DE4006893A1 - Elektrische schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung, z. B. einen induktiven Näherungsschalter, mit mindestens einem hinsichtlich seines die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes einstellbarem Bauteil, z. B. einem Widerstand, wobei das einstellbare Bauteil mindestens ein Einstell­ element aufweist.

Einerseits ist einleitend ganz allgemein eine elektrische Schaltungsanord­ nung angesprochen, wobei zu dieser Schaltungsanordnung nur mindestens ein hinsichtlich seines die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes einstell­ bares Bauteil gehören und das einstellbare Bauteil mindestens ein Einstell­ element aufweisen muß. Andererseits ist ein induktiver Näherungsschalter an­ gesprochen, - als Beispiel für eine Schaltungsanordnung, mit der sich die Erfindung befaßt. Die allgemeine Formulierung "Elektrische Schaltungsanord­ nung" ist deshalb gewählt, weil sich die Erfindung nicht nur mit einer elek­ trischen Schaltungsanordnung befaßt, die einen induktiven Näherungsschalter (oder einen kapazitiven oder einen optoelektronischen Näherungsschalter) darstellt. Der Hinweis auf einen induktiven Näherungsschalter ist deshalb gegeben, um an einem konkreten Beispiel die allgemein anwendbare Erfindung im Detail verdeutlichen zu können. Im folgenden wird also immer beispielhaft auf eine Schaltungsanordnung abgestellt, die einen induktiven Näherungs­ schalter darstellt.

Wesentlicher Bestandteil eines induktiven Näherungsschalters ist ein von außen beeinflußbarer Oszillator. Dabei gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K × V = 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators; d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgege­ benen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so daß V × V < 1 wird; d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Abhängig von den unterschiedlichen Zu­ ständen des Oszillators wird ein zu dem induktiven Näherungsschalter gehö­ render elektronischer Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert. Zum Stand der Technik in bezug auf induktive Näherungs­ schalter wird auf die DE-OSen 37 22 334 und 37 22 335 und auf die in diesen vorveröffentlichten Druckschriften aufgeführten deutschen Offenlegungsschrif­ ten, Auslegeschriften und Patentschriften verwiesen.

Einleitend ist bereits darauf hingewiesen, daß es sich bei dem Bauteil, dessen einstellbarer Wert die Schaltungsanordnung beeinflußt, um einen Wi­ derstand handeln kann. Das kann z. B. der Emitterwiderstand des Oszillator­ transistors des Oszillators eines induktiven Näherungsschalters sein (vgl. den Emitterwiderstand 14 in der Zeichnung der DE-PS 19 66 178). Da die Ver­ stärkung des Oszillatortransistors annähernd gleich dem Verhältnis von Kol­ lektorwiderstand zu Emitterwiderstand ist, beeinflußt also der Wert des Emitterwiderstandes die Verstärkung des Oszillatortransistors und damit den Schaltabstand des induktiven Näherungsschalters; durch Einstellung des Wer­ tes des Emitterwiderstandes kann also der Schaltabstand des induktiven Nähe­ rungsschalters eingestellt werden.

Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, werden als einstellba­ re Widerstände Potentiometer verwendet. Diese Potentiometer sind zwar rela­ tiv billig und leicht bedienbar, jedoch auch mit einer Mehrzahl von Nach­ teilen behaftet. Zunächst sind Potentiometer als mechanische Bauteile stör­ anfällig, insbesondere erschütterungsempfindlich, mit relativ großen Tole­ ranzen versehen und in SMD-Ausführung nicht immer erhältlich. Darüber hinaus ist die Einstellung manchmal schwierig, treten Vergußprobleme auf und ist eine aufwendige Mechanik erforderlich, wenn eine bestimmte Schutzart zu ge­ währleisten ist. Schießlich müssen "empfindliche Signale", beispielsweise der Spannungsabfall am Emitterwiderstand, an "ungünstige Stellen" transpor­ tiert werden, d. h. an Stellen transportiert werden, die eine Beeinflussung der "empfindlichen Signale" nicht hinreichend sicher ausschließen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs in ihrem grund­ sätzlichen Aufbau beschriebene und danach in Verbindung mit einem induktiven Näherungsschalter weiter erläuterte Schaltungsanordnung hinsichtlich der Ein­ stellbarkeit des einstellbaren Bauteils zu verbessern.

Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung, bei der die zuvor her­ geleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesent­ lichen dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellelement ein nichtflüchtiger Speicher vorgesehen ist und in dem Speicher der die Schaltungsanordnung be­ einflussende Wert des einstellbaren Bauteils als Digitalwort einstellbar ist. Erfindungsgemäß besteht also das einstellbare Bauteil, dessen einstellbarer Wert die Schaltungsanordnung beeinflußt, aus einem elektronischen Einstell­ element, nämlich einem nichtflüchtigen Speicher, und, z. B. bei einer Aus­ führung als einstellbarer Widerstand, aus mehreren Widerstandselementen, aus denen mit Hilfe des Speichers - und ggf. eines elektronischen Netzwerks - der im Ergebnis wirksame Widerstand dargestellt wird.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfin­ dung auszugestalten und weiterzubilden. Das wird im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel schematisch darstellenden Zeichnung er­ läutert.

