WO2002023133A1

WO2002023133A1 - Sensorkopf, steuermodul und mehrfachsensor

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Publication number: WO2002023133A1
Application number: PCT/DE2001/003332
Authority: WO
Inventors: Thomas Brenner; Karl-Heinz Dausch; Manfred Schmitt
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2002-03-21
Also published as: DE10045097A1; US20040032341A1; DE10045097B4; EP1317656A1; JP2004509405A

Abstract

Ein Sensorkopf (13) weist ein Sensorelement (28) auf, dessen Messsignal einem Komparator (24) zuführbar ist. Dieser vergleicht das Messsignal mit einem Schwellwert und leitet ein binäres Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung (22) weiter. Der Sensorkopf wird über eine proprietäre Zweidrahtleitung (14) mit elektrischer Energie versorgt. Über die Zweidrahtleitung (14) ist von der Übermittlungsschaltung (22) auch das Ausgangssignal an ein sensorkopfexternes, übergeordnetes Steuermodul (12) übermittelbar. An das Steuermodul (12) sind mindestens zwei solcher Sensorköpfe (13) anschließbar.

Description

Beschreibung

Sensorkopf, Steuermodul und Mehrfachsensor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorkopf mit einem Sensorelement, dessen Messsignal einem Komparator zuführbar ist, mittels dessen das Messsignal mit einem Schwellwert vergleichbar und ein binäres Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung weiterleitbar ist, ein Steuermodul für mindes- tens zwei Sensorköpfe sowie ein aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen gebildeten Mehrfachsensor.

Sensoren, mittels derer ein binäres Ausgangssignal an ein übergeordnetes Steuermodul übermittelbar ist, sogenannte bi- näre Sensoren, werden z. B. in der Automobilindustrie oder im Werkzeugmaschinenbau in großen Stückzahlen zur Automatisierung eingesetzt. Die Sensoren sind dabei mit der Steuerung bzw. einer dezentralen Peripheriebaugruppe entweder über konventionelle Parallelverdrahtung oder über ein Feldbussystem verbunden.

In FIG 1 ist schematisch ein Teil eines parallelverdrahteten Systems dargestellt. Es weist eine Zentraleinheit 1 mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe 2 auf. Die Zentraleinheit 1 und die Baugruppe 2 sind über einen internen Steuerungsbus 3 miteinander sowie mit einer Stromversorgungsbaugruppe 4 verbunden. Nicht dargestellt in FIG 1 sind Aktuatoren (z. B. Magnetventile) , die in praktisch jeder Anlage vorhanden sind. Zwei Sensoren 5 sind stellvertretend für alle weiteren Sensoren dargestellt, für welche nur Anschlüsse 6 symbolisch angedeutet sind.

Die Verbindung zwischen der Baugruppe 2 und den Sensoren 5 erfolgt in der Regel über eine Dreidrahtleitung 7. Zwei die- ser Leitungen dienen der Energieversorgung, über die dritte wird das Binärsignal vom Sensor 5 zur Baugruppe 2 übermittelt. Bei der Montage uss darauf geachtet werden, dass die einzelnen Leitungen der Dreidrahtleitung 7 korrekt angeschlossen werden, da es sonst zu Fehlfunktionen, im Extremfall sogar zur Zerstörung, der Sensoren kommen kann.

In der Regel werden die Sensoren zwar mit Schutzmaßnahmen wie Verpolschutz und Kurzschlussschutz versehen, dies ist jedoch relativ kostenaufwendig.

Bei sogenannten intelligenten Sensoren ist es ferner möglich, über einen sogenannten Teach-In-Vorgang (z. B. durch Drücken einer Taste 8 am jeweiligen Sensor 5) eine Schaltschwelle, bei der der jeweilige Sensor 5 anspricht, gezielt einzustellen. Das vom Sensor 5 übermittelte Signal als solches bleibt jedoch nach wie vor binär.

Bei mehreren intelligenten Sensoren 5 in einer Anlage muss jeder einzelne Sensor 5 vor Ort durch Teach-In parametriert werden. Wird ein Sensor 5 defekt und muss ausgetauscht werden, so ist ein erneuter Teach-In-Vorgang erforderlich, da der Schwellwert nur im Sensor 5 selbst abgespeichert ist.

