DE9317915U1 - Combined proximity switch and associated control element - Google Patents
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Description
BeschreibungDescription
Kombinierter Näherungsschalter und zugehöriges BedienelementCombined proximity switch and associated control element
Die Erfindung betrifft einen kombinierten Näherungsschalter und zugehöriges Bedienelement nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Das Anwendungsgebiet liegt vorzugsweise im Schutz vor unbefugtem Benutzen z.B. von PKWs, die Näherungsschalter können jedoch auch im Maschinenbau, in der Elektrotechnik und anderen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden, wenn die Annäherung von Gegenständen an ein Objekt zu erfassen ist.The invention relates to a combined proximity switch and associated control element according to the generic term of the first patent claim. The area of application is preferably in protection against unauthorized use of e.g. cars, but the proximity switches can also be used in mechanical engineering, electrical engineering and other areas of the economy when the approach of objects to an object is to be detected.
Bekannte Näherungssensoren sprechen auf die Annäherung von
elektrisch leitenden Teilen oder von Magneten an. Bei Näherungsschaltern in Form von induktiven Sensoren, beruht
das Funktionsprinzip auf einem von außen beeinflußbaren HF-Oszillator. Die in einem Ferritkern eingebettete
Oszyllatorspule eines LC-Resonanzkreises erzeugt ein, aus der aktiven Fläche austretendes, hochfrequentes magnetisches
Wechselfeld. Bei einer Annäherung metallischer, elektrisch leitender Teile wird das Magnetfeld gedämpft und
damit die Schwingungsamplitude des Oszillators verringert. In einer Auswerteschaltung wird dieser Einbruch der
Schwingungsamplitude erkannt und in ein Schaltsignal umgesetzt.
Als Näherungsschalter, die auf eine Annäherung von Magneten ansprechen, sind beispielsweise Reedschalter bekannt. Sie
bestehen aus zwei Kontaktzungen aus ferromagnetischem Material, die meist in Glasröhren eingeschweißt sind. Bei
Annäherung eines Magneten ziehen sich die Zungen gegenseitig an und schließen somit einen elektrischen Kontakt.Known proximity sensors respond to the approach of electrically conductive parts or magnets. In proximity switches in the form of inductive sensors, the functional principle is based on an RF oscillator that can be influenced from the outside. The oscillator coil of an LC resonance circuit, which is embedded in a ferrite core, generates a high-frequency alternating magnetic field that emerges from the active surface. When metallic, electrically conductive parts approach, the magnetic field is dampened and the oscillation amplitude of the oscillator is reduced. This drop in the oscillation amplitude is detected in an evaluation circuit and converted into a switching signal.
Reed switches, for example, are known as proximity switches that respond to the approach of magnets. They consist of two contact tongues made of ferromagnetic material, which are usually welded into glass tubes. When a magnet approaches, the tongues attract each other and thus make an electrical contact.
Weiterhin sind Hall-Generatoren bekannt, die ebenfalls durch Annäherung eines Dauermagneten betätigt werden. AuchFurthermore, Hall generators are known, which are also activated by the approach of a permanent magnet.
