DE3731394A1 - Hochfrequenz-entstoerfilter fuer an eine leitung anzuschliessende schaltungen, insbesondere fuer zweidraht-sensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Entstörfilter für eine an eine Leitung anzuschließende Schaltung, insbesondere für Zwei­ draht-Sensoren, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Anspru­ ches 1 aufweist.

Die bekannten Hochfrequenz-Entstörfilter sind so dimensioniert, daß die Fehlanpassung zwischen Filter und Leitung möglichst groß wird. Die Wirkung derartiger Entstörfilter ist in vielen Fällen, beispielsweise dann, wenn sich in der Nähe der Leitung ein Sprechfunkgerät in Betrieb befindet, nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenz-Ent­ störfilter zu schaffen, das eine gegenüber den bekannten Ausfüh­ rungsformen verbesserte Entstörwirkung hat. Diese Aufgabe löst ein Hochfrequenz-Entstörfilter mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Mittels des ohmschen Reihenwiderstandes und dessen Anpassung an den Wellenwiderstand der Leitung erreicht man, daß die von der Störquelle in die Leitung eingespeiste Hochfrequenz-Leistung im Längszweig der Leitung vernichtet wird. Es spielt daher im Gegen­ satz zu einer Entstörung mit den bekannten Entstörfiltern keine Rolle mehr, in welchem Abstand vom Entstörfilter die Einspeisung der Hochfrequenzenergie in die Leitung erfolgt. Da außerdem Lei­ tungsreflexionen und Leitungsresonanzen verhindert werden und ferner eine Transformation des Abschlußwiderstandes, der bei­ spielsweise bei einem Näherungsschalter je nach Schaltzustand einen Kurzschluß bzw. einem Leerlauf entspricht, nicht mehr er­ folgen kann, ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Entstörwir­ kung bei einer Änderung des Abschlußwiderstandes, also beispiels­ weise einer Änderung des Schaltzustandes eines Sensors, nicht verändert wird. Auch der quellenseitige Abschlußwiderstand, der vielfach gar nicht bekannt ist, braucht deshalb bei der Dimensio­ nierung des Entstörfilters nicht mehr berücksichtigt zu werden.

Ein optimales Entstörverhalten erhält man bei einer symmetrischen Ausbildung des Entstörfilters. Dies bedeutet bei einer Leitung mit zwei Leitern eine Aufteilung des ohmschen Reihenwiderstandes in zwei Teilwiderstände, deren Widerstandswert je dem halben Wellenwiderstand entspricht, und eine Anordnung je eines dieser beiden Teilwiderstände in Reihe mit den beiden Leitern der Lei­ tung. Bei einer Leitung mit drei Leitern oder zwei Leitern und einem Schutzleiter ist zur Erzielung der vollkommenen Symmetrie der ohmsche Reihenwiderstand in drei Teilwiderstände zu untertei­ len. Der Widerstandswert jeder dieser drei Teilwiderstände, die mit je einem der Leiter in Reihe geschaltet sind, ist ebenfalls gleich dem halben Wellenwiderstand.

Der ohmsche Reihenwiderstand oder seine Teilwiderstände sind vor­ zugsweise parallel zu dem induktiven Widerstand oder dessen Teil­ widerstände geschaltet, damit die Versorgungsspannung der nachge­ schalteten Schaltung, bei der es sich um eine Gleichspannung oder eine niederfrequente Spannung handeln kann, und auch die bei­ spielsweise von einem Sensor gelieferten, über die Leitung zu übertragenden Signale praktisch dämpfungslos über den induktiven Widerstand an dem ohmschen Reihenwiderstand vorbeigeleitet werden können. Der induktive Widerstand oder die induktiven Widerstände werden deshalb so bemessen, daß sie für die Versorgungsspannung und gegebenenfalls zu übertragende Signale einen sehr geringen Widerstandwert und für die hochfrequenten Störungen einen sehr hohen Widerstandswert haben.