Die Sensoren 5 können auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien beruhen. Beispielsweise können sie optische Sensoren 5 sein. Optische Sensoren 5 senden im Betrieb in der Regel pe- riodisch nur in einem kurzen Zeitfenster einen entsprechend kurzen Lichtimpuls aus. Das Zeitfenster wird von einer sensorinternen Taktstufe gesteuert. Auch die Erfassung des ausgesendeten Lichts erfolgt nur in diesem Zeitfenster. Da aber alle Sensoren 5 autonom arbeiten und normalerweise nicht syn- chronisiert bzw. getriggert werden, kann es unter Umständen zu einer gegenseitigen Beeinflussung kommen, wenn die Zeitfenster zweier Sensoren 5 zufällig zusammenfallen und ein Sensor 5 den Lichtimpuls eines anderen Sensors 5 erfasst (Übersprechen) .

Das Problem des Übersprechens kann dadurch beseitigt werden, dass zusätzliche Steuereingänge an den betreffenden Sensoren 5 vorhanden sind. Über die zusätzlichen Steuereingänge werden den einzelnen Sensoren 5 von einer zusätzlichen Steuereinheit 9 über zusätzliche Steuerleitungen 10 Ansteuerimpulse übermittelt. Dadurch können die Sensoren 5 zeitlich gestaffelt angesteuert werden, so dass ein Übersprechen praktisch ausgeschlossen ist.

Ein Nachteil des Aufbaus gemäß FIG 1 besteht darin, dass der sogenannte Steuerungsdurchgriff bei der Ein-/Ausgabebaugruppe 2 endet. Das bedeutet, dass die Zentraleinheit 1 nicht erkennen kann, wenn z. B. ein Sensorfehler vorliegt oder die Leitung zum Sensor 5 unterbrochen ist.

FIG 2 zeigt ein ähnliches Steuerungssystem wie FIG 1. Im Ge- gensatz zu FIG 1 erfolgt hier jedoch die Übertragung der Ausgangssignale über einen Feldbus 11, also eine allen Sensoren 5 gemeinsame Zweidrahtleitung. Die Ein-/Ausgabebaugruppe 2 ist in diesem Fall durch einen Feldbusmaster 2' ersetzt, dem eine eigene Feldbusstromversorgung 22' zugeordnet ist. Der Feldbus 11 kann beispielsweise gemäß dem sogenannten AS-i- Protokoll arbeiten.

Der Feldbusmaster 2 ' steuert lediglich den Datenaustausch zwischen der Zentraleinheit 1 und den (auch in FIG 2 nicht dargestellten) Aktoren und den Sensoren 5. Eine Datenvor- verarbeitung und -Verknüpfung durch den Feldbusmaster 2 ' erfolgt nicht.

Aufgrund des bidirektionalen Datenaustausches zwischen dem Feldbusmaster 2' und den Sensoren 5 ist es prinzipiell möglich zusätzlich zu den AusgangsSignalen auch Diagnoseinformationen und Parameterwerte, insbesondere die Schwellwerte, zu übertragen. Dies muss jedoch in jedem Fall von der Zentraleinheit 1 entsprechend gesteuert werden. Auch eine gezielte Triggerung der Sensoren 5 ist prinzipiell möglich, auch hier muss dies aber von der Zentraleinheit 1 entsprechend gesteuert werden. In diesem Fall ergibt sich somit als kleinstmög- licher Triggerimpulsabstand die Anwenderprogrammzykluszeit. Eine Echtzeitobjekterfassung durch die Sensoren 5 ist damit praktisch nicht möglich. Im Ergebnis muss daher auch bei der Realisierung gemäß FIG 2 die zusätzliche Steuereinheit 9 nebst den zusätzlichen Steuerleitungen 10 vorgesehen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mehrfachsensor und dessen Komponenten, nämlich einen Sensorkopf und ein Steuermodul zu schaffen, mittels derer auf ein- fache Weise ein voneinander unabhängiger, flexibler und komfortabler Betrieb der einzelnen Sensoren bzw. Sensorköpfe des Mehrfachsensor möglich ist.