Die einzige Figur zeigt - stark schematisiert und nur ausschnittweise - eine elektrische Schaltungsanordnung, nämlich einen ganz geringfügigen Teil eines induktiven Näherungsschalters. Dieser Näherungsschalter weist einen im übri­ gen nicht dargestellten Oszillator auf, zu dem ein Oszillatortransistor 1 mit einem Emitterwiderstand gehört. Hinsichtlich des üblichen Aufbaus eines induktiven Näherungsschalters und des üblichen Aufbaus des Oszillators eines solchen induktiven Näherungsschalters wird auf die vorveröffentlichten Druck­ schriften verwiesen, die in den DE-OSen 37 22 334 und 37 22 335 angeführt sind, insbesondere auf die DE-PS 19 66 178. Der Emitterwiderstand ist das einstell­ bare Bauteil 2, dessen Wert die Schaltungsanordnung beeinflußt, mit dem hier also der Schaltabstand des induktiven Näherungsschalters eingestellt werden kann.

Das einstellbare Bauteil 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel also der Emitterwiderstand des Oszillatortransistors 1, weist ein Einstellelement auf.

Erfindungsgemäß ist als Einstellelement ein nichtflüchtiger Speicher 3 vor­ gesehen und ist in dem Speicher 3 der die Schaltungsanordnung beeinflussen­ de Wert des einstellbaren Bauteils 2, im Ausführungsbeispiel also der Wert des Emitterwiderstandes, als Digitalwort einstellbar. Der Emitterwiderstand als einstellbares Bauteil 2 besteht also aus dem Speicher 3 als elektroni­ sches Einstellelement und aus mehreren Widerstandselementen 4, aus denen mit Hilfe des Speichers 3 - und eines hier nicht dargestellten elektroni­ schen Netzwerks - der im Ergebnis wirksame Wert des Emitterwiderstandes dar­ gestellt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung des Digital­ worts zur Einstellung des die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils 2, also des Emitterwiderstands, durch Betätigung von zwei kontaktlosen Schaltern 5, 6, die nur schematisch dargestellt sind und z. B. induktiv, kapazitiv, optoelektronisch oder den Halleffekt ausnut­ zend arbeiten können.

Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung so realisiert sein, daß der Speicher 3 bei jeder Betätigung des Schalters 5 um einen Schritt "hochläuft" und bei jeder Betätigung des Schalters 6 um einen Schritt "runterläuft". Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schaltungsan­ ordnung jedoch so realisiert, daß der Speicher 3 bei einer Betätigung des Schalters 5 automatisch "hochläuft" und bei einer Betätigung des Schalters 6 automatisch "runterläuft". Dabei kann das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlau­ fen" mit unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten erfolgen, also "Langsames Hochlaufen" und "Schnelles Hochlaufen" bzw. "Langsames Runterlaufen" und "Schnelles Runterlaufen" möglich sein. Das kann durch ein unterschiedlich langes Betätigen der Schalter 5, 6 realisiert sein; ein kurzes Betätigen der Schalter 5, 6 kann zu einer geringen Laufgeschwindigkeit, ein längeres Betätigen der Schalter 5, 6 zu einer höheren Laufgeschwindigkeit führen.

Statt zwei Schalter 5, 6 vorzusehen, kann man auch mit nur einem Schalter auskommen. Dann führt beispielsweise eine erste Betätigung des Schalters zu einem "Hochlaufen", eine kurz nach der ersten Betätigung erfolgende zwei­ te Betätigung des Schalters zu einem "Runterlaufen".

