DE3511207C2 - - Google Patents
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- DE3511207C2 DE3511207C2 DE19853511207 DE3511207A DE3511207C2 DE 3511207 C2 DE3511207 C2 DE 3511207C2 DE 19853511207 DE19853511207 DE 19853511207 DE 3511207 A DE3511207 A DE 3511207A DE 3511207 C2 DE3511207 C2 DE 3511207C2
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
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- H03K17/73—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for dc voltages or currents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Näherungsschalter mit
einer elektronischen Lastschalteinrichtung, beste
hend aus einem Sensorteil für einen sich annähern
den Auslöser und aus einer Auswerte- und Ansteuer
elektronik für die Lastschalteinrichtung, welche ei
nen im Gleichstromzweig des eine Gleichrichterbrücke
aufweisenden Laststromkreises liegenden Thyristor und
einen mit seiner Schaltstrecke parallel zur Schalt
strecke des Thyristors geschalteten, von der Ansteuer
elektronik angesteuerten Transistor mit in Reihe lie
gendem Widerstand umfaßt, an dem das Zündsignal für
den Thyristor gewonnen wird.
Näherungsschalter dienen zum Auslösen von Schaltsi
gnalen in Abhängigkeit von Annäherungszuständen zwischen
dem Näherungsschalter und den auslösenden Stoffen bzw.
Gegenständen. Zur physikalischen Erfassung des Näherungs
zustandes enthalten Näherungsschalter einen Sensorteil
in sehr verschiedenartigen Ausführungen, der bei induk
tiven Näherungsschaltern als besondere Spulenanordnung
und bei kapazitiven Näherungsschaltern als besondere
Kondensatoranordnung ausgebildet ist. Diese sen
sorischen Elemente werden in Verbindung mit einer
elektronischen Schaltung betrieben, meist beste
hend aus einem Oszillator, einem Verstärker, einer
Auswerteschaltung wie z. B. einer Kippstufe und
einer Ansteuerschaltung für den eigentlichen Last
schalter. Dazu kommen noch Schaltungsteile, die der
Versorgung der elektronischen Schaltung dienen.
Der eigentliche Lastschalter besteht bei älteren Aus
führungen von Näherungsschaltern meist aus einem Re
laiskontakt. Dabei kann ein außerordentlich großer
Laststrombereich bis zur maximalen Kontakt-Belastbar
keit des Relaiskontaktes geschaltet werden. Für die
Stromversorgung des Näherungsschalters und für seinen
Relaiskontakt-Lastschalter sind dabei immer getrennte
Anschlüsse erforderlich, so daß mindestens drei Leiter
zum Näherungsschalter geführt werden müssen. Auch ha
ben elektromechanische Relais einen erheblichen Raum
bedarf, sind erschütterungsempfindlich und einem gro
ßen Verschleiß ausgesetzt.
Es ist bekannt, bei Näherungsschaltern als Lastschalt
einrichtung Transistoren und Thyristoren einzusetzen
und dabei den Versorgungsstrom für den Sensorteil und
die Auswerte- und Ansteuerelektronik mit aus dem Last
stromkreis zu entnehmen, so daß der Näherungsschalter
in Zweileiterschaltung mit nur zwei Leitern genau wie
ein mechanischer Schalter oder Kontakt in Reihe mit
der zu schaltenden Last an die Betriebsspannung ange
schlossen werden kann.