Die Aufgabe wird für den Sensorkopf dadurch gelöst, dass er über eine proprietäre Zweidrahtleitung mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei von der Übermittlungsschaltung das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung an ein sensorkopfexternes übergeordnetes Steuermodul übermittelbar ist.

Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe auch durch ein

Steuermodul für mindestens zwei Sensorköpfe gelöst, bei dem die Sensorköpfe über proprietäre Zweidrahtleitungen vom Steuermodul mit elektrischer Energie versorgbar sind, wobei über die Zweidrahtleitungen binäre AusgangsSignale der Sensorköpfe an das Steuermodul übermittelbar sind, wobei die Ausgangssignale an eine steuermodulexterne übergeordnete Zentraleinheit weiterleitbar sind.

Der Mehrfachsensor besteht dann aus einem Steuermodul und mindestens zwei Sensorköpfen, die über je eine proprietäre Zweidrahtleitung mit dem Steuermodul verbunden sind.

Wenn vom Steuermodul über die Zweidrahtleitung ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die ÜbermittlungsSchaltung mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul auslösbar ist, ist das Ausgangssignal zu definierten Zeitpunkten erfassbar. Wenn das Einlesen der binären AusgangsSignale in die Sensorköpfe mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul für jeden Sensorkopf separat auslösbar ist, sind die Sensorköpfe unabhängig voneinander triggerbar. Damit ist es insbesondere möglich, die Sensorköpfe zeitgleich oder zeitlich gestaffelt anzusteuern.

Wenn vom Steuermodul auf Sensorfehler erkennbar ist, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem Auslö- sen eines Einlesens der binären Ausgangssignale in die Sensorköpfe mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul die binären Ausgangssignale ausgeblieben sind, ist eine Fehlererkennung möglich.

Wenn der Schwellwert vom Steuermodul über die Zweidrahtleitung an die Übermittlungsschaltung übermittelbar ist, ist der Schwellwert auf einfache Weise einstellbar.

Wenn die Übermittlung des Schwellwerts von der Übermittlungs- Schaltung über die Zweidrahtleitung vom Steuermodul anforderbar ist, ist beim Neuanschluss des Sensorkopfs an das Steuermodul eine automatische Parametrierung des Sensorkopfes möglich.

Wenn von der Übermittlungsschaltung über die Zweidrahtleitung auch eine Diagnosemeldung an das Steuermodul übermittelbar ist, ist eine sensorkopfinterne Diagnose nebst Übermittlung der Diagnose an das Steuermodul möglich.

Wenn von der Übermittlungsschaltung auf eine Anforderung des

Steuermoduls über die Zweidrahtleitung auch der Schwellwert an das Steuermodul übermittelbar ist, ist es möglich, den Schwellwert nur über einen der Sensorköpfe einzulernen und danach den gelernten Schwellwert automatisch an alle anderen angeschlossenen Sensorköpfe weiterzuleiten. Wenn die Übermittlung von Information über die Zweidrahtleitung adressierungsfrei erfolgt, ist die Datenübertragung besonders effizient. Die adressenfreie Übermittlung von Information ist dabei deshalb möglich, weil die Zweidrahtleitungen den jeweiligen Sensorköpfen proprietär zugeordnet sind.

Das Sensorelement kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Oftmals ist es aber als optisches Sensorelement ausgebildet.

Wenn zwischen der Übermittlungsschaltung und der Zweidrahtleitung eine Gleichrichtereinheit angeordnet ist, können die beiden Adern der Zweidrahtleitung ohne Beachtung der Polung angeschlossen werden.

Wenn für jeden Sensorkopf anhand des von diesem Sensorkopf übermittelten Ausgangssignals und mindestens eines vom selben Sensorkopf zuvor übermittelten Ausgangssignals ein wirksames Sensorsignal ermittelbar ist, kann der Sensorkopf besonders kostengünstig ausgestaltet werden.

