DE3440538C1

DE3440538C1 - Proximity switch

Info

Publication number: DE3440538C1
Application number: DE19843440538
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 5800 Hagen Heil; Burkhard Dipl.-Ing. 5942 Kirchhundem Tigges
Original assignee: Werner Turck GmbH and Co KG
Current assignee: Werner Turck GmbH and Co KG
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1986-05-15

Abstract

A proximity switch has an electrical tuned circuit (17) whose coil (3) can be influenced by the proximity of electrically and/or magnetically conductive materials and which is caused to oscillate by means of a periodic DC pulse sequence (b), the decay process of the damped oscillation (d) thus produced being used to determine the level of proximity. In order to achieve a cost-effective and functionally reliable embodiment of the proximity switch, the decaying oscillation voltage amplitudes (d) are compared with a reference voltage (Uref) in a comparator (18), a digital signal sequence (c) for interrogation time intervals ( DELTA t3) is formed, the signal sequence (c) for the interrogation time intervals ( DELTA t3) and the output signals (e) of the comparator (18) are supplied to a conjunction element (26), and the output pulses (f) of the conjunction element (26) are extended in a pulse-lengthening circuit (31) to more than the period (t2) of the tuned-circuit excitation, into output signals (h). In terms of its function, the circuit can largely be replaced by a microprocessor. <IMAGE>

Description

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Signal über den Grad einer Annäherung jeweils aus der Höhe der Amplitude der abklingenden Schwingung zu einem bestimmten Zeitpunkt nach jedem Anregungsimpuls abgeleitet wird, daß die abklingenden Schwingungs-Spannungsamplituden in einem Komparator mit einer Referenzspannung verglichen werden, wobei der Komparator je nach Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung ein entsprechendes digitales Ausgangssignal liefert, daß eine digitale Signalfolge für Abfragezeitspannen gebildet wird, die jeweils mindestens gleich lang wie eine Schwingungsperiode des Schwingkreises sind, daß die Signalfolge für die Abfragezeitspannen und die Ausgangssignale des Komparators an ein Konjunktionsglied geliefert werden, mit dem jeder Abklingvorgang des Schwingkreises während der Abfragezeitspannen abgefragt wird, und daß die Ausgangsimpulse des Konjunktionsgliedes in einer Impuls- verlängerungsschaltung auf mehr als die Periode der Schwingkreisanregung zu Ausgangssignalen verlängert werden, die zu Anzeigezwecken, zur Steuerung eines elcktronischen Schaltgliedes und dgl. verwendbar sind. This object is achieved according to the invention in that a signal about the degree of approximation in each case from the level of the amplitude of the decaying Oscillation is derived at a certain point in time after each excitation pulse, that the decaying oscillation voltage amplitudes in a comparator with a Reference voltage can be compared, the comparator depending on whether it is exceeded or not reached the reference voltage provides a corresponding digital output signal that a digital signal sequence is formed for query periods, each at least are the same length as an oscillation period of the resonant circuit that the signal sequence for the interrogation periods and the output signals of the comparator to a conjuncture with each decay of the resonant circuit during the interrogation periods is queried, and that the output pulses of the conjuncture link in a pulse extension circuit extended to more than the period of the resonant circuit excitation to output signals are used for display purposes, to control an electronic switching element and the like. Can be used.

Diese Schaltung stellt eine besonders einfache und preiswerte Ausführungsform für einen Näherungsschalter mit geringem Strombedarf dar. Mit Hilfe dieser Schaltung ist es möglich, die sehr geringen, abklingenden Spannungsamplituden des Schwingkreises in zuverlässiger, funktionssicherer Weise auszuwerten und somit die Annäherung eines elektrisch oder magnetisch leitenden Körpers anzuzeigen. This circuit represents a particularly simple and inexpensive embodiment for a proximity switch with low power consumption. With the help of this circuit it is possible to use the very low, decaying voltage amplitudes of the resonant circuit to evaluate in a reliable, functionally safe manner and thus the approximation of a indicate electrically or magnetically conductive body.

Ein entscheidender Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß nicht die absolute Größe der Schwingkreisamplituden zur Bestimmung des Annäherungszustands herangezogen wird, sondern eine rein zeitabhängige Auswertung mit normierten Größen durchgeführt wird. A key advantage of this circuit is that it doesn't the absolute size of the oscillating circuit amplitudes for determining the approach state is used, but a purely time-dependent evaluation with standardized values is carried out.

Damit kann die Schaltung funktionsmäßig weitgehend durch einen Mikroprozessor ersetzt werden.The circuit can thus be functionally largely controlled by a microprocessor be replaced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild für einen Näherungsschalter nach der Erfindung, Fig.2 ein ausführliches Schaltbild des Näherungsschalters nach Fig. 1, F i g. 3 den Signalverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung nach den F i g. 1 und 2, wobei allerdings negative, für die Funktion hier unbeachtliche Impulsanteile in den Bildern 3b und 3g deutlichkeitshalber weggelassen sind, g. 4 ein Blockschaltbild eines Näherungsschalters, bei welchem zahlreiche Funktionen von einem Mikroprozessor übernommen sind, Fig.S ein zusammengefaßtes Blockschaltbild zu F i g. 4 mit zusätzlichen Eingabeteilen und F i g. 6 den Signalverlauf des Pulsgenerators bei der Schaltung nach den Fig. 4 und 5. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, FIG. 1 shows FIG. 1 is a block diagram for a proximity switch according to the invention, 2 shows a detailed circuit diagram of the proximity switch according to FIG. 1, FIG. 3 the signal curve at various points in the circuit according to FIGS. 1 and 2, with negative momentum components in Figures 3b and 3g are omitted for the sake of clarity, g. 4 is a block diagram a proximity switch, with which numerous functions of a microprocessor are taken over, Fig.S a summarized block diagram for F i g. 4 with additional Input parts and F i g. 6 shows the waveform of the pulse generator in the circuit according to FIGS. 4 and 5.