Bei der Verwendung von Transistoren als Lastschalter er
ergibt sich der Nachteil, daß wegen der großen Verlust
leistung und des hohen Steuerstrombedarfes von Tran
sistoren keine hohen Lastströme geschaltet werden kön
nen oder man sehr teure Spezial-Transistoren einsetzen
müßte. Deshalb haben sich bei Näherungsschaltern Thyri
storen als Schaltelemente durchgesetzt. Thyristoren
können bei Wechselspannung verhältnismäßig hohe Ströme
schalten, wobei das selbsttätige Ausschalten beim Null
durchgang des Laststromes besonders einfache Ansteuer-
und Lastkreisschaltungen ermöglicht. Nachteilig bei der
Verwendung von Thyristoren ist, daß der nach der Zündung
fließende Laststrom einen Mindestwert, den Haltestrom,
nicht unterschreiten darf, weil sonst der Lastkreis durch
den Thyristor unbeabsichtigt unterbrochen wird. Aus die
ser prinzipiellen Eigenschaft der Thyristoren ergibt sich,
daß der Laststrom im eingeschalteten Zustand immer über
dem Haltestrom liegen muß. Dadurch wird die Verwendung
des Näherungsschalters hinsichtlich kleiner Lastströme
erheblich eingeschränkt. Diese Einschränkung gilt auch
für die Schalter nach den DE-PS 29 39 250, 24 46 454
und 26 24 044. Denn bei dem gattungsgemäßen, durch die
DE-PS 29 39 250 bekannten Schalter liegt der Transistor,
an dem das Zündsignal für den Thyristor gewonnen wird,
in Reihe mit einer Zener-Diode in einem Zündstromkreis,
in dem erst bei Überschreiten der Zener-Spannung Strom,
und zwar nur der Zündstrom für den Thyristor, fließt. Wird
der Stromfluß durch den Thyristor durch Unterschreiten des
Haltestromes unterbrochen, reicht der dann wieder einsetzen
de Strom über den Transistor nicht aus, um die Last in ein
geschaltetem Zustand zu halten.
In ähnlicher Weise liegt auch bei dem Schaltgerät nach der
DE-PS 24 46 454 der Zündtransistor des Thyristor in Rei
he mit einer Zener-Diode, weshalb auch dort über den Tran
sistor kein Laststrom durchgeschaltet werden kann.
Durch die DE-PS 26 24 044 ist ferner ein Halbleiter
schaltkeis mit Schaltthyristoren und Zündtransistoren
bekannt, bei dem der Laststrom auch über eine Unter
schreitung des Haltestromes hinaus geführt wird. Dies
ist dort durch eine Überhöhung des Zündstromes bewirkt,
was aber nur möglich ist, wenn eine Phasenverschiebung
zwischen Spannung und Laststrom vorhanden ist. Zudem
sind dort zwei Ansteuerglieder erforderlich.
Es sind zwar auch zündempfindliche Thyristoren mit gerin
gem Zündstrom und geringem Haltestrom bekannt, doch sind
diese wesentlich empfindlicher gegenüber unbeabsichtig
ten Zündungen durch induktiv oder kapazitiv eingestreu
te Störimpulse. Da aber eine wichtige Forderung an Nä
herungsschalter in hoher Störsicherheit liegt, können
die zündempfindlichen Thyristoren nur bedingt für Nä
herungsschalter verwendet werden, zumal diese bei hohen
Lastströmen nicht sicher beim Nulldurchgang löschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Näherungs
schalter mit einer elektronischen Lastschalteinrichtung
zu versehen, die die Forderung nach einem möglichst gro
ßen Laststrombereich einerseits und nach großer Störsicher
heit andererseits gleichzeitig erfüllt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäße vorgesehen,
daß der Transistor und der Widerstand in einem zum Thyristor
parallelen Laststromzweig liegen, der Lastströme, die klei
ner als der Haltestrom des Thyristors sind, durchschaltet,
und daß an dem Transistor erst bei oberhalb des Thyristor
haltestromes liegendem Laststrom ein Zündsignal für den
Thyristor gewonnen wird.
Bei der Erfindung kommen dem Transistor somit zwei Funk
tionen zu, nämlich einmal als unmittelbarer Lastschal
ter und zum anderen als Ansteuerglied für den Thyri
stor. Dadurch wird es möglich, mit geringem zusätz
lichem Schaltungsaufwand Näherungsschalter mit elek
tronischer Lastschalteinrichtung herzustellen, die einen
sehr großen zulässigen Laststrombereich, z. B. 2 mA bis
2 A, aufweisen und die zudem sehr störsicher sind. Spe
ziell können Lastströme mit sehr kleinen Stromstärken,
insbesondere unterhalb des Haltestromes des Thyristors,
als auch Lastströme mit großen Stromstärken bis hin zum
Höchstwert des Durchlaßstromes des Thyristors mit dem
Näherungsschalter geschaltet werden. Dabei kann ein zünd
unempfindlicher und damit störsicherer Thyristor verwen
wendet werden. Eine weitere Verbesserung der Störsicherheit
ist durch die Anschaltung des niederohmigen, im Laststrom
kreis des Transistors liegenden Widerstandes erreicht.