Wenn die den Sensorköpfen zugeordneten Sensorsignale vom Steuermodul logisch miteinander verknüpfbar und/oder auf Plausibilität prüfbar sind und das Ergebnis der Verknüpfung und/oder der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit wei- terleitbar ist, kann die Zentraleinheit von Datenverarbeitungsaufgaben entlastet und so die Zykluszeit verkürzt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sic.h aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

FIG 1 und 2 Steuerungssysteme des Standes der Technik,

FIG 3 ein Steuerungssystem mit einem Mehrfachsensor, FIG 4 einen Sensorkopf,

FIG 5 ein Steuermodul und

FIG 6a - βh Signalverläufe einer Zweidrahtleitung. Gemäß FIG 3 besteht ein Mehrfachsensor aus einem Steuermodul 12 und mehreren Sensorköpfen 13. Dargestellt in FIG 3 sind dabei nur zwei Sensorköpfe 13, prinzipiell ist die Anzahl an Sensorköpfen 13 aber beliebig. Die Sensorköpfe 13 sind mit dem Steuermodul 12 über proprietäre Zweidrahtleitungen 14 verbunden. Über die Zweidrahtleitungen 14, die jedem Sensorkopf 13 proprietär zugeordnet sind, werden sowohl die Sensorköpfe 13 mit elektrischer Energie versorgt als auch Daten zwischen dem Steuermodul 12 und dem jeweiligen Sensorkopf 13 übermittelt.

Das Steuermodul 12 ist über den Steuerungsbus 3 mit der Zentraleinheit 1 und der Stromversorgungsbaugruppe 4 verbunden. Die Zentraleinheit 1 ist ferner über den Steuerungsbus 3 mit mindestens einer Ausgabebaugruppe 15 verbunden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es aber auf diese Ausgabebaugruppe 15 nicht an. Auf diese wird daher nachstehend nicht weiter eingegangen.

Gemäß FIG 4 weist jeder Sensorkopf 13 zwei Anschlüsse 16 für die Zweidrahtleitung 14 auf. Den Anschlüssen 16 ist eine Gleichrichtereinheit 17 unmittelbar nachgeordnet . Zum Übermitteln von Informationen (auf die Einzelheiten wird später in Verbindung mit FIG 6 noch eingegangen werden) wird die Zweidrahtleitung 14 kurzfristig kurzgeschlossen. Es erfolgt also ein Spannungseinbruch. Zur Vermeidung von Energieversorgungseinbrüchen während dieser Zeiten ist der Gleichrichtereinheit 17 daher ein Spannungsstabilisator 18 nachgeordnet. Im einfachsten Fall besteht der Spannungsstabilisator 18 aus einer Rückflusssperrdiode 19, einem Stützkondensator 20 und einer Drossel 21. Aufgrund des SpannungsStabilisators 18 ist eine stabile SpannungsVersorgung der weiteren Komponenten des Signalkopfs 13, nämlich einer Übermittlungsschaltung 22, eines DA-Wandlers 23, eines Komparators 24, eines Verstärkers 25 und einer Ansteuerstufe 26, möglich. 1 1 1 1 Φ 1 CM -H

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der Datenübermittlung als auch bei einem Kurzschluss auf einen unkritischen Wert begrenzt. Ferner bewirken sie ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis .

Von der Übermittlungsschaltung 22 übermittelte Daten werden über je einem Anschlusspaar 31 zugeordnete Abgriffleitungen 33 in eine Verarbeitungseinheit 34 eingelesen. Die Ausgabe von Daten an die jeweiligen Sensorköpfe 13 erfolgt über Schaltelemente 35, die von der Verarbeitungseinheit 34 an- steuerbar sind.

Das Zusammenwirken des Steuermoduls 12 mit einem Sensorkopf 13 wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 6 näher erläutert. Dabei ist selbstverständlich das für einen Sensorkopf 13 er- läuterte Funktionsprinzip auf die anderen Sensorköpfe 13 direkt übertragbar. Aufgrund der proprietären Zuordnung der Zweidrahtleitungen 14 zu den jeweiligen Sensorköpfen 13 sind die Datenübertragungen ferner unabhängig voneinander. Insbesondere ist somit auch das nachfolgend beschriebene Auslösen eines Einlesens eines binären Ausgangssignals mit nachfolgenden Übermitteln an das Steuermodul 12 separat auslösbar. Hierbei ist insbesondere eine gleichzeitige, eine zeitlich versetzte oder eine rein stochastische Ansteuerung möglich.