Die F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild für einen Näherungsschalter, der an seinem Ausgang ein erstes Signal abgibt, wenn der Schwingkreis von außen bedämpft ist, und ein zweites Signal liefert, wenn der Schwingkreis von außen nicht bedämpft ist. Diese Signale können unmittelbar ein Anzeigeelement, z. B. Leuchtdiode, an-oder ausschalten. In diesem Fall stellt Fig. 1 bereits einen kompletten Näherungsschalter dar. Die Signale sind insbesondere aber auch zur Steuerung des elektronischen Schaltgliedes (Thyristor, Triac etc.) von elektronischen Näherungsschaltern geeignet. The F i g. 1 shows a block diagram for a proximity switch, which emits a first signal at its output when the resonant circuit is externally is attenuated, and delivers a second signal if the resonant circuit is not externally is damped. These signals can directly be a display element, e.g. B. light emitting diode, on or off. In this case, Fig. 1 already shows a complete proximity switch The signals are, in particular, also used to control the electronic switching element (Thyristor, triac etc.) suitable for electronic proximity switches.

Ein Pulsgenerator 1 liefert kurze Nadelimpulse 16 von der Zeitdauer tl mit einer Taktfrequenz bzw. Periode t2 an einen elektronischen Schalter 2, z. B. einen Transistor, durch den jeweils kurzzeitig ein aus einer Spule 3 und einem Kondensator 4 bestehender Schwingkreis 17 über einen Strombegrenzungswiderstand 5 an eine Gleichspannungsquelle 6 mit der Betriebsspannung UB gelegt wird. Der Kondensator 4 wird während der kurzen Zeitspanne t aufgeladen, so daß der Schwingkreis 17 nach dem Schließen des Schalters 2 zu schwingen beginnt. Seine hochfrequenten Schwingungen 12 haben eine Schwingungsperiode tHFund klingen entsprechend der Einhüllenden 13 ab. Der Bereich dieser nur schwach bedämpften Schwingungen 12 entspricht in F i g. 3 dem Zeitraum A, in dem der Schwingkreis 17 von außen nicht bedämpft ist. A pulse generator 1 supplies short needle pulses 16 of the duration tl with a clock frequency or period t2 to an electronic switch 2, z. B. a transistor through which each briefly one from a coil 3 and one Capacitor 4 existing resonant circuit 17 via a current limiting resistor 5 is applied to a DC voltage source 6 with the operating voltage UB. The condenser 4 is charged during the short period of time t, so that the resonant circuit 17 after the closing of the switch 2 begins to oscillate. Its high frequency vibrations 12 have an oscillation period tHF and sound corresponding to the envelope 13 away. The range of these only weakly damped oscillations 12 corresponds in F i G. 3 the period A in which the resonant circuit 17 is not damped from the outside.

Bei der Annäherung eines elektrisch oder magnetisch leitfähigen Gegenstandes an die Spule 3 nimmt deren Güte deutlich ab, so daß stark gedämpfte Schwingungen 14 entstehen, die entsprechend der Einhüllenden 15 erheblich schneller abnehmen als die Schwingungen 12. When approaching an electrically or magnetically conductive object to the coil 3 takes the Goodness clearly from, so that strongly damped vibrations 14 arise, which decrease considerably faster according to the envelope 15 than the vibrations 12.

Dieser Zeitraum bzw. Zustand mit starker äußerer Dämpfung ist in F i g. 3 mit 13 bezeichnet Die Schwingungen 12 bzw. 14 werden in einem Komparator 18 einer Auswerteschaltung 7 mit einer Referenzspannung Uref verglichen, wobei der Komparator 18 je nach Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung ein entsprechendes digitales Ausgangssignal als Pulsfolge 19 (vgl. F i g. 3 und die Schaltungspunkte e in Fig. 1 und 2) liefert.This period or state with strong external damping is shown in F i g. 3 denoted by 13 The vibrations 12 and 14 are in a comparator 18 an evaluation circuit 7 compared with a reference voltage Uref, the Comparator 18 has a corresponding one depending on whether the reference voltage is exceeded or not reached digital output signal as a pulse train 19 (see FIG. 3 and the circuit points e in Figs. 1 and 2).

Der Pulsgenerator 1 liefert eine zweite Pulsfolge 20 aus einzelnen Rechteckimpulsen 21, deren Abfolge der Periodendauer t2 der Nadelimpulse 16 entspricht. Die Rechteckimpulse 21 nehmen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte der Periodendauer t2 ein. The pulse generator 1 supplies a second pulse train 20 from individual Square pulses 21, the sequence of which corresponds to the period t2 of the needle pulses 16. The square-wave pulses 21 take approximately half in the embodiment shown the period t2.

Die Pulsfolge 20 des Pulsgenerators 1 wird einem Fenstergenerator 22 zugeleitet, welcher daraus eine digitale Pulsfolge 23 aus Rechtecksignalen 24 erzeugt, deren Anstiegsflanke 25 zeitlich gegenüber den Nadelimpulsen 16 versetzt ist und beispielsweise bei einem Viertel der Periodendauer t2 der Schwingkreisanregung liegt. The pulse train 20 of the pulse generator 1 becomes a window generator 22, which is then used to generate a digital pulse train 23 of square-wave signals 24 generated, the rising edge 25 of which is offset in time with respect to the needle pulses 16 is and for example at a quarter of the period t2 of the resonant circuit excitation lies.