Weiter oben ist bereits ausgesagt, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung der Speicher 3 bei einer der Einstellung des die Schaltungsanord­ nung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils 2 dienenden Betäti­ gung automatisch "hochläuft" oder "runterläuft". In diesem Zusammenhang kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung so realisiert sein, daß das "Hoch­ laufen" bzw. das "Runterlaufen" des Speichers 3 durch eine erste Betätigung des Schalters 5 bzw. des Schalters 6 beginnt und nach einer zweiten Betä­ tigung des Schalters 5 bzw. des Schalters 6 endet. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, endet jedoch das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Speichers 3 automatisch, wenn der die Schaltungs­ anordnung beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils 2 den Sollwert erreicht hat. Dabei kann das Erreichen des Sollwertes des die Schaltungs­ anordnung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils 2, hier also des Emitterwiderstandes, dadurch erkannt werden, daß die Schaltungsanordnung einen signifikanten Schaltungszustand eingenommen hat. Bei einem induktiven Näherungsschalter kann also ein den Näherungsschalter beeinflussendes Metall­ teil mit gewolltem Schaltabstand zum Näherungsschalter positioniert werden. Dann kann durch Betätigung des Schalters 5 der Speicher 3 so lange "hochlau­ fen" (bzw. durch Betätigung des Schalters 6 so lange "runterlaufen" bis der induktive Näherungsschalter "anspricht", also der Oszillator signifikant beeinflußt wird, nämlich dann, wenn er zuvor im schwingenden Zustand gewesen ist, in den nicht-schwingenden Zustand kommt, bzw. dann, wenn er zuvor im nicht-schwingenden Zustand gewesen ist, in den schwingenden Zustand kommt. Diese Lehre der Erfindung, der, wie bereits ausgeführt, besondere Bedeutung zukommt, führt also dazu, daß bei einem induktiven Näherungsschalter der Schaltabstand nicht mehr werkseitig eingestellt werden muß, vielmehr der Verwender eines solchen induktiven Näherungsschalters den jeweils gewünschten Schaltabstand selbst einstellen kann.

Schließlich geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, einen µController 7 vorzusehen. Dann kann mit Hilfe des µControllers 7 die Aktivierung der Schal­ ter 5, 6 regelmäßig überprüft werden. Es kann aber auch die Aktivierung der Schalter 5, 6 durch einen "Interrupt" hervorgerufen werden und der "Inter­ rupt" den µController 7 in den "Parameterprogrammiermodus" aktivieren. Ist dann noch ein nicht dargestelltes Display, z. B. ein LCD, vorgesehen, dann kann die Programmierung im "Konversationsmodus" erfolgen.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die gesamte Pro­ grammierung kontaktlos erfolgt, kann die Schaltungsanordnung insgesamt in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse untergebracht werden, so daß die geforderte Schutzart problemlos realisiert werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht auch darin, daß dort, wo die Betätigung des Speichers 3 erfolgt, also dort, wo die Schalter 5, 6 realisiert sind, kein "empfindliches Signal" vorhanden sein muß. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwischen den Schaltern 5, 6 und den Widerstandselementen 4, an denen "empfindliche Signale" anstehen, "nur" logische Informationen transportiert.

Claims (13)

1. Elektrische Schaltungsanordnung, z. B. induktiver Näherungsschalter, mit mindestens einem hinsichtlich seines die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes einstellbarem Bauteil, z. B. einem Widerstand, wobei das einstell­ bare Bauteil mindestens ein Einstellelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellelement ein nichtflüchtiger Speicher (3) vorgesehen ist und in dem Speicher (3) der die Schaltungsanordnung beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils (2) als Digitalwort einstellbar ist.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des die Schaltungsanordnung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils (2), also des Digitalworts, durch Betätigung mindes­ tens eines - vorzugsweise kontaktlosen - Schalters (5, 6) erfolgt.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5, 6) induktiv, kapazitiv, optoelektronisch oder den Hall­ effekt ausnutzend arbeitet.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) bei einer der Einstellung des die Schal­ tungsanordnung beeinflussenden Wertes des einstellbaren Bauteils (2) dienen­ den Betätigung automatisch "hochläuft" oder "runterläuft".

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Speichers (3) mit unter­ schiedlichen Laufgeschwindigkeiten erfolgt, also "Langsames Hochlaufen" und "Schnelles Hochlaufen" bzw. "Langsames Runterlaufen" und "Schnelles Runter­ laufen" des Speichers (3) möglich ist.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein unterschiedlich langes Betätigen unterschiedliche Laufge­ schwindigkeiten des Speichers (3) realisierbar sind.

7. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Speichers (3) durch eine erste Betätigung beginnt und nach einer zweiten Betätigung endet.

8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das "Hochlaufen" bzw. das "Runterlaufen" des Speichers (3) automatisch endet, wenn der die Schaltungsanordnung beeinflussende Wert des einstellbaren Bauteils (2) den Sollwert erreicht hat.

9. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des Sollwertes des die Schaltungsanordnung beeinflussen­ den Wertes des einstellbaren Bauteils (2) dadurch erkannt wird, daß die Schaltungsanordnung einen signifikanten Schaltungszustand eingenommen hat.

10. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein µController (7) vorgesehen ist.

11. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß mit Hilfe des µControllers (7) die Aktivierung des Schalters (5, 6) regelmäßig überprüft wird.

12. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aktivierung des Schalters (5, 6) einen "Interrupt" hervorruft und der "Interrupt" den µController (7) in den "Parameterprogrammiermodus" aktiviert.

13. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Display z. B. ein LCD vorgesehen ist und die Programmierung im "Kon­ versationsmodus" erfolgt.