Der Näherungsschalter nach der Erfindung kann sogar zum
Schalter kleiner, glatter (nichtpulsierender) Gleich
ströme eingesetzt werden. Weitere Merkmale, die bevor
zugte Schaltungsausführungen kennzeichnen, sind in den
Unteransprüchen angegeben und in Verbindung mit der Zeich
nung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen bekannten Näherungsschalter in Zwei
leiterschaltung mit Thyristor als Lastschalter,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform nach der Erfindung
und
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine im Wechselstromzweig des Laststrom
kreises liegende Last 1 mit Spannungsquelle 2 und einen
im Gleichstromzweig des Laststromes liegenden Thyristor 3,
wobei die beiden Laststromzweige über eine Gleichrichter
brücke 4 verbunden sind. Parallel zur Gleichrichterbrücke
4 bzw. zur Last 1 und Spannungsquelle 2, ist ein
Varistor 6 geschaltet.
Parallel zum Thyristor 3 ist eine Versorgungselektronik
geschaltet, die aus einem Regler 7, einer Diode 8 und
einem Kondensator 9 besteht, die in Reihe geschaltet sind.
Parallel zum Kondensator 9 ist eine Elektronik 10 ge
schaltet, die den Sensorteil, einen Verstärker, eine
Auswerteschaltung und eine Ansteuerschaltung für den
Thyristor 3 enthält, wobei der Ausgang der Elektronik 10
an das Gate 5 geleitet ist.
Solange beim Näherungsschalter nach Fig. 1 ein Annäherungs
zustand besteht, bei dem die im Wechselstromzweig liegende
Last 1 nicht an der Betriebswechselspannung 2, z. B. am
Wechselstromnetz, angelegt sein soll, muß der Thyristor 3
im Sperrzustand verbleiben. Am Gleichstromausgang der Brücken
gleichrichterschaltung 4 und damit am Thyristor 3 liegt dabei
der volle Wert der gleichgerichteten Betriebsspannung 2 an.
Dieser Zustand wird aufrechterhalten, solange dem Thyristor
3 kein Zündstrom oder Zündimpuls zugeführt wird und solange
nicht durch Überspannungsspitzen der Betriebsspannung 2 eine
fehlerhafte Zündung des Thyristors eingeleitet wird. Über
spannungen der Betriebsspannung 2 können durch den parallel
zur Gleichrichterbrücke 4 geschalteten Variator 6 herabge
setzt werden, wodurch die Gefahr fehlerhafter Zündungen des
Thyristors stark vermindert wird. Über den Regler 7 und die
Diode 8 wird dem Kondensator 9 und der Sensor-, Verstärker-,
Auswerte- und Ansteuerelektronik 10 der erforderliche sehr
niedrige Versorgungsstrom zugeführt. Der niedrige Versorgungs
strom der Elektronik von z. B. einem Milliampere fließt dabei
über die Last 1. Sie muß deshalb so bemessen sein, daß sie sich
bei diesem Strom noch nicht in ihrem eingeschalteten Zustand
befindet.