Die Rechteckimpulse 24 des Fenstergenerators 22 und das Ausgangssignal 19 des Komparators 18 werden an ein Konjunktionsglied 26 geliefert, das bei f Ausgangssignale nur dann liefert, wenn ein Rechteckimpuls 24 des Fenstergenerators 22 mit einzelnen Impulsen 27 des Ausgangssignales 19 des Komparators 18 zusammen fällt. Das heißt, die Länge der Rechteckimpulse 24 bestimmt den Abfragezeitraum St3 für das Ausgangssignal 19 des Komparators 18. Damit im Fall der Schwingung 12 einzelne Impulse 27 des Komparators 18 in den Abfragezeitraum dt3 fallen, muß dieser mindestens gleich der Schwingungsperiode tHF der Schwingungen 12 sein. Bei äußerer Bedämpfung klingen dagegen die Schwingungen 14 so rasch ab, daß zu Beginn eines Abfrageimpulses 24 bereits die Referenzspannung Urer unterschritten ist und damit der Ausgang 19 des Komparators 18 bei Null liegt. The square-wave pulses 24 of the window generator 22 and the output signal 19 of the comparator 18 are supplied to a conjunction element 26, which at f output signals only delivers when a square pulse 24 of the window generator 22 with individual Pulses 27 of the output signal 19 of the comparator 18 coincides. This means, the length of the square-wave pulses 24 determines the interrogation period St3 for the output signal 19 of the comparator 18. Thus in the case of the oscillation 12 individual pulses 27 of the comparator 18 fall within the interrogation period dt3, this must be at least equal to the oscillation period The tHF of the vibrations should be 12. With external damping, however, the vibrations sound 14 so quickly that at the beginning of an interrogation pulse 24 already the reference voltage Urer is undershot and thus the output 19 of the comparator 18 is zero.

Am Ausgang des hier verwendeten, invertierenden Konjunktionsgliedes 26 tritt ein Signalverlauf 29 auf, bei dem die Abwesenheit eines leitenden Gegenstandes lediglich durch kurze Signalipulse 30 angezeigt wird. At the output of the inverting conjunctive term used here 26 occurs a signal curve 29 in which the absence of a conductive object is only indicated by short signal pulses 30.

Diese Ausgangsimpulse 30 werden in einer Impuls-Ver-Iängerungsschaltung 31 um eine Zeitdauer t4 verlängert, die etwas größer als die Periode t2 der Schwingkreisanregung ist. Damit entsteht am Ausgang der Verlängerungsschaltung 31 (Punkt h) im Falle der Abwesenheit eines leitenden Gegenstandes ein glatter Gleichspannungspegel, also ein durchgehendes, zwischen zwei Abfragezeiten At3 ununterbrochenes »1 «-Signal 32. Bei der Annäherung eines leitenden Gegenstandes tritt dagegen mit einer zeitlichen Verzögerung ein »O«-Signal 33 auf.These output pulses 30 are in a pulse lengthening circuit 31 is extended by a period of time t4, which is slightly greater than the period t2 of the resonant circuit excitation is. This creates at the output of the extension circuit 31 (point h) in the case the absence of a conductive object a smooth DC voltage level, that is a continuous "1" signal uninterrupted between two query times At3 32. When a conductive object approaches, however, it occurs with a temporal one Delay an "O" signal 33 on.

F i g. 2 zeigt im Detail die Schaltung nach F i g. 1 unter Verwendung eines einzigen integrierten Schaltkreises für die drei gezeigten, invertierenden Konjunktionsglieder 39, 50 und 55. Der Pulsgenerator 1 besteht aus zwei Komparatoren 34, 35, deren Ausgänge an die Eingänge eines NAND-Gliedes 36 angeschlossen sind. Beide Komparatoren 34, 35 arbeiten mit einer gemeinsamen Bezugsspannung Ubez. Der Eingang des ersten Komparators 34 liegt an der Betriebsspannung UB, welche größer als Ubez ist. Am ersten Eingang des NAND-Gliedes 36 liegt damit stets ein »l«-Signal. Liefert der zweite Komparator 35 ein »O«-Signal, so erscheint am Ausgang des NAND-Gliedes 36 eine positive Signalspannung. F i g. 2 shows in detail the circuit according to FIG. 1 using a single integrated circuit for the three inverting ones shown Conjunction elements 39, 50 and 55. The pulse generator 1 consists of two comparators 34, 35, the outputs of which are connected to the inputs of a NAND gate 36. Both comparators 34, 35 work with a common reference voltage Ubez. Of the The input of the first comparator 34 is connected to the operating voltage UB, which is greater than Ubez is. At the first input of the NAND gate 36 there is always an "1" signal. If the second comparator 35 supplies an “O” signal, then appears at the output of NAND gate 36 has a positive signal voltage.

Diese wird an den Eingang des Komparators 35 zurückgeführt und lädt dabei über einen Widerstand 37 einen Kondensator 38 auf.This is fed back to the input of the comparator 35 and loads a capacitor 38 via a resistor 37.

Sobald der Kondensator 38 ein Potential oberhalb der Bezugsspannung Uhez erreicht hat, schaltet der Komparator 35 durch. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 36 fällt auf Null, so daß der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Richtung abläuft. Dabei werden die Rechteckimpulse 21 für den Fenstergenerator 22 erzeugt. As soon as the capacitor 38 has a potential above the reference voltage Has reached Uhez, the comparator 35 switches through. The output signal of the NAND gate 36 drops to zero, so the process described above is reversed expires. The square pulses 21 for the window generator 22 are generated.