Gemäß FIG 6a übermittelt das Steuermodul 12 von Zeit zu Zeit durch entsprechendes Ansteuern des korrespondierenden Schaltelements 35 einen Triggerimpuls 36 an die Ubermittlungsschaltung 22. Diese steuert daraufhin die Ansteuerstufe 26 an. Sie löst also ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die Übermittlungsschaltung 22 aus und übermittelt das eingelesene Ausgangssignal nachfolgend an das Steuermodul 12 weiter. Zum Übermitteln des AusgangsSignals an das Steuermodul 12 wird zunächst gemäß den Figuren 6b und 6c in jedem Fall ein Quittungssignal 37 über die Zweidrahtleitung 14 übertragen. Je nach dem Wert des Ausgangssignals wird ferner in kurzem zeitlichem Abstand nach dem Quittungssignal 37 die Zweidrahtleitung 14 nochmals kurzfristig kurzgeschlossen oder nicht. Die Übermittlungsschaltung 22 ist unter anderem in der Lage, eine sensorkopfinterne Diagnose durchzuführen. Falls diese sensorkopfinterne Diagnose ein nicht ordnungsgemäßes Funktionieren des Sensorkopfs 13 ergibt, gibt die Über ittlungs- Schaltung 22 gemäß FIG 6d ein verzögertes Quittungssignal 37' aus. Durch Erfassung der Zeit, die bis zum Übermitteln des Quittungssignals 37 bzw. des verzögerten Quittungssignals 37' vergeht, kann das Steuermodul 12 somit zwischen einer Fehlermeldung durch die Übermittlungsschaltung 22 und einem norma- len Quittungssignal 37 unterscheiden. Wenn hingegen überhaupt kein Quittungssignal 37, 37' übermittelt wird, erkennt das Steuermodul nach Ablauf einer vorbestimmten, längeren Zeitspanne nach einem Triggerimpuls 36 auf Sensorfehler. In diesem Fall ist entweder die Zweidrahtleitung 14 unterbrochen oder der Sensorkopf 13 reagiert überhaupt nicht.

Wenn der Sensorkopf 13 nach einem Anschließen an das Steuermodul 12 erstmals einen Triggerimpuls 36 erhält, übermittelt die Übermittlungsschaltung 22 eine in FIG 6e dargestellte Im— pulsfolge 38. Die Impulsfolge 38 wird von dem Steuermodul 12 als Anforderung zur Übermittlung des Schwellwerts interpretiert . Das Steuermodul 12 überträgt daher nachfolgend gemäß FIG 6f eine Folge von Zählpulsen 39 an die Ubermittlungsschaltung 22. Die Anzahl der Zählpulse 39 ergibt den Wert, auf den der Schwellwert einzustellen ist.

Die Übermittlung des Schwellwerts kann, je nach Zahl der mögliche Zählimpulse 39, einen gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Dies ist aber tolerierbar, da die Übermittlung des Schwell- werts in der Regel nur bei der Inbetriebnahme des Sensorkopfs 5 erforderlich ist.

Gemäß FIG 6g kann das Steuermodul 12 ferner die Zweidrahtleitung 14 für eine längere Zeitspanne 40, nachfolgend Langpuls 40 genannt, kurzschließen. Die Übermittlung eines derartigen Langpulses 40 an die ÜbermittlungsSchaltung 22 wird von dieser als Anforderung zur Übermittlung des im Sensorkopf 5 be- reits hinterlegten Schwellwerts interpretiert. Die Ubermittlungsschaltung 22 überträgt daraufhin gemäß FIG 6h eine Folge von Zählpulsen 39' an das Steuermodul 12. Auch hier kann der Schwellwert wieder durch die Zahl der Zählpulse 39' gegeben sein. Bei einer Einstellung des Schwellwerts direkt im Sensorkopf 13, z. B. über den Taster 8, ist es somit möglich, diesen einmalig in einem Sensorkopf 13 einzustellen, ihn sodann an das Steuermodul 12 zu übermitteln und danach den Schwellwert vom Steuermodul 12 an die anderen Sensorköpfe 13 weiter zu übermitteln.