Bei einer Änderung in einen Annäherungszustand, der ein Ein
schalten der Last bewirken soll, wird die Ansteuerschaltung
in der Elektronik 10 einen Zündstrom an das Gate 5 des Thy
ristors 3 liefern. Dabei kann es sich um einen ständig fließen
den Strom, um einen entsprechenden Impuls oder auch um eine
Impulsfolge handeln. Jedenfalls wird der Thyristor 3 bei Vor
liegen eines ausreichend hohen Zündstromes an seinem Gate 5
zünden und dadurch in den Durchlaßzustand übergehen. Der Last
stromkreis wird dabei über die Gleichrichterbrücke 4 und den
Thyristor 3 geschlossen die Last liegt an der Betriebs
spannung an und ist damit eingeschaltet. Dieser Zustand bleibt
solange aufrechterhalten, bis der Laststrom den Haltestrom
des Thyristors unterschreitet. Daher geht am Ende jeder Halb
welle der Betriebsspannung der Thyristor in den Sperrzustand
über. Diese Vorgänge wiederholen sich bei der Halbwelle der
Betriebsspannung so lange, wie der entsprechende Annäherungs
zustand besteht. Der für die Funktion nötige Versorgungsstrom
für die Elektronik wird während der kurzschließenden Wirkung
des Thyristors 3 aus dem Kondensator 9 entnommen. Dieser Konden
sator 9 wird zu Beginn jeder Halbwelle durch eine entspechende
Phasenwinkelverzögerung der Zündung so weit aufgeladen, daß
seine Ladung für die Versorgung über die Halbwellenzeit aus
reicht. Ein Abfluß der Ladung über den Thyristor 3 wird durch
die Diode 8 verhindert. Ein zwischen Gate 5 und Kathode des
Thyristors 3 liegender Kondensator 51 dient zur Verhinderung
von Fehlzündungen des Thyristors 3. Ein parallel zum Konden
sator 51 liegender Widerstand 52 sorgt für seine regelmäßige
Entladung. Im Hinblick auf die begrenzte, von der Elektronik
10 bzw. dem Kondensator 9 lieferbare Energie muß der Konden
sator 51 verhältnismäßig klein, z. B. mit 33 nF, und der Wider
stand 52 groß, z. B. mit 2 kOhm, bemessen sein. Im Hinblick
auf eine Optimierung der Fehlzündungs-Verhinderung wären an
sich ein großbemessener Kondensator 51 und ein kleinbemessener
Widerstand 52 erwünscht. Deshalb ist bei Schaltungen nach Fig. 1
der Einsatz von zündempfindlichen Thyristoren 3, d. h. z. B.
mit einem Zündstrom kleiner als 200 Mikroampere und einem
Haltestrom von etwa 5 mA, üblich. Im eingeschalteten (gezün
deten) Zustand ergibt sich der Laststrom und damit auch der
Strom durch den Thyristor 3 aus der Impedanz der Last und
aus der Betriebsspannung. Dabei muß der Laststrom mindestens
dem Haltestrom des Thyristors 3 entsprechen und er darf nicht
höher als der zulässige Durchlaßstrom des Thyristors werden.
Wird bei der Schaltung nach Fig. 1 ein störsicherer und zünd
unempfindlicher Thyristor verwendet, können kleine Lastströme
nicht mehr geschaltet werden.
Nach Aufgabe der Erfindung soll aber auch bei Verwendung stör
sicherer Thyristoren der Laststrombereich nach unten wesent
lich erweitert werden; d. h. es sollen auch Lasten geschaltet
werden können, deren Stromaufnahme unterhalb des Haltestromes
des Thyristors liegt.
Fig. 2 zeigt die Schaltung eines erfindungsgemäßen Näherungs
schalters. Für Lastströme mit höheren Stromstärkewerten ist
der Laststromkreis in der bekannten, anhand Fig. 1 beschrie
benen Art ausgeführt, wobei allerdings ein zündunempfindlicher
Thyristor 30 mit Gate 31 verwendet ist, dessen Zündstrom über
20 mA und dessen Haltestrom etwa bei 50 mA liegt. Im gezündeten
Zustand des Thyristors 30 fließt der Laststrom von der Betriebs
spannungsquelle 2 über die Last 1, die Gleichrichterbrücke 4
und den Thyristor 30. Für Lastströme, deren Werte unterhalb
des Haltestromes des Thyristors liegen, ist parallelwirkend
zur Schaltstrecke des Thyristors 30 ein Transistor 11 einge
setzt, dessen Basis aus der in bekannter Weise ausgeführten
Sensoranordnung und Elektronik 10 angesteuert wird.
Solange ein Annäherungszustand vorliegt, bei dem die Last 1
nicht an der Betriebswechselspannung 2 angelegt sein soll,
liefert die Elektronik 10 keinen Steuerstrom an die Basis 12
des Transistors 11. Damit bleibt der Transistor 11 im Sperr
zustand. Er liefert dabei auch keinen Zündstrom an das Gate 31
des Thyristors 30; dieser verbleibt ebenfalls im Sperrzu
stand. Über die Last 1, den Regler 7 und die Diode 8 fließt
dann nur der sehr geringe Versorgungsstrom für die Elektronik 10.