In einer realen Schaltung sind die beiden Komparatoren 34, 35 und das NAND-Glied 36 in einem einzigen Konjunktions-Baustein 39 zusammengefaßt, welcher die Bezugsspannung Ueber intern erzeugt. Zur Verdeutlichung der Schaltungsfunktionen sind aber alle Elemente 34,35,36 funktionsmäßig ausgezeichnet. In a real circuit, the two comparators 34, 35 and the NAND gate 36 combined in a single conjunctive block 39, which the reference voltage Ueber generated internally. To clarify the circuit functions but all elements 34,35,36 are functionally excellent.

Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 36 wird ferner einer Differenzierschaltung aus einem Kondensator 40 und einem Widerstand 41 zugeführt. Durch Differenzieren der ansteigenden Flanke 42 der Rechteckimpulse 21 entstehen damit die Nadelimpulse 16, die jeweils den Transistor 2 kurz durchschalten. The output of the NAND gate 36 is also used in a differentiating circuit supplied from a capacitor 40 and a resistor 41. By differentiating the rising edge 42 of the rectangular pulses 21 thus create the needle pulses 16, each of which switch transistor 2 through briefly.

Die Schwingungen 12 bzw. 14 des Schwingkreises 17 werden dem Komparator 18 zugeführt. An dessen Eingang liegt zunächst eine Hochpaßschaltung aus einem Kondensator 43 und einem Widerstand 44. Darauf folgt das eigentliche Komparatorelement 45 mit der Referenzspannung Uret; dessen Ausgang 19 an den einen Eingang des NAND-Gliedes 26 geliefert wird, dessen anderer Eingang vom Fenstergenerator 22 bestimmt wird. Tritt dort ein positiver Rechteckimpuls 21 auf, wird in dem Fenstergenerator 22 ein Kondensator 46 über einen verstellbaren Widerstand 47 aufgeladen. Die Kondensatorspannung liegt dabei am Eingang eines Komparators 48, welcher wie das Komparatorelement 45 eine Referenzspannung Uref besitzt. Sobald das Potential des Kondensators 46 die Referenzspannung Uref übersteigt, schaltet der Komparator 48 durch. Fällt das Eingangssignal 20 des Fenstergenerators 22 auf Null zurück, wird der Kondensator 45 schlagartig über eine Diode 49 entladen, womit auch das Ausgangssignal des Komparators 48 wieder auf Null zurückfällt. Der Fenstergenerator 22 erzeugt damit insgesamt die bereits beschriebene Signalfolge 2 . The oscillations 12 and 14 of the oscillating circuit 17 are the comparator 18 supplied. At its input there is initially a high-pass circuit made up of a capacitor 43 and a resistor 44. This is followed by the actual comparator element 45 the reference voltage uret; its output 19 to one input of the NAND gate 26 is supplied, the other input of which is determined by the window generator 22. If a positive square-wave pulse 21 occurs there, the window generator 22 a capacitor 46 is charged via an adjustable resistor 47. The capacitor voltage lies at the input of a comparator 48 which, like the comparator element 45 has a reference voltage Uref. As soon as the potential of the capacitor 46 the If the reference voltage Uref exceeds, the comparator 48 switches through. If the input signal falls 20 of the window generator 22 returns to zero, the capacitor 45 suddenly becomes discharged through a diode 49, with which the output signal of the comparator 48 again falls back to zero. The window generator 22 thus generates a total of the already described signal sequence 2.

Die Ausgangssignale der beiden Komparatoren 45, 48 sind auf die Eingänge des Konjunktionsgliedes 26 geschaltet, welches in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als NAND-Glied ausgeführt ist. Die beiden Komparatoren 45,48 und das Konjunktionsglied 26 sind in der Praxis in der bereits beschriebenen Weise im allgemeinen in einem Konjunktions-Baustein 50 zusammengefaßt, d. h. die Referenzspannung Uref wird intern erzeugt. The output signals of the two comparators 45, 48 are on the inputs of the conjuncture 26 switched, which in the present embodiment is designed as a NAND element. The two comparators 45,48 and the conjuncture 26 are in practice generally all in one in the manner already described Conjunction building block 50 summarized, i. H. the reference voltage Uref is internal generated.

Das Konjunktionsglied 26 könnte mit leichten Modifikationen der Schaltung auch ein UND-Glied sein; doch ist insbesondere bei integrierten Schaltkreisen die gezeigte Ausführung als NAND-Glied vorteilhafter. The conjuncture 26 could with slight modifications of the circuit also be an AND element; but is particularly in the case of integrated circuits The embodiment shown as a NAND element is more advantageous.