magnetfeldabhängige Halblexterwiderstände oder Magnetdioden können als Näherungssensoren verwendet werden. Diese und andere herkömmliche Näherungsschalter werden in vielfältiger Weise und in vielen Bereichen eingesetzt, wenn Annäherungen von Objekten zu erfassen sind. Unter anderem finden sie auch in Kraftfahrzeugen zur Sicherung vor unbefugter Benutzung Anwendung. Der entscheidende Nachteil dieser bekannten Lösungen liegt darin begründet, daß diese Schalter jeweils nur auf einem Wirkprinzip beruhen, einerseits auf der Annäherung von elektrisch leitenden, magnetisierbaren Objekten, andererseits auf der Annäherung von Permanentmagneten. Dieses Wirkprinzip ist bei einer Diebstahlsabsicht relativ leicht erkennbar, wodurch die Sicherung leicht deaktiviert und das Fahrzeug entwendet werden kann. Aus DE GM 9100251 ist ein Beschleunigungsoder Verzögerungssensor aus einer Kombination von einem Reedschalter mit einer Induktionsspule bekannt, bei welchem der Reedschalter im Feld der Induktionsspule angeordnet ist, die mit den Schaltkontakten des Reedschalters so in Reihe geschaltet ist, daß sich an den Schaltzungen des Reedkontaktes gleichnahmige Magnetfelder von Spule und Dauermagnet ausbilden, deren Magnetflüsse sich verstärken. Derartige Verzogerungssensoren werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Auslösen des Airbags eingesetzt und sind auf Grund ihrer Wirkungsweise als Näherungsschalter und als Sicherungselemente vor unbefugter Benutzung nicht geeignet.Magnetic field-dependent semi-lexer resistors or magnetic diodes can be used as proximity sensors. These and other conventional proximity switches are used in a variety of ways and in many areas when the approach of objects needs to be detected. Among other things, they are also used in motor vehicles to protect against unauthorized use. The decisive disadvantage of these known solutions is that these switches are based on only one operating principle, on the one hand on the approach of electrically conductive, magnetizable objects, and on the other hand on the approach of permanent magnets. This operating principle is relatively easy to recognize in the event of an intention to steal, which means that the security can easily be deactivated and the vehicle stolen. DE GM 9100251 discloses an acceleration or deceleration sensor made of a combination of a reed switch with an induction coil, in which the reed switch is arranged in the field of the induction coil, which is connected in series with the switching contacts of the reed switch in such a way that magnetic fields of the same magnitude are formed on the switching tongues of the reed contact by the coil and the permanent magnet, the magnetic fluxes of which are amplified. Such deceleration sensors are used, for example, in motor vehicles to trigger the airbag and are not suitable due to their mode of operation as proximity switches and as security elements against unauthorized use.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Näherungsschalter, der eine unbefugte Betätigung wesentlich erschwehrt bzw. vermeidet und ein zugehöriges Betätigungselement zu entwickeln.The object of the invention is to develop a proximity switch that makes unauthorized operation significantly more difficult or even impossible, and an associated actuating element.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs gelöst. Dazu werden mindestens zwei, an sich bekannte, jedoch auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruhende, Näherungssensoren miteinander in Reihe geschaltet. Das von den Anschlüssen des kombinierten Näherungsschalters ausgehendeThis object is achieved according to the invention with the characterizing features of the protection claim. For this purpose, at least two proximity sensors, which are known per se but based on different operating principles, are connected in series. The signal emanating from the connections of the combined proximity switch
Schaltsignal wird an eine, mit diesen verbundene, Auswerteschaltung weitergeleitet wobei das Schaltsignal nur hervorgerufen wird, wenn gleichzeitig beide Näherungssensoren durch ein, entsprechend der Wirkprinzipien modifiziertes, Bedienelement betätigt werden. Die Näherungssensoren vorzugsweise als induktiver Sensor und Reedkontakt ausgebildet. In diesem Fall ist das Bedienelement ein entsprechend modifizierter Permanentmagnet. Um beide Bauelemente zu betätigen muß der Permanentmagnet mit einem metallischen, elektrisch leitenden, Werkstoff kombiniert werden. Das erfolgt vorzugsweise durch eine Beschichtung oder das Aufkleben einer Folie aus diesem Material. Neben dieser Modifikation des Werkstoffes des Betätigungselements ist dessen Dimensionierung und die Anordnung der Näherungssensoren zueinander von entscheidender Bedeutung für die zeitgleiche Betätigung. Daher werden die Schaltelemente so befestigt, daß bei Draufsicht auf die aktive Fläche des induktiven Sensors der Reedkontakt unmittelbar neben diesem Sensor, jedoch außerhalb des elektromagnetischen Wechselfeldes angeordnet ist. Erst mit dieser Anordnung und bei einer entsprechenden Dimensionierung wird die zeitgleiche Betätigung des induktiven Sensors und des Reedkontaktes gewährleistet. Der modifizierte