schaltungsanordnung ist es somit auf einfache Weise möglich, die Position und die Bewegungsrichtung eines Geräts festzustellen. Es ist also erkennbar, ob eine Tür offen oder geschlossen ist oder ob ein WerkzeugschliLen sich in einer Endposition befindet, welche Position ein Kran hat oder wclcc Stellung ein Bauteil in einem Auto einnimmt. Es LSt dabei prinzi.piell gleichgültig, ob der Dauermagnet oder die Wieg.-lndsonde mit dem beweylichen Teil verbunden ist. Da an die Wiegand- sonde jedoch der LWL angeschlossen ist, wird aus Gründen der Einfachheit der Dauermagnet stets am beweglichen Gerät angebracht sein.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Schaltungsanordnung in schematischer Darstellung.
Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Schaltungsanordnung.
Mit 1 ist eine Wiegandsonde bezeichnet, an welche zwei optische Sender 2 und.3 angeschlossen sind, die entgegengesetzt gepolt sind und Lichtimpulse mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Bei diesen Sendern handelt es sich vorzugsweise um Photodioden. Es können aber auch LEDs oder Laserdioden eingesetzt werden. Im Bereich der Wiegandsonde 1 ist ein Dauermagnet 4 dargestellt, der entsprechend den Pfeilen 5 und 6 geradlinig bewegt oder gedreht werden kann. Der Dauermagnet 4 ist beispielsweise an einem Gerät angebracht, das auf einem vorgegebenen Weg bewegt werden kann und dessen Position jeweils überwacht werden soll.
An die Sender 2 und 3 ist ein LWL 5 angeschlossen, an dessen anderem Ende ein Empfangsgerät für optische Signale angeschlossen ist. Dieses Empfangsgerät besteht aus zwei optischen Empfängern 6 und 7, denen Filter 8 und 9 vorgeschaltet sind.
Die Ausgangssignale der Empfänger 6 und 7 werden über Verstärker 10 und 11 an Auswerteinrichtungen -12 und 13 weitergegeben. Als Empfänger 6 bzw. 7 können Photodioden, PIN-Dioden, Avalanche-Dioden, Photowiderstände oder Phototransistoren eingesetzt werden.
Die Filter 8 und 9 können übliche optische Farbfilter sein.
Die Sender 2 und 3 senden Lichtimpulse aus, wenn sie von der Wkegandsonde 1 durch Stromimpulse angeregt werden. Damit die Lichtimpulse von beiden Sendern in den LWL 5 gelangen1 kann deren @icht entsprechend Fig. 2 beispielsweise über einen halbdurchl;issic3en .Sp.iegol 14 geführt werden. Das licht des Senders 2 gelangt direkt zum LWl 5, während das Licht: des Senders 3 vom Spie(JeL 14 refitktiert wird.
Gemäß Fig. 3 i-st es jedoch auch möglich, die beiden Sender 2 und 3, die auch hier unterschiedliche Emissions-Wellenlängen haben, in einem gemeinsamen Gerät 15 anzuordnen, aus welchem die jeweiligen Lichtimpulse austreten und direkt in den LWL 5 gelangen.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung arbeitet beispielsweise wie folgt: Durch Bewegung des Dauermagneten 4 in einer Richtung wird durch die Wiegandsonde 1 ein Stromimpuls erzeugt, durch welchen vom Sender 2 ein Lichtimpuls abgegeben wird. Dieser Lichtimpuls gelangt über den LWL 5 zum Empfangsgerät und wird dort beispielsweise vom Empfänger 6 empfangen, da das Filter 8 auf diese Wellenlänge eingestellt ist. Der Lichtimpuls wird in einen elektrischen Impuls umgesetzt, verstärkt und in der Auswerteinrichtung 12 als Kenngröße Q festgelegt. Wenn der Dauermagnet 4 beispielsweise an einer Tür befestigt ist, dann kann durch den übertragenen Impuls beispielsweise angegeben sein, daß die Tür geschlossen ist.
Wenn die Tür wieder geöffnet: wird, dann wird der Dauermagnet 4 in entgegengesetzter Richtung an der Wiegandsonde 1 vorbeigeführt, die daher einen entgegengesetzten Stromimpuls erzeugt, durch welchen der Sender 3 angeregt wird. Dessen Lichtimpuls wird über das Filter 9 vom Empfänger 7 empfangen und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Nach Verstärkung und Auswertung ist jetzt eine Kenngröße Q gewonnen, welche angibt, daß die Tür wieder geöffnet wurde. Wenn die Tür geschlossen werden soll, muß also durch eine andere Steuerung ein entsprechender Vorgang ausgelöst werden.
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Claims

Patentansprüche SchaLtungsanordnung zur Überwachung und Anzeige der Position eines auf einem vorgegebenen Weg bewegbaren Geräts durch Fernübertragung, dadurch gekennzeichnet, - daß im Bereich des Geräts eine Signaleinrichtung zur Erzeugung nachrichtentechnischer Signale angeordnet ist, von der ein Teil fest mit dem Gerät verbunden ist, - daß die Signaleinrichtung aus einem Dauermagneten (4) und einem magnetischen Impulsgenerator (1) besteht, der durch Beeinflussung durch ein sich änderndes Magnetfeld Stromimpulse erzeugt, und an den zwei entgegengesetzt gepolte optische Sender (2,3) unterschiedlicher Emissions-Wellenlänge angeschlossen sind, - daß an beide Sender (2,3) ein gemeinsamer l,ichtwellenleiter (o) angechiossen ist, - daß am anderen Ende des Lichtwellenleiters (5) zwei optische Empfänger (6,7) zum getrennten Empfang der Signale der beiden Sender (2,3) angeschlossen sind, - und daß an die beiden Empfänger (6,7) eine elektronische Einrichtung (12,13) zur Auswertung der empfanyenen Signale angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Sender (2,9) als Photodioden, LEDs oder Laserdioden ausgebildet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Sender (2,3) zu einer Einheit (15) zusammengefaßt sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (6,7) als Photodioden, PIN-Dioden, Avanlanche-Dioden, Photowiderstände oder Phototransistoren ausgebildet sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Empfängern (6,7) optische Farbfilter (8,9) vorangeschaltet sind.