Bei einer Änderung in den Annäherungszustand, der ein Ein
schalten der Last bewirken soll, wird die Ansteuerschaltung
in der Elektronik 10 einen Steuerstrom an die Basis 12 des
Transistors 11 liefern. Durch diesen Steuerstrom wird die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11 leitend. Damit
kann ein Laststrom aus der Betriebsspannungsquelle 2 über
die Last 1, den Brückengleichrichter 4, den Transistor 11
und den Widerstand 14 fließen.
Solange der Laststrom kleine Werte hat, reicht der Spannungs
abfall am niederohmigen Widerstand 14, z. B. bis 47 Ohm, nicht
aus, um eine zur Zündung des Thyristors 30 ausreichende Zünd
spannung an das Gate 31 zu liefern; der Thyristor 30 ver
bleibt im Sperrzustand. Dieser Zustand, bei dem der Last
strom ausschließlich über den Transistor 11 geschaltet und
geführt wird, kann bei einer entsprechenden Last über die
ganze Dauer der Halbwelle oder über unbegrenzte Zeit aufrecht
erhalten bleiben. Dabei sorgt eine Betriebsspannungsüber
wachungsschaltung im Teil 10 ständig für eine ausreichende
Spannung am Kondensator 9, indem beim Unterschreiten eines
vorgegebenen Mindestpegels der Basisstrom des Transistors 11
unterbrochen wird, so daß der Kondensator 9 über den Regler 7
und die Diode 8 nachgeladen werden kann. Es wird also zu
Beginn jeder Halbwelle der Transistor 11 so lange im ge
sperrten Zustand gehalten werden, bis die Ladung des Konden
sators 9 ausreichend groß geworden ist, um die Versorgung der
Elektronik 10 für die anstehende Halbwelle zu gewährleisten.
Bei Lasten mit höherer Stromaufnahme wird zu Beginn jeder Halb
welle die Stromleitung ebenfalls in der beschriebenen Weise
über Durchschalten des Transistors 11 eingeleitet. Der an
steigende Laststrom bewirkt dabei einen zunehmenden Spannungs
abfall am Widerstand 14. Der Widerstand 14 kann - im Vergleich
zum Widerstand 51 in Fig. 1 - niedrig bemessen sein, weil über
den Kollektor-Emitterzweig von 11 ein hoher Steuerstrom (Zünd
strom) an das Gate 31 des Thyristors 30 geliefert werden kann.
Gleichzeitig kann der Kondensator 15 vergleichsweise groß be
messen werden, da sich aufgrund der hohen Stromversorgung über
den Transistor 11 bei seiner Aufladung keine unzulässigen
Verzögerungen ergeben. Wegen des nunmehr vergleichsweise kleinen
Widerstandes 14 ist im unteren Lastbereich ausschließlich der
Transistor 11 wirksam; es sind somit große Steuerströme- und
auch starke Störgrößen erforderlich, ehe der zündunempfind
liche Thyristor 30 wirksam wird. Über die Verbindung mit dem
Gate 31 wird der Thyristor 30 gezündet, wenn die steigende
Spannung den Wert seiner Zündspannung erreicht hat. Bei
richtiger Bemessung der einzelnen Komponenten der Schaltung
erfolgt die Zündung des Thyristors erst dann, wenn der Last
strom größer als der Haltestrom (etwa 50 mA) des Thyristors
geworden ist. Dadurch bleibt am Thyristor 30 der Durchlaß
zustand bis kurz vor Ende der Halbwelle sicher aufrechter
halten. Der Laststrom fließt nunmehr fast ausschließlich über
den Thyristor 30. Der Transistor 11 ist von höheren Strom
stärken entlastet. Diese Vorgänge wiederholen sich bei jeder
Halbwelle so lange, wie der entsprechende Annäherungszustand
besteht.