Permanentmagnet kann eine kreisförmige, rechteckige oder quadratische Grundfläche aufweisen, die so zu wählen ist, daß mindestens zwei Drittel der Fläche der in Reihe geschalteten Näherungssensoren bedeckt wird. Durch diesen erfindungsgemäßen kombinierten Näherungssensor und das zugehörige Bedienelement wird eine unerwünschte Betätigung bei Diebstalsabsicht wesentlich erschwert, da bei Anwendung herkömmlicher Bedienelemente aus einem metallischen, elektrisch leitenden Werkstoff und in Form von nicht modifizierten Permanentmagneten jeweils nur eines der beiden Bauelemente, entweder der induktive Sensor oder der Reedkontakt, anspricht, somit keine zeitgleiche Betätigung erfolgt und daher kein Schaltsignal zur Verfügung steht.The switching signal is forwarded to an evaluation circuit connected to them, whereby the switching signal is only generated if both proximity sensors are activated simultaneously by an operating element modified according to the operating principles. The proximity sensors are preferably designed as an inductive sensor and a reed contact. In this case, the operating element is a correspondingly modified permanent magnet. In order to activate both components, the permanent magnet must be combined with a metallic, electrically conductive material. This is preferably done by coating or by sticking on a film made of this material. In addition to this modification of the material of the operating element, its dimensioning and the arrangement of the proximity sensors in relation to one another are of crucial importance for simultaneous activation. Therefore, the switching elements are attached in such a way that when looking at the active surface of the inductive sensor, the reed contact is located directly next to this sensor, but outside the alternating electromagnetic field. Only with this arrangement and with appropriate dimensioning is the simultaneous activation of the inductive sensor and the reed contact guaranteed. The modified permanent magnet can have a circular, rectangular or square base area, which is selected so that at least two thirds of the area of the proximity sensors connected in series is covered. This combined proximity sensor according to the invention and the associated control element make unwanted activation in the event of theft significantly more difficult, since when using conventional control elements made of a metallic, electrically conductive material and in the form of unmodified permanent magnets, only one of the two components, either the inductive sensor or the reed contact, responds, so that no simultaneous activation takes place and therefore no switching signal is available.
Die Sicherheit gegen unbefugtes Betätigen wird dadurch weiter erhöht, daß mindestens ein weiterer Reedkontakt neben dem induktiven Sensor, vorzugweise dem ersten Reedkontakt gegenüberliegend, angeordnet ist. Dieser ist mit seinen Anschlüssen derart logisch mit der entsprechenden Auswerteschaltung verknüpft, daß bei Schließen der Kontaktzungen durch dieses zweite Schaltsignal eine Negierung des ersten Schaltsignals der in Reihe geschalteten Bauelemente erfolgt, welches durch die Betätigung der in Reihe geschalteten Näherungssensoren, in Form von Reedkontakt und induktivem Sensor, mit dem modifizierten Permanentmagnet hervorgerufen wurde. Durch diese weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird eine richtungsabhängige Betätigung erzielt, die nur bei einer speziellen Kenntnis der Anordnung der Bauelemente des kombinierten Näherungsschalters den gewünschten Schaltvorgang auslöst, ohne diesen, durch ein Ansprechen des zweiten Reedkontaktes, wieder rückgängig zu machen. Soll beispielsweise eine aktivierte elektronische Wegfahrsperre deaktiviert werden, ist das nur möglich, wenn der modifizierte Permanentmagnet lediglich im Bereich der in Reihe geschalteten Näherungssensoren angenähert wird. Bei Betätigung des weiteren Bauelemetes in Form eines Reedkontaktes wird die Wegfahrsperre sofort wieder aktiviert.Security against unauthorized operation is further increased by the fact that at least one additional reed contact is arranged next to the inductive sensor, preferably opposite the first reed contact. This is logically linked with its connections to the corresponding evaluation circuit in such a way that when the contact tongues are closed, this second switching signal negates the first switching signal of the series-connected components, which was caused by the actuation of the series-connected proximity sensors, in the form of a reed contact and inductive sensor, with the modified permanent magnet. This further advantageous embodiment of the invention achieves direction-dependent actuation, which only triggers the desired switching process with special knowledge of the arrangement of the components of the combined proximity switch, without reversing this again by the second reed contact being activated. If, for example, an activated electronic immobilizer is to be deactivated, this is only possible if the modified permanent magnet is only brought close to the proximity sensors connected in series. When the additional component in the form of a reed contact is activated, the immobilizer is immediately reactivated.