Am Ausgang des Konjunktions-Gliedes 26 entsteht damit das invertierte Signal 29, das im Normalfall ein durchgehendes »1«-Signal ist. Nur beim gleichzeitigen Auftreten eines Rechteckimpulses 24 des Fenstergenerators 22 und von Impulsen 27 des Komparators 18 treten am Ausgang des Konjunktionsgliedes 26 kurze »O«-Signale 30 auf. Um diesen invertierten Signalverlauf in der Impuls-Verlängerungsschaltung 31 auswerten zu können, ist an deren Eingang eine Differenzierschaltung vorgesehen, die aus einem Kondensator 51 und einer Diode 52 besteht. Damit treten am Punkt g der Verlängerungsschaltung 31 nadelförmige »I«-lmpulse 52 auf, die eine Differentiation der Anstiegsflanken 54 des Signals 29 darstellen.At the output of the conjuncture element 26, the inverted one arises Signal 29, which is normally a continuous "1" signal. Only at the same time Occurrence of a square pulse 24 from the window generator 22 and pulses 27 of the comparator 18 appear at the output of the conjunct member 26 short "O" signals 30 on. To this inverted waveform in the pulse stretching circuit 31, a differentiating circuit is provided at its input, consisting of a capacitor 51 and a Diode 52 is made. Thus, at point g the extension circuit 31 needle-shaped "I" pulses 52, which a differentiation represent the rising edges 54 of the signal 29.

Die Verlängerungsschaltung 31 umfaßt schießlich einen weiteren Konjunktions-Baustein 55, welcher wiederum aus zwei Komparatoren 56, 57 mit einer Vergleichsspannung Uvergi und einem NAND-Glied 58 besteht. Der Eingang des Komparators 56 liegt an der Betriebsspannung UB, So daß er stets ein positives Ausgangssignal aufweist. Die Spannung am Eingang des Komparators 57 hängt dagegen vom Potentialzustand eines Kondensators 59 ab, welcher über einen Widerstand 60 aufgeladen wird. Bei Überschreiten der Vergleichsspannung Uyergj schaltet der Komparator 56 durch, womit am Ausgang des NAND-Gliedes 57 ein »O«-Signal erscheint Tritt nun am Punkt g der Verlängerungsschaltung 31 ein Nadelimpuls 53 auf, wird ein Transistor 61 durchgeschaltet, was zur Entladung des Kondensators 59 führt. The extension circuit 31 finally comprises a further conjuncture module 55, which in turn consists of two comparators 56, 57 with a comparison voltage Uvergi and a NAND gate 58. The input of the comparator 56 is connected to the operating voltage UB, so that it always has a positive output signal. The voltage at the input of the comparator 57, on the other hand, depends on the potential state of a capacitor 59, which is charged via a resistor 60. When the equivalent voltage is exceeded Uyergj switches the comparator 56 through, whereby a 57 at the output of the NAND gate "O" signal appears If a needle pulse occurs at point g of the extension circuit 31 53 on, a transistor 61 is turned on, which discharges the capacitor 59 leads.

Damit nimmt das Ausgangssignal des Komparators 57 den Wert »0« und das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 58 den Wert »l « an. Wird der Kondensator 59 regelmäßig vor Erreichen der Vergleichsspannung Uvergi entladen, so tritt ein durchgehendes »1«Signal 32 am Ausgang der Verlängerungsschaltung 31 (Punkt h) auf.The output signal of the comparator 57 thus takes the value "0" and the output signal of the NAND gate 58 has the value "1". If the capacitor 59 regularly discharged before the comparison voltage Uvergi is reached, a continuous "1" signal 32 at the output of the extension circuit 31 (point h).

Durch die Schaltung nach den F i g. 1 und 2 erfolgt eine rein zeitabhängige Auswertung der abklingenden Schwingungen 12 bzw. 14 des Schwingkreises 17. Auch bei dieser Form der Auswertung ist es, wie bei den bekannten amplitudenabhängigen Auswertungsarten, ohne weiteres möglich, den Schaltabstand (Ansprechempfindlichkeit der Schwingkreisschaltung auf eine Bedämpfung von außen) und die Schalthysterese in einer ebenfalls zeitabhängigen Form zu verstellen. Zur Veränderung des Schaltabstandes ist der verstellbare Widerstand 47 vorgesehen. Durch Vergrößerung des Widerstandswertes wird der Kondensator 46 langsamer aufgeladen und somit die Anstiegsflanke 25 der Rechteckimpulse 24 des Fenstergenerators verzögert. Diese Verzögerung entspricht einer Vergrößerung des Schaltabstandes; denn es genügt nunmehr schon eine geringere Bedämpfung des Schwingkreises 17, um während des verschobenen Abfragezeitraums keine Impulse 27 mehr am Ausgang des Komparators 18 erscheinen zu lassen. The circuit according to FIGS. 1 and 2 are purely time-dependent Evaluation of the decaying oscillations 12 or 14 of the oscillating circuit 17. Also with this form of evaluation it is the same as with the known amplitude-dependent ones Evaluation types, easily possible, the switching distance (response sensitivity the resonant circuit to an external damping) and the switching hysteresis to be adjusted in a likewise time-dependent form. To change the switching distance the adjustable resistor 47 is provided. By increasing the resistance value the capacitor 46 is charged more slowly and thus the rising edge 25 of the Square-wave pulses 24 of the window generator delayed. This delay corresponds to an increase in the switching distance; because now a lesser one is sufficient Damping of the resonant circuit 17 to none during the shifted query period To make pulses 27 appear more at the output of the comparator 18.

Durch eine Rückführung des Ausgangs h der Verlängerungsschaltung 31 zum Fenstergenerator 22 wird eine Schalthysterese für den Näherungsschalter erzeugt, welche über einen weiteren verstellbaren Widerstand 62 einstellbar ist. Durch diese Rückführung wird der Kondensator 46 bei einem positiven Ausgangssignal der Verlängerungsschaltung 31 sowohl über den Widerstand 46 als auch über den Widerstand 62 aufgeladen, was hier als Grundzustand angenommen werden soll. By feeding back the output h of the extension circuit 31 to the window generator 22 a switching hysteresis for the proximity switch is generated, which is adjustable via a further adjustable resistor 62. Through this Feedback becomes the capacitor 46 when the output of the extension circuit is positive 31 charged both through resistor 46 and resistor 62, what should be assumed here as the basic state.