Da die Versorgungsspannung für die Elektronik 10 infolge einer
fortschreitenden Entladung des Kondensators 9 bei durchge
schalteten Schaltstrecken von Transistor 11 bzw. Thyristor 30
absinkt und bei Erreichen eines bestimmten niedrigen Wertes
kein Steuerstrom mehr von der Elektronik 10 an die Basis 12
des Transistors 11 geliefert wird, geht dieser Transistor 11
zwangsläufig in den Sperrzustand über. Während der Thyristor
30 im gezündeten Zustand ist, kann keine Nachladung des
Kondensators 9 erfolgen. Wenn dagegen der Thyristor 30
nicht durchgeschaltet ist, also am Ende einer Halbwelle oder
bei niedrigeren Lastströmen, wird der Kondensator 9 über die
Regelschaltung 7 und die Diode 8 wieder aufgeladen, indem die
Elektronik 10 so eingerichtet ist, daß ein erneuter Steuer
strom erst nach Erreichen einer ausreichend hohen Versorgungs
spannung fließen kann. Durch diese selbsttätige Wirkung wird
die Versorgungsspannung auch bei ständig fließenden niedrigen
Lastströmen auf erforderlichen Werten gehalten. Deshalb können
niedrige Lastströme, bei denen der Thyristor 30 sicher nicht
gezündet wird, aufgrund der Abschaltbarkeit der Laststrecke
(Kollektor-Emitter) des Transistors 11 auch Gleichströme sein,
so daß mit dem erfindungsgemäßen Näherungsschalter auch Lasten
in reinen Gleichspannungsnetzen bei niedriger Stromstärke und
also nichtpulsierendem Gleichstrom geschaltet werden können.
In der Anordnung nach Fig. 2 liegt am Transistor 11 im ge
sperrten Zustand des Näherungsschalters die volle Betriebs
spannung ebenso an wie am Thyristor 30. Deshalb muß ein
Transistor mit einer entsprechend hohen zulässigen Kollektor-
Emitter-Spannung verwendet werden. In einer weiteren Ausge
staltung der Erfindung nach Fig. 3 kann auch ein Transistor
mit niedrigen Grenzwerten der Kollektor-Emitter-Spannung einge
setzt werden, der aufgrund der höheren Stromverstärkung einen
geringeren Basissteuerstrom benötigt, wobei außerdem die Kosten
dieses Transistors niedriger sind. Erfindungsgemäß wird das
erreicht, indem die ohnehin notwendige Regelschaltung 7 zur
Leitung des Laststromes im Bereich kleiner Lastströme mit
verwendet wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht die Regelschaltung
7 aus zwei Regeltransistoren 16, 17 in Darlington-Schaltung,
wobei der Transistor 17 in Reihe mit der Diode 8 und dem Konden
sator 9 parallel zum Thyristor 30 geschaltet ist. Die Basis
des Regeltransistors 17 wird von der Kollektor-Emitter-Strecke
des weiteren Transistors 16 gesteuert, dessen Basis über einen
Widerstand 19 zwischen zwei Widerständen 18, 20 angeschlossen
ist, die als ein Spannungsteiler wirken, der ebenfalls parallel
zum Thyristor 30 geschaltet ist und außer den beiden Wider
ständen 18 und 20 noch eine Zenerdiode 25 aufweist. Die Basis
des Regeltransistors 17 ist über eine Diode 21 an die Zener
diode 25 angeschlossen. Ferner liegt zwischen dem Emitter des
Transistors 17 und der Zenerdiode 25 eine Reihenschaltung aus
einem Kondensator 22 und einem Widerstand 23. Der Emitter des
Transistors 17 ist ferner an den Kollektor des Transistors 11
angeschlossen, so daß diese Transistoren 11, 17 zusammen mit
dem Widerstand 14 einen weiteren Parallelzweig zum Thyristor
30 bilden.