Diese richtungsabhängige Bedienung kann durch weitere Reedkontakte, welche jeweils logisch mit der Auswerteschaltung verknüpft sind und ebenfalls eine Negierung des ersten Schaltsignals hervorrufen, noch erhöht werden, so daß nur ein erstes Signal an den Ausgängen der beiden in Reihe geschalteten Näherungssensoren hervorgerufen wird, wenn das Bedienelement aus der vorgegebenen Richtung und an einem definierten Punkt angenähert wird.This direction-dependent operation can be further increased by additional reed contacts, each of which is logically linked to the evaluation circuit and also causes a negation of the first switching signal, so that only a first signal is generated at the outputs of the two proximity sensors connected in series, when the control element is approached from the specified direction and at a defined point.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Kombinierter Näherungsschalter mit einemFig. 1: Combined proximity switch with a
induktiven Sensor und einem Reedkontakt 5inductive sensor and a reed contact 5
Fig. 2: Schalter mit einem zusätzlichen ReedkontaktFig. 2: Switch with an additional reed contact
Fig. 3: Schalter mit drei zusätzlichen Reedkontakten Fig. 4: Schalter nach Fig. 2 mit einer SabotageschleifeFig. 3: Switch with three additional reed contacts Fig. 4: Switch according to Fig. 2 with a sabotage loop
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schalter dargestellt, der aus einem induktiven Sensor 1 und einem Reedkontakt 2 besteht, die in einem gemeinsamen Gehäuse 5 angeordnet sind. Ein Anschluß des induktiven Sensors 1 ist mit einem Anschluß des Reedkontaktes 2 verbunden, so daß eine Reihenschaltung realisiert wird. Der zweite Anschluß a des induktiven Sensors und der zweite Anschluß b des Reedkontaktes sind mit einer Auswerteschaltung verbunden.Fig. 1 shows a switch according to the invention, which consists of an inductive sensor 1 and a reed contact 2, which are arranged in a common housing 5. One connection of the inductive sensor 1 is connected to one connection of the reed contact 2, so that a series connection is realized. The second connection a of the inductive sensor and the second connection b of the reed contact are connected to an evaluation circuit.
Das von den Anschlüssen a und b ausgehende Schaltsignal wird an die nicht dargestellte Auswerteschaltung weitergeleitet und bewirkt, z.B. bei einer elektronischen Wegfahrsperre deren Deaktivierung, so daß der Wagen gestartet werden kann. Die aktive Fläche 4 des induktiven Sensors 1 zeigt in die Richtung, aus welcher sich das Bedienelement 6 nähert. Erst wenn das Bedienelement 6 in Form eines Permanentmagneten mit einer metallischen, elektrisch leitenden Beschichtung, ca. zwei Drittel der Fläche der beiden in Reihe geschalteten Näherungssensoren und 2 überdeckt, wird sowohl vom induktiven Sensor 1 als auch vom Reedkontakt 2 ein Signal hervorgerufen, und somit erst dann ein Schaltsignal an den Anschlüssen a und b zur Verfügung gestellt. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß zusätzlich ein weiterer Reedkontakt 3 neben dem induktiven Sensor 1 angeordnet ist, der dem Reedkontakt 2 gegenüberliegt (Fig. 2). Die Ausgänge c und d dieses Reedkontakts 3 sind mit der Auswerteschaltung so logischThe switching signal from connections a and b is forwarded to the evaluation circuit (not shown) and causes, e.g. in the case of an electronic immobilizer, its deactivation so that the car can be started. The active surface 4 of the inductive sensor 1 points in the direction from which the control element 6 is approaching. Only when the control element 6 in the form of a permanent magnet with a metallic, electrically conductive coating covers approximately two thirds of the surface of the two proximity sensors 1 and 2 connected in series, is a signal generated by both the inductive sensor 1 and the reed contact 2, and only then is a switching signal made available at connections a and b. Another embodiment consists in the fact that an additional reed contact 3 is arranged next to the inductive sensor 1, which is opposite the reed contact 2 (Fig. 2). The outputs c and d of this reed contact 3 are connected to the evaluation circuit so logically
verknüpft, daß das durch die beiden in Reihe geschalteten Näherungssensoren 1 und 2 hervorgerufene erste Schaltsignal an den Anschlüssen a und b durch ein zweites Schaltsignal des Reedkontaktes 3 an den Anschlüssen c und d negiert wird.linked in such a way that the first switching signal caused by the two proximity sensors 1 and 2 connected in series at the terminals a and b is negated by a second switching signal of the reed contact 3 at the terminals c and d.