Vorzugsweise ist der ohmsche Reihenwiderstand in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem kapazitiven Widerstand und der zu schützenden Schaltung geschaltet. Weist die Leitung mehr als zwei Drähte auf, dann ist auch eine Symmetrie dieser kapazitiven Widerstände vorteilhaft. Der kapazitive Widerstand oder die kapa­ zitiven Widerstände werden so bemessen, daß sie für niederfre­ quente Spannungen und Signale einen sehr hohen und für die hoch­ frequenten Störungen einen sehr geringen Widerstandswert haben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Leitung mit zwei Leitern im eingebauten Zustand,

Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für eine Lei­ tung mit zwei Leitern,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Leitung mit drei Leitern.

Ein berührungsloser, induktiver Näherungsschalter 1, mittels des­ sen eine Last 2 geschaltet werden soll, ist über einen ersten Leiter 3 einer Verbindungsleitung 4 mit dem einen Pol einer Ener­ giequelle 5 verbunden, welche eine Gleichspannung oder eine nie­ derfrequente Wechselspannung liefert. Mit dem anderen Pol der Energiequelle 5 ist der eine Anschluß der Last 2 verbunden. Ihr anderer Anschluß steht über den zweiten Leiter 3′ der Verbin­ dungsleitung 4 mit dem zweiten Anschluß des Näherungsschalters 1 in Verbindung.

Der in bekannter Weise ausgebildete Näherungsschalter 1 enthält einen mechanischen oder elektronischen Schalter 6 sowie eine Sen­ sorelektronik 7 und eine an diese angeschlossene Induktivität 8. Der Schalter 6 und die Sensorelektronik 7 sind abgeschirmt in einem Metallgehäuse 9 angeordnet.

Um zu verhindern daß über eine Antenne beispielsweise eines Sprechfunkgerätes, hochfrequente Störungen auf die beiden Leiter 3 und 3′ der Verbindungsleitung 4 gelangen und den Näherungs­ schalter 1 stören oder ihn funktionsunfähig machen, ist zwischen die beiden Anschlüsse des Näherungsschalters 1 und das mit ihm zu verbindende Ende der Verbindungleitung 4 ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Hochfrequenz-Entstörfilter geschaltet. Wie Fig. 1 zeigt, weist dieses Entstörfilter 10 einen ohmschen Reihenwider­ stand 11 auf, welcher im Ausführungsbeispiel zwischen dem einen Ende des Leiters 3′ und dem einen Anschluß des Näherungsschalters 1 liegt, jedoch auch in Reihe mit dem zweiten Leiter 3 geschaltet sein könnte. Der Widerstandswert des Reihenwiderstandes 11 ist gleich dem Wellenwiderstand der Verbindungsleitung 4 gewählt. Dies hat zur Folge, daß im Reihenwiderstand 11 die über eine An­ tenne eingespeiste Hochfrequenzleistung vernichtet wird. Es spielt deshalb keine Rolle, an welcher Stelle der Verbindungslei­ tung 4 die Antenne sich befindet und wie groß ihr Abstand von der Verbindungsleitung 4 ist.

Damit die von der Energiequelle 5 zum Näherungsschalter 1 zu übertragende Energie praktisch verlustlos den ohmschen Reihen­ widerstand 11 passieren kann, ist zu diesem eine Induktivität 12 parallel geschaltet, welche auch für die Signale des Näherungs­ schalters 1 einen äußerst geringen Widerstandswert, für die Hoch­ frequenzstörungen hingegen einen sehe hohen Widerstandswert hat. Ferner ist parallel zu den beiden Anschlüssen des Näherungsschal­ ters 1 ein Kondensator 13 angeordnet, welcher für die hochfre­ quenten Störungen einen äußerst geringen Widerstandswert und für die Versorgungsspannung des Näherungsschalters 1 sowie dessen Signale einen sehr hohen Widerstandswert hat. Wie Fig. 1 zeigt, liegt der ohmsche Reihenwiderstand 11 in Reihe mit der aus dem Kondensator 13 und dem Näherungsschalter 1 gebildeten Parallel­ schaltung.