Solange die Elektronik 10 keinen Steuerstrom zur Basis 12
des Transistors 11 liefert, solange also der Laststromkreis
nicht durchgeschaltet sein soll, wirkt der Regler 7 mit
seinen Komponenten 17 bis 23 und zusammen mit der sollwert
bildenden Z-Diode 25 als Spannungsregelschaltung, die die
Spannung am Emitter des Transistors 17 und damit über die
Diode 8 die Spannung am Kondensator 9 und die Versorgungs
spannung der Elektronik 10 auf einem von der Durchbruch
spannung der Z-Diode 25 abhängigen konstanten Wert hält. Da
der zur Führung der niedrigen Lastströme und Laststromanteile
dienende Transistor 11 in dieser erfindungsgemäßen Ausge
staltung an den Emitter des Regeltransistors 17 angeschlossen
ist, ist seine Kollektor-Emitter-Spannung auf den niedrigen,
geregelten Wert der Versorgungsspannung begrenzt; es kann also
ein Transistor mit entspechend niedrigen Grenzwerten für die
Kollektor-Emitter-Spannung eingesetzt werden.
Wird von der Elektronik 10 ein entspechender Steuerstrom an
die Basis 12 des Transistors 11 geliefert, wenn der Laststrom
kreis durchgeschaltet werden soll, so schaltet zunächst der
Transistor 11 durch. Dadurch sinkt die Spannung am Emitter
des Regeltransistors 17 auf Werte unterhalb des durch die Durch
bruchspannung der Z-Diode 25 vorgegebenen Wertes ab und der
Transistor 17 bzw. die Darlington-Schaltung 16, 17 wird eben
falls durchgesteuert. Dabei fließt vom Kondensator 9 über eine
Diode 24 ein Basissteuerstrom an den Transistor 16. Zwischen
der Basis des Transistors 17 und der Zenerdiode 25 liegt eine
Diode 21, wodurch verhindert wird, daß das Emitterpotential
von 17 - z. B. bei verzögertem Sperren von 17 - über die
Zenerspannung von 25 ansteigen kann. Zwischen dem Emitter von
17 und der Zenerdiode 25 liegt eine Reihenschaltung aus Wider
stand 23 und Kondensator 22, der bei durchgeschaltetem Tran
sistor 11 aufgeladen wird und bei gesperrtem Transistor 11
während Nachladezeiten für den Kondensator 9 kurzfristig zu
sätzlichen Steuerstrom an die Darlington-Schaltung 16, 17
liefern. Der Laststrom fließt während dieser Nachladezeiten
über die Dioden 8 nur in den Kondensator 9.
Der Laststrom fließt bei durchgeschaltetem Transistor 11 über
die Darlington-Schaltung 16, 17, den Transistor 11 und dessen
Emitterwiderstand 14. Dieser Zustand bleibt solange aufrecht
erhalten, wie der Laststrom so niedrig bleibt, daß der
Spannungsabfall am Widerstand 14 nicht zur Zündung des Thyri
stors 30 ausreicht und solange keine Nachladung des Konden
sators 9 ansteht. Der Transistor 17 bzw. die Darlington-
Schaltung 16, 17 muß dabei für die in diesem Betriebszustand
möglichen Werte des Laststromes ausgelegt sein.
Bei höheren Werten des Laststromes wird der Thyristor 30 durch
den als Zündspannung am Gate 31 anliegenden Spannungsabfall
am Widerstand 14 der Thyristor 30 gezündet. Danach fließt der
Laststrom bis zum Ende der Halbwelle fast ausschließlich
durch den Thyristor 30, während die Transistoren 16, 17 und 11
fast stromlos sind. Zu Beginn einer neuen Halbwelle wird dann
über die Regelschaltung 7 und die Diode 8 zunächst der Konden
sator 9 auf den als Versorgungsspannung vorgegebenen Wert
aufgeladen. Der Kondensator 9 ist dabei so bemessen, daß seine
Ladung ausreicht, um die Elektronik 10 über den Zeitraum einer
Halbwelle ausreichend zu versorgen. Erst nach Beendigung dieser
Aufladung kann die Elektronik 10 erneut einen Steuerstrom an
die Basis 12 des Transistors 11 liefern. Bei durchgeschaltetem
Transistor 11 und auch bei durchgeschaltetem Thyristor 30
verhindert die Diode 8 den unbeabsichtigten Abfluß der Ladung
des Kondensators 9 über die Schaltstrecke von 11.