Mit dieser vorteilhaften Ausführungsform wird ein definiertes und richtungsabhängiges Annähern des Bedienelementes 6 erforderlich. Nur wenn die Annäherung über den ersten Reedkontakt 2 in Richtung des induktiven Sensors erfolgt und der zusätzliche Reedkontakt 3 nicht in den Wirkungsbereich des modifizierten Bedienelementes 6 gelangt, wird das Schaltsignal an den Anschlüssen a und b zur Verfügung gestellt und nicht wieder negiert. In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher, zusätzlich zu den in Reihe geschalteten induktiven Sensor 1 und Reedkontakt 2, drei zusätzliche Reedkontakte 3.1, 3.2 und 3.3 vorgesehen sind, deren Anschlüsse el, c2, c3 und dl, d2, d3 jeweils derart mit der Auswerteschaltung verknüpft sind, daß jeder die Negation des Schaltsignals, welches von den in Reihe geschalteten Näherungssensoren 1 und 2 erzeugt wird, bewirkt. Damit ist die Richtung der Annäherung des Bedienelementes weiter eingeschränkt und definiert. Das Auslösen eines Schaltsignals an den Anschlüssen a und b, ohne dessen sofortige Negierung durch ein Schaltsignal der zusätzlichen Reedkontakte, ist für unbefugte nahezu vollkommen ausgeschlossen.With this advantageous embodiment, a defined and direction-dependent approach of the control element 6 is required. Only when the approach is made via the first reed contact 2 in the direction of the inductive sensor and the additional reed contact 3 does not reach the effective range of the modified control element 6, the switching signal is made available at the connections a and b and is not negated again. Fig. 3 shows a further embodiment of the invention in which, in addition to the inductive sensor 1 and reed contact 2 connected in series, three additional reed contacts 3.1, 3.2 and 3.3 are provided, the connections el, c2, c3 and dl, d2, d3 of which are each linked to the evaluation circuit in such a way that each causes the negation of the switching signal generated by the proximity sensors 1 and 2 connected in series. This further limits and defines the direction in which the control element can approach. It is almost completely impossible for unauthorized persons to trigger a switching signal at connections a and b without it being immediately negated by a switching signal from the additional reed contacts.
Durch eine Sabotageschleife 8 ( Fig. 4) wird bei Unterbrechen des Anschlußkabels 7 ( z.B. Durchtrennen) ein Kurzschluß erzeugt, so daß auch mit dieser Maßnahme eine unbefugte Benutzung ausgeschlossen ist.A sabotage loop 8 (Fig. 4) creates a short circuit when the connecting cable 7 is interrupted (e.g. cut), so that this measure also prevents unauthorized use.
Anstelle der Reedkontakte können auch andere Näherungssensoren, die eine Annäherung von Permanentmagneten signalisieren, z. B. Hall-Generatoren, magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände oder magnetfeldabhängige Halbleiterdioden eingesetzt werden.Instead of reed contacts, other proximity sensors that signal the approach of permanent magnets, e.g. Hall generators, magnetic field-dependent semiconductor resistors or magnetic field-dependent semiconductor diodes, can be used.
Claims (7)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004022946B4 (en) * | 2004-05-10 | 2007-05-16 | Robert Seuffer Gmbh & Co Kg | Force-dependent sensing device for controlling a consumer supplied electrical signal |
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1993
- 1993-11-24 DE DE19939317915 patent/DE9317915U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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| DE102004022946B4 (en) * | 2004-05-10 | 2007-05-16 | Robert Seuffer Gmbh & Co Kg | Force-dependent sensing device for controlling a consumer supplied electrical signal |
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