Die gesamte, obenstehend in Verbindung mit FIG 6 beschriebene Datenübertragung erfolgt über die dem jeweiligen Sensorkopf 13 proprietäre Zweidrahtleitung 14. Je nachdem, welches der Schaltelemente 29, 35 geschlossen wird, erfolgt eine Datenübertragung vom Sensorkopf 13 zum Steuermodul 12 oder umgekehrt. Ersichtlich werden dabei über die Zweidrahtleitung 14 ausschließlich Daten, nicht aber Adressen übertragen. Die Übermittlung von Information erfolgt also adressierungsfrei.

Die zum Steuermodul 12 übertragenen Ausgangssignale (evtl. auch die Diagnosesignale und Fehlererkennungen) werden vom Steuermodul 12 weiter an die Zentraleinheit 1 übermittelt. Zuvor ermittelt das Steuermodul 12 aber für jeden Sensorkopf 13 anhand des von diesem Sensorkopf übermittelten Ausgangssignals und mindestens eines weiteren, vom selben Sensorkopf 13 zuvor übermittelten AusgangsSignals ein wirksames Sensorsignal. Damit können kurzzeitige Störungen wirksam erkannt und ausgefiltert werden. Dabei kann z. B. nur das letzte, un- mittelbar zuvor übertragene Ausgangssignal oder es können auch weitere Ausgangssignale herangezogen werden.

Die Sensorsignale können vom Steuermodul 12 gegebenenfalls auch noch weitergehend ausgewertet werden. Insbesondere kön- nen die Sensorsignale z. B. logisch miteinander verknüpft werden und das Verknüpfungsergebnis an die Zentraleinheit 1 weitergeleitet werden. Beispielsweise kann aus einer Signal- folge von zwei Sensorköpfen 13 auf die Drehrichtung einer Welle geschlossen werden und nur dieses Drehrichtungssignal, also ein Inkrement, an die Zentraleinheit 1 weitergegeben werden. Auch können die Signale auf Plausibilität überprüft werden und das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit 1 weitergeleitet werden. Wenn beispielsweise einem Verfahrelement bezüglich jeder Endstellung je ein Sensorkopf 13 zugeordnet ist, dürfen bei ordnungsgemäßem Funktionieren der Sensorköpfe 13 und des Verfahrelements nicht gleichzeitig beide Sensorköpfe 13 die Anwesenheit des Verfahrelements erkennen. Wenn dies doch der Fall ist, liegt ein durch diese Plausibilitätsprüfung erkennbarer Fehler vor.

Es ist ferner ein Diagnosebetrieb des Sensorkopfs 13 möglich, in dem bei definierter, konstanter Ansteuerung der Leuchtbzw. Laserdiode 27 ein Grenzschwellwert ermittelt wird, bei dem das Ausgangssignal gerade noch den Wert 1 hat. Bei Erhöhung des Grenzschwellwerts um 1 wird das Ausgangssignal zu 0. In diesem Diagnosebetrieb ist somit die Stärke des Messsig- nals und damit indirekt die Qualität des Sensorelements 28 erfassbar. Es kann also beispielsweise bei einem optischen Sensorelement 28 auf die Qualität der Optik und/oder eine Verschmutzung der Optik rückgeschlossen werden.

Vorzugsweise wird dieser Diagnosebetrieb vom Steuermodul durch Übertragung eines entsprechenden Befehls lediglich angestoßen. Die weitere Diagnose wird von der Ubermittlungsschaltung 22 selbsttätig durchgeführt. Lediglich der Grenzschwellwert wird an das Steuermodul 12 zurückübertragen.

Mittels des erfindungsgemäßen Mehrfachsensors ist auf einfache und kostengünstige Weise ein kompakter und komfortabler Aufbau binärer Sensorik möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Sensorkopf mit einem Sensorelement (28), dessen Messsignal einem Komparator (24) zuführbar ist, mittels dessen das Mess- signal mit einem Schwellwert vergleichbar und ein binäres Ausgangssignal an eine Übermittlungsschaltung (22) weiterleitbar ist, wobei der Sensorkopf über eine proprietäre Zweidrahtleitung (14) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei von der Übermittlungsschaltung (22) das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung (14) an ein sensorkopfexternes übergeordnetes Steuermodul (12) übermittelbar ist.

2. Sensorkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vom Steuermodul (12) über die Zweidrahtleitung (14) ein Einlesen des binären Ausgangssignals in die Ubermittlungsschaltung (22) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul (12) auslösbar ist.

3. Sensorkopf nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schwellwert vom Steuermodul (12) über die Zweidrahtleitung (14) an die Übermittlungsschaltung (22) übermittelbar ist.

4. Sensorkopf nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Übermittlung des Schwellwerts von der Ubermittlungsschaltung (22) über die Zweidrahtleitung (14) vom Steuermodul (12) anforderbar ist.

5. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der Übermittlungsschaltung (22) über die Zweidraht- leitung (14) auch eine Diagnosemeldung an das Steuermodul (12) übermittelbar ist.

6. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der ÜbermittlungsSchaltung (22) auf eine Anforderung des Steuermoduls (12) über die Zweidrahtleitung (14) der Schwellwert an das Steuermodul (12) übermittelbar ist.

7. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Übermittlung von Information über die Zweidrahtlei- tung (14) adressierungsfrei erfolgt.

8. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorelement (28) als optisches Sensorelement (28) ausgebildet ist.

9. Sensorkopf nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der Übermittlungsschaltung (22) und -der Zwei- drahtleitung (14) eine Gleichrichtereinheit (17) angeordnet ist.

10. Steuermodul für mindestens zwei Sensorköpfe (13), wobei die Sensorköpfe (13) über proprietäre Zweidrahtleitungen (14) vom Steuermodul mit elektrischer Energie versorgbar sind, wobei über die Zweidrahtleitungen (14) binäre AusgangsSignale der Sensorköpfe (13) an das Steuermodul übermittelbar sind, wobei die Ausgangssignale an eine Steuermodulexterne übergeordnete Zentraleinheit (1) weiterleitbar sind.

11. Steuermodul nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vom Steuermodul über die Zweidrahtleitungen (14) ein Einlesen der binären Ausgangssignale in die Sensorköpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul auslösbar ist.

12. Steuermodul nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Einlesen der binären AusgangsSignale in die Sensorköpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul für jeden Sensorkopf (13) separat auslösbar ist.

13. Steuermodul nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vom Steuermodul auf Sensorfehler erkennbar ist, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem Auslösen eines Einlesens der binären Ausgangssignale in die Sensorköpfe (13) mit nachfolgendem Übermitteln an das Steuermodul die binären Ausgangssignale ausgeblieben sind.

14. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vom Steuermodul über die Zweidrahtleitungen (14) Schwellwerte an die Sensorköpfe (13) übermittelbar sind.

15. Steuermodul nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Übermittlung der Schwellwerte von den Sensorköpfen (13) über die Zweidrahtleitungen (14) vom Steuermodul anforderbar ist.

16. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass über die Zweidrahtleitungen (14) auch Diagnosemeldungen an das Steuermodul übermittelbar sind.

17. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von ihm über die Zweidrahtleitungen (14) von den Sensorköpfen (13) Übermittlungen von Schwellwerten anforderbar sind.

18. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Übermittlung von Information über die Zweidrahtleitungen (14) adressierungsfrei erfolgt.

19. Steuermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für jeden Sensorkopf (13) anhand des von diesem Sensorkopf (13) übermittelten Ausgangssignals und mindestens eines vom selben Sensorkopf (13) zuvor übermittelten Ausgangssig- nals ein wirksames Sensorsignal ermittelbar ist.

20. Steuermodul nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die den Sensorköpfen (13) zugeordneten Sensorsignale vom Steuermodul logisch miteinander verknüpfbar und/oder auf Plausibilität prüfbar sind und dass das Ergebnis der Verknüpfung und/oder der Plausibilitätsprüfung an die Zentraleinheit (1) weiterleitbar ist.

21. Mehrfachsensor, bestehend aus einem Steuermodul (12) nach einem der Ansprüche 10 bis 20 und mindestens zwei Sensorköpfen (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sensorköpfe (13) mit dem Steuermodul (12) über je eine proprietäre Zweidrahtleitung (14) verbunden sind.