Eine optimale Entstörung erhält man dann, wenn das Hochfrequenz- Entstörfilter einen symmetrischen Aufbau hat, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Fall ist. Mit diesem als Ganzes mit 110 bezeichnetem Entstörfilter für eine nur zwei Lei­ ter 103 und 103′ aufweisende Leitung 104 ist der ohmsche Reihen­ widerstand in zwei gleich große Teilwiderstände 111 und 111′ auf­ geteilt, deren Widerstandswert gleich dem halben Wellenwiderstand der Leitung 104 gewählt ist. Zu den beiden Teilwiderständen 111 und 111′, ist je eine Induktivität 112 parallel geschaltet, die beide die gleiche Größe haben und wie die Induktivität 12 des ersten Ausführungsbeispiels dimensioniert sind. Ein Kondensator 113 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 angeordnet und dimensioniert.

Weist die Leitung 204 drei Leiter auf, beispielsweise zwei span­ nungführende Leiter 203 und 203′ und einen Schutzleiter 203′′, dann erhält man ebenfalls eine optimale Entstörwirkung, wenn das als Ganzes mit 210 bezeichnete Entstörfilter einen symmetrischen Aufbau hat. Dies bedeutet, wie Fig. 3 zeigt, daß mit jedem der drei Leiter 203, 203′ und 203′′ ein Teilwiderstand 211, 211′, 211′′ in Reihe geschaltet wird, deren Widerstandswert gleich dem halben Wellenwiderstand der Leitung 204 ist. Parallel zu diesen Teilwiderständen 211, 211′ und 211′′ ist je eine Induktivität 212 geschaltet, die alle entsprechend der Induktivität 12 des ersten Ausführungsbeispiels dimensioniert sind. Die drei Ausgänge des Entstörfilters 210 sind über je einen Kondensator 313 miteinander verbunden, welche alle gleich und entsprechend dem Kondensator 13 des ersten Ausführungsbeispiels dimensioniert sind.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (7)

1. Hochfrequenz-Entstörfilter für eine an eine Leitung anzuschließende Schaltung, insbesondere für Zweidraht-Sensoren, mit wenigstens einem induktiven Widerstand in Reihe mit der vor Störungen zu schützenden Schaltung und wenigstens einem kapaziti­ ven Widerstand parallel zu dieser Schaltung, gekennzeichnet durch einen ohmschen Reihenwiderstand (11; 111, 111′; 211, 211′, 211′′), der an den Wellenwiderstand der Leitung (4; 104; 204) an­ gepaßt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leitung (104) mit zwei Leitern (103, 103′) der ohmsche Reihenwiderstand in zwei Teilwiderstände (111, 111′) mit je einem Widerstandswert, der gleich dem halben Wellenwiderstand ist, auf­ geteilt ist und mit jedem der beiden Leiter (103, 103′) einer der beiden Teilwiderstände (111, 111′) in Reihe geschaltet ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leitung (204) mit drei Leitern oder zwei Leitern (203, 203′) und einem Schutzleiter (203′′), der ohmsche Reihenwider­ stand in drei Teilwiderstände (211, 211′, 211′′) mit je der Hälfte des Wellenwiderstandes der Leitung (204) aufgeteilt ist und mit jedem der drei Leiter (203, 203′, 203′′) eine der beiden Teilwi­ derstände (211, 211′, 211′′) in Reihe geschaltet ist.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem ohmschen Reihenwiderstand (11) oder jedem seiner Teilwiderstände (111, 111′; 211, 211′, 211′′) der induk­ tive Widerstand (12) oder je ein induktiver Widerstand (112; 212) parallel geschaltet ist.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Widerstand (12; 112; 212) so bemessen ist, daß er für die Versorgungsspannung der Schaltung und für deren Signale einen sehr geringen Widerstandswert und für die Hochfrequenz ei­ nen sehr hohen Widerstandswert hat.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der ohmsche Reihenwiderstand (11; 111, 111′; 211, 211′, 211′′) in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem kapazitiven Widerstand (13; 113; 213) und der Schaltung (1) ge­ schaltet ist.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Widerstand (13; 113; 213) so bemessen ist, daß er für die Versorgungsspannung der Schaltung (1) und deren Signale einen sehr hohen Widerstandswert und für die Hochfrequenz einen sehr niedrigen Widerstandswert hat.