Geht nun bei der Annäherung eines leitenden Gegenstandes das Ausgangssignal 32 der Verlängerungsschaltung 31 auf Null zurück, dauert die Aufladung des Kondensators 46 entsprechend länger und die Anstiegsflanke 63 eines Rechteckimpulses 64 am Ausgang des Fenstergenerators 22 wird um einen Zeitraum ts verzögert; vgl. Fig. 3. Damit wird der Schaltabstand bei Annäherung eines Gegenstandes selbsttätig vergrößert und der Gegenstand somit im übertragenen Sinne weiter in den Ansprechbereich des Näherungsschalters hineingezogen. Durch die somit erzeugte Schalthysterese werden Instabilitäten des Näherungsschalters vermieden.If a conductive object is approaching, the output signal goes 32 of the extension circuit 31 back to zero, the charging of the capacitor lasts 46 correspondingly longer and the leading edge 63 of a square pulse 64 at the output the window generator 22 is delayed by a time period ts; see Fig. 3. Thus the switching distance is automatically increased when an object is approached and the subject thus in the figurative sense continues to be within the reach of the Proximity switch pulled in. The switching hysteresis thus generated Proximity switch instabilities avoided.

Zur Kennzeichnung der Verstellbarkeit des Ansprechabstandes und der Schalthysterese des Näherungsschalters sind in Fig. 1 zwei entsprechende Eingänge 65,66 für den Fenstergenerator 22 eingezeichnet. To identify the adjustability of the response distance and the Switching hysteresis of the proximity switch are in Fig. 1 two corresponding Inputs 65,66 for the window generator 22 are shown.

Die Schaltung nach den F i g. 1 und 2 kann im übrigen auch für den Fall einer Annäherung eines magnetischen Gegenstandes eingesetzt werden, welcher die Induktivität der Spule 3 verändert. Denn die damit verbundene Änderung der Schwingungsperiode tHF führt auch zu Unterschieden in den Abklingzeiten, so daß wieder die oben beschriebene Form der Auswertung anwendbar ist. The circuit according to FIGS. 1 and 2 can also be used for the In the case of an approach of a magnetic object, which the inductance of the coil 3 changes. Because the associated change in the period of oscillation tHF also leads to differences in the decay times, so that again the one described above Form of evaluation is applicable.

Die Grundausführung des Näherungsschalters nach den F i g. 1 und 2 kann aufgrund der rein zeitabhängigen Auswertung zum größten Teil durch einen Mikroprozessor funktionsmäßig nachgebildet werden, was anhand der Fig.4 und 5 näher veranschaulicht ist. In F i g. 4 ist ein Mikroprozessor 67 durch einen gestrichelten Rahmen angedeutet, welcher funktionsmäßig einen Pulsgenerator 68, ein Konjunktionsglied 69, eine Verlängerungsschaltung 70 sowie einen Fenstergenerator 71 umfaßt. Außerhalb des Mikroprozessors 67 verbleiben lediglich die Spule 3 und der Kondensator 4 des Schwingkreises 17, der Strombegrenzungswiderstand 5, der elektronische Schalter 2, sowie der Komparator 18, da hier noch mit analogen Größen gearbeitet wird. The basic version of the proximity switch according to Figs. 1 and 2 can for the most part be carried out by a Microprocessor are functionally simulated, which can be seen in more detail with reference to FIGS is illustrated. In Fig. 4 is a microprocessor 67 by a dashed line Frame indicated, which is functionally a pulse generator 68, a conjuncture 69, an extension circuit 70 and a window generator 71 comprises. Outside of of the microprocessor 67 remain only the coil 3 and the capacitor 4 of the Resonant circuit 17, the current limiting resistor 5, the electronic switch 2, as well as the comparator 18, since analog quantities are still used here.

Durch den Einsatz des Mikroprozessors 67 lassen sich die Einsatz- und Schaltmöglichkeiten des Näherungsschalters erheblich erweitern. Eine erste Verbesserung der Schaltung zur Erhöhung der Störsicherheit kann darin bestehen, daß am Eingang der Verlängerungsschaltung 70 eine zusätzliche Störunterdrückungsschaltung 72 vorgesehen ist, an welche der Ausgang des Konjunktionsgliedes 69 geliefert wird. Diese Störunterdrükkungsschaltung 72 gibt erst dann ein Ausgangssignal, wenn eine bestimmte Anzahl von Erkennungen positiv erfolgt ist. Das heißt es genügt nicht ein einzelnes Störsignal zur Anzeige der Abwesenheit eines Körpers, sondern es müssen mehrere, z. B. fünf, unmittelbar mit der Periode t2 aufeinanderfolgende Impulspakete 30 gezählt werden. By using the microprocessor 67, the application and considerably expand the switching options of the proximity switch. A first improvement the circuit to increase the immunity to interference can consist in that at the input the extension circuit 70 an additional interference suppression circuit 72 is provided is to which the output of the conjuncture 69 is supplied. This noise suppression circuit 72 only gives an output signal when a certain number of detections has taken place positively. This means that a single interference signal is not sufficient for display the absence of a body, but there must be several, e.g. B. five, immediately with the period t2 successive pulse packets 30 are counted.

Eine zusätzliche Erhöhung der Störsicherheit kann auch durch Wobbeln der Taktfrequenz erreicht werden. An additional increase in immunity to interference can also be achieved through wobbling the clock frequency can be achieved.