Claims (10)
1. Näherungsschalter mit einer elektronischen Lastschalt
einrichtung, bestehend aus einem Sensorteil für einen
sich annähernden Auslöser, und aus einer Auswerte- und
Ansteuerelektronik für die Lastschalteinrichtung, welche
einen im Gleichstromzweig des eine Gleichrichterbrücke
aufweisenden Laststromkreises liegenden Thyristor und
einen mit seiner Schaltstrecke parallel zur Schaltstrecke
des Thyristors geschalteten, von der Ansteuerelektronik
angesteuerten Transistor (11) mit in Reihe liegendem
Widerstand (14) umfaßt, an dem (11) das Zündsignal für
den Thyristor (30) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transistor (11) und der Widerstand (14) in einem
zum Thyristor (30) parallelen Laststromzweig liegen, der
Lastströme, die kleiner als der Haltestrom des Thyristors
(30) sind, durchschaltet, und daß an dem Transistor (11)
erst bei oberhalb des Thyristorhaltestromes liegendem
Laststrom ein Zündsignal für den Thyristor (30) gewonnen
wird.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand (14) als Emitterwiderstand des Tran
sistors (11) geschaltet ist und daß parallel zum Widerstand
(14) die Zündstrecke des Thyristors (30) liegt.
3. Näherungsschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zündstrom des Thyristors (30)
oberhalb 20 Milliampere liegt.
4. Näherungsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Kondensator (15) parallel zum
Emitterwiderstand (14) und zur Zündstrecke des Thyristors
(30) geschaltet ist, der auf der Zündstrecke des Thyri
stors (30) auftretende Störspitzen unterdrückt.
5. Näherungsschalter nach einem oder mehreren der voran
gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansteuerelektronik (10) über eine parallel zur Last
schalteinrichtung liegende Versorgungselektronik (7, 8, 9)
gespeist wird, welche aus einem Spannungsregler (7),
einer Diode (8) und einem parallel zur Ansteuereletronik
(10) liegenden Speicherkondensator (9) besteht.
6. Näherungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerelektronik (10) so ausgeführt ist, daß
sie einen Steuerstrom zur Basis (12) des Transistors (11)
nur liefert, wenn die Versorgungsspannung an dem Speicher
kondensator (9) einen bestimmten Wert erreicht hat und
vom Sensorteil ein Schaltsignal ansteht.
7. Näherungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kollektor des Transistors (11) an den Ausgang
des Spannungsreglers (7) angeschlossen ist.
8. Näherungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungsregler (7) eine Darlington-Schaltung (16,
17) enthält.
9. Näherungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicherkondensator (9) über eine Diode (24) an
den Spannungsregler (7) angeschlossen ist und bei durch
geschaltetem Transistor (11) die Steuerströme für die
Transistoren der Darlington-Schaltung (16, 17) liefert.
10. Näherungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungsregler (7) einen eigenen Speicherkonden
sator (22) aufweist, der bei leitendem Transistor (11)
aufgeladen wird und während Nachladezeiten des Speicher
kondensators (9) einen zusätzlichen Steuerstrom für die
Darlington-Schaltung (16, 17) liefert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853511207 DE3511207A1 (de) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Naeherungsschalter mit einer elektronischen lastschalteinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853511207 DE3511207A1 (de) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Naeherungsschalter mit einer elektronischen lastschalteinrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3511207A1 DE3511207A1 (de) | 1986-10-09 |
DE3511207C2 true DE3511207C2 (de) | 1989-06-15 |
Family
ID=6266535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853511207 Granted DE3511207A1 (de) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Naeherungsschalter mit einer elektronischen lastschalteinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE4313882C1 (de) * | 1993-04-28 | 1994-08-04 | Electromatic Ind A S | Halbleiterrelais zum Schalten einer Wechselstromlast |
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CA2525820C (en) | 2003-05-15 | 2010-10-12 | Touchsensor Technologies, Llc | Two wire touch sensor interface |
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US4039864A (en) * | 1975-05-30 | 1977-08-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor bidirectional switch circuit |
JPS5590027A (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-08 | Omron Tateisi Electronics Co | Twoowire ac switch proxility switch |
-
1985
- 1985-03-28 DE DE19853511207 patent/DE3511207A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3511207A1 (de) | 1986-10-09 |
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