Schließlich kann bei dem Einsatz eines Mikroprozessors 67 ein Zusatzschaltblock 73 zur Codierung des Ausgangssignales 32 hinter die Verlängerungsschaltung 70 geschaltet sein. Hiermit können beispielsweise Zusatzfunktionen bezüglich der Signallaufzeiten oder der Schaltrichtung vorgegeben werden. Eine wesentliche Erweiterungsmöglichkeit ist auch die Vorgabe diskreter Impulsfolgen zur individuellen Kennzeichnung verschiedener Näherungsschalter. Damit können über einen Mikroprozessor 67 mehrere Näherungsschalter gleichzeitig betrieben werden und kann das codierte Ausgangssignal des Ausgangs 74 über einen Rechner oder dgl. wieder entschlüsselt werden. Finally, when using a microprocessor 67, an additional switch block 73 connected behind the extension circuit 70 for coding the output signal 32 be. This enables additional functions with regard to the signal propagation times, for example or the switching direction can be specified. An essential expansion option is also the specification of discrete pulse sequences for the individual identification of different ones Proximity switch. This allows several proximity switches via a microprocessor 67 can be operated simultaneously and the coded output signal of the output 74 can be decrypted again via a computer or the like.

Die Vorwahl verschiedener Funktionen zur Einstellung des Ansprechabstandes und der Schalthysterese erfolgt über Eingänge al bis an des Fenstergenerators 71, die zu einer Gruppe 75 zusammengefaßt sind. Die Einstellung der Funktionen des Zusatzschaltblockes 73 erfolgt über eine Gruppe 76 von Eingängen bl bis bn. In der zusammenfassenden Blockschaltung für den Mikroprozessor 67 gemäß F i g. 5 ist eine möglche Realisierung einer Kodierschaltung für die Eingangsgruppen 75, 76 gezeigt. Zwischen den Eingängen al bis an und der Betriebsspannung Us liegt dabei jeweils ein Strombegrenzungswiderstand 77. Weiterhin sind die Eingänge al bis an mit dem Masseanschluß 78 verbunden, wobei jeweils ein Schalter 79 in den Masseleitungen vorgesehen ist. Bei geöffnetem Schalter 79 liegt am zugeordneten Eingang, z. B. al, ein »I«-Signal, bei geschlossenem Schalter 79 ein »0«-Signal. Auf diese Weise können die verschiedensten 0-1-Kombinationen für die Eingangsgruppe 75 vorgegeben werden. In gleicher Weise sind den Eingängen b1 bis bn der Eingangsgruppe 76 jeweils weitere Widerstände 80 und Schalter 81 zur Wahl der Zusatzfunktionen zugeordnet. Die Anordnungen von Widerständen 77 bzw. 80 und Schaltern 79 bzw. 81 stellen somit Kodierschaltungen 82, 83 für die Eingangsgruppen 75,76 dar. The preselection of various functions for setting the response distance and the switching hysteresis takes place via inputs al to an of the window generator 71, which are combined in a group 75. The setting of the functions of the additional switching block 73 takes place via a group 76 of inputs bl to bn. In the summary Block diagram for the microprocessor 67 according to FIG. 5 is one possible implementation a coding circuit for the input groups 75, 76 is shown. Between the entrances al to an and the operating voltage Us each has a current limiting resistor 77. Furthermore, the inputs a1 to an are connected to the ground connection 78, wherein a switch 79 is provided in each of the ground lines. With the switch open 79 is at the assigned input, e.g. B. al, an "I" signal, with the switch closed 79 a "0" signal. In this way you can create a wide variety of 0-1 combinations can be specified for input group 75. In the same way are the entrances b1 to bn of the input group 76 each have additional resistors 80 and switches 81 for Choice of additional functions assigned. The arrangements of resistors 77 and 80, respectively and switches 79 and 81 thus provide coding circuits 82, 83 for the input groups 75.76 represents.

Die in Fig.5 gezeigte Kodierschaltung 82, 83 der Eingangsgruppen 75, 76 stellt nur eine Schaltungsmöglichkeit dar. Sie können auch unter Zwischenschaltung von geeigneten Adaptern zwecks Fernsteuerung durch auf einer Übertragungsleitung laufende Datenimpulse einstellbar sein. The coding circuit 82, 83 of the input groups shown in FIG 75, 76 is only one possible connection. You can also use them as an intermediary suitable adapters for remote control through on a transmission line running data pulses can be set.

Der in Fig 3 gezeigte Zeitverlauf der Signale zwischen den einzelnen Funktionsblöcken gilt grundsätzlich auch beim Einsatz eines Mikroprozessors 67. Eine gewisse Änderung ergibt sich lediglich für den Pulsgenerator 68. Hier wird das relativ lange Rechtecksignal 21, das Grundsignal des Fenstergenerators 22 nach Fig.3, durch eine Vielzahl von kürzeren Rechteck-Takt-Impulsen 84 ersetzt, wobei dann mehrere Impulse 84 innerhalb einer Gesamtperiode t2 des Pulsgenerators 68 liegen. Aus den Taktimpulsen 84 werden dann Anregungsimpulse 85 für den Schwingkreis 17 abgeleitet sowie Rechteckimpulse 86 als Ausgang des Fenstergenerators 71, die in ihrem Verlauf mit den Impulsen 24 nach F i g. 3 praktisch identisch sind. The time course of the signals shown in FIG. 3 between the individual Function blocks also apply in principle when a microprocessor 67 is used. There is a certain change only for the pulse generator 68. Here, the relatively long square wave signal 21, the basic signal of the window generator 22 after Fig.3, replaced by a plurality of shorter square-wave clock pulses 84, where then several pulses 84 lie within a total period t2 of the pulse generator 68. The clock pulses 84 then become excitation pulses 85 for the resonant circuit 17 derived as well as square-wave pulses 86 as the output of the window generator 71, which are shown in their course with the pulses 24 according to FIG. 3 are practically identical.

Die Fig. 4 und 5 zeigen nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten eines Mikroprozessors 67. Denkbar wären auch z. B. Zusatzfunktionen zur Einschalt-Fehlimpulsunterdrückung, zur Linearisierung der Kennlinie des Näherungsschalters usw. Insgesamt erbringt der Einsatz eines Mikroprozessors eine sehr große Flexibilität bei der Anpassung eines Näherungsschalters an verschiedene Einsatzbedingungen, wobei die Möglichkeit der Zusammenschaltung mit Datenverarbeitungssystemen ein besonderer Vorteil ist. Auf diese Weise können mit geringem Kostenaufwand eine hohe Betriebssicherheit und ein großer Bedienungskomfort erzielt werden. 4 and 5 show only a small part of the possibilities a microprocessor 67. It would also be conceivable, for. B. Additional functions for switch-on faulty pulse suppression, for linearizing the characteristic of the proximity switch etc. Overall yields the use of a microprocessor provides a very high degree of flexibility in the adaptation a proximity switch to different application conditions, with the possibility the interconnection with data processing systems is a particular advantage. In this way, a high level of operational reliability and low cost great ease of use can be achieved.

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Claims

Claims: 1. Proximity switch, which on the approach of electrically and / or magnetically conductive substances responds, with an electrical Resonant circuit, the coil of which can be influenced by the approach, by means of a direct current pulse is excited to vibrate, from the damping level of the damped vibration generated in this way the degree of approximation is inferred and the excitation of the resonant circuit increases Oscillations occur periodically through a pulse train, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that a signal about the degree of approximation each from the height of the Amplitude (11, 14) of the decaying oscillation at a specific point in time each excitation pulse is derived that the decaying oscillation voltage amplitudes (11, 14) are compared in a comparator (18) with a reference voltage (Uref), wherein the comparator '(18) depending on whether the reference voltage is exceeded or not reached (Uref) supplies a corresponding digital output signal (19) that a digital one Signal sequence (23) for query periods (dz3) is formed, each at least the same length as an oscillation period (tHF) of the oscillating circuit (17) are that the signal sequence (23) for the query periods (dz3) and the output signals (19) of the comparator (18) are supplied to a conjuncture (26) with which each Decay process of the resonant circuit (17) queried during the query periods (lt3) is, and that the output pulses (30) of the conjuncture (26) in a pulse lengthening circuit (31) to more than the period (t2) of the resonant circuit excitation to output signals (32) extended for display purposes, to control an electronic Switching element and the like. Can be used.

2. Proximity switch according to claim 1, characterized in that the signal sequence (23) for the interrogation periods (applies 3) from a window generator (22) is supplied with an adjustment device (resistor 47) to start with each interrogation period (dz3) for the purpose of setting the desired response distance of the proximity switch is provided.

3. Proximity switch according to claim 2, characterized in that the rising edge (63) of the square-wave signals (64) of the window generator (22) depending on the output signal (32, 33) of the extension circuit (31) of the Proximity switch is moved in order to achieve a switching hysteresis.

4. Proximity switch according to claim 3, characterized in that the output signal (32, 33) to an adjusting element (resistor 62) of the window generator (22) is supplied with which the amount of the switching hysteresis offset can be set is.

5. Proximity switch according to one or more of claims 2 to 4, characterized by a microprocessor (67) in which the pulse generator (68), the window generator (71), the conjuncture (69) and the pulse lengthening circuit (70) are functionally simulated and which a coding circuit (82) for Selection of the response distance and the hysteresis distance is assigned.

6. Proximity switch according to claim 5, characterized in that the microprocessor (67) further comprises an interference suppression circuit (72) which the output (29) of the conjunctive link (69) is delivered and which only after a minimum sequence of pulse packets following one another with the period (t2) (30) provides an output to the extension circuit (70).

7. Proximity switch according to claims 5 or 6, characterized in that that the microprocessor (67) with an additional switching block (73) for coding, z. B. the generation of time delays or discrete pulse trains for the individual Identification of various proximity switches, etc.

of the output signal (32) is provided.

8. Proximity switch according to one or more of claims 5 to 7, characterized in that the microprocessor (67) in the proximity switch for the purpose Remote control can be set using data pulses running on a transmission line is.

The invention relates to a proximity switch, which on the Approach of electrically and / or magnetically conductive substances responds, with an electrical oscillating circuit, the coil of which can be influenced by the approach, is excited to vibrate by a direct current pulse, from the damping measure the damped oscillation generated in this way is inferred from the degree of approximation and the excitation of the resonant circuit to oscillate periodically by a pulse train he follows.

A generic proximity switch is described in DE-OS 17 62 565 known. There is a generator of narrow clock pulses to excite the resonant circuit provided with a repetition frequency which is significantly smaller than the resonance frequency of the oscillating circuit. One of the voltage is used to trigger a signal change at the oscillating circuit influenced level, where specifically the degree of attenuation of the decaying Vibration is evaluated. The signal there is then derived from the mean value the rectified oscillation over the entire duration between two excitation pulses derived.

The invention is based on the object of a generic proximity switch to create, which has only a minimal power requirement and which with little circuit and components can be built up and is characterized by high functional reliability.