WO2008031367A1

WO2008031367A1 - Verfahren zur schaltbereichskontrolle eines berührungslosen schaltsystems

Info

Publication number: WO2008031367A1
Application number: PCT/DE2006/001599
Authority: WO
Inventors: Christian Hammer; Gerhard Metz; Richard Roskosch
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2008-03-20
Also published as: EP2062358A1; US8169308B2; DE112006004129A5; US20090322469A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltbereichskontrolle eines berührungslosen Schaltsystems mit wenigstens einem Sensor (S) und wenigstens einem Signalgeber (G1, G2), wobei der Signalgeber (G1, G2) Daten zum Sensor (S) sendet. Eine äußerst flexible und praktikable Schaltbereichskontrolle wird dadurch erreicht, indem eine Änderung mindestens eines Systemparameters des Schaltsystems mindestens eine erste Information zur Position des Signalgebers ableitet. Das Verfahren stellt eine kostengünstige Möglichkeit der Schaltbereichskontrolle dar, die Optionen für die Definition und Einteilung der Einschalt-, Ausschalt- und Hysteresebereiche aufweist.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Schaltbereichskontrolle eines berührungslosen SchaltSystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltbereichskontrolle eines berührungslosen SehaltSystems mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einem Signalgeber, wobei der Sensor Daten vom Signalgeber empfängt. Des Weiteren betrifft die Er- findung einen derartigen Sensor und ein derartiges berührungsloses SchaltSystem.

Ein derartiges Schaltsystem bzw. ein derartiges Verfahren zur Schaltbereichskontrolle kommt im privaten sowie im indus- triellen Bereich zum Einsatz. Das Schaltsystem hat die Funktion, einen Eintritt und den Aufenthalt eines Signalgebers innerhalb eines Wirkbereichs des Schaltsystems zu detektieren und daraufhin das Ereignis beispielsweise zu melden oder einen Ein-, Aus-, oder Schutzschaltvorgang auszulösen. Die Aus- lösung findet meist dann statt, wenn der Träger des Signalgebers innerhalb des Wirkbereiches detektiert wird oder für einen gewissen Zeitraum innerhalb dieses Wirkbereiches detektiert oder nicht mehr detektiert wird. In der Regel stellt der Träger eine mobile Einheit dar, die mit dem Signalgeber für einen Sensor erkennbar oder nachverfolgbar gemacht werden soll.

Beispielsweise ist die Sicherheitstür (Absperrung) einer Presse mit einem derartigen Schaltsystem ausrüstbar, so dass beim Öffnen der Tür, welche einen Signalgeber trägt, sichergestellt ist, dass die Presse keinen Druck erzeugen kann. Das berührungslos wirkende Schaltsystem verhindert folglich die Aktivierung der Presse, solange sich Personen oder Objekte im Gefahrenbereich befinden.

Ein berührungsloses Schaltsystem ist in der Regel als Positi- ons- oder Sicherheitsschalter ausgeführt, der aus mindestens zwei unabhängig beweglichen Teilen, dem Sensor und dem Sig- nalgeber, besteht. Der Sensor kommuniziert mit dem Signalgeber, beispielsweise mittels magnetischen bzw. elektromagnetischen Wechselfeldern. Beispielsweise auf Anfrage des Sensors hin oder bei Präsenz eines magnetischen oder elektromagneti- sehen Wechselfeldes sendet der Signalgeber Daten, die in der Regel eine Seriennummer als Identifikationsnummer und eine Prüfsumme enthalten. Prinzipiell ist das Senden irgendeines Codes ausreichend, allerdings hat sich in der Praxis die Verwendung einer Seriennummer, einer Prüfsumme und auch eines frei programmierbaren Anteils innerhalb des Codes durchgesetzt. Beispielsweise kann die Seriennummer dazu verwendet werden, den Signalgeber zu identifizieren und um eventuell signalgeberabhängige SehaltVorgänge auszulösen. Die Prüfsumme hingegen hat die Funktion, die fehlerfreie Übertragung zu ge- währleisten. Wie bereits beispielhaft beschrieben, ist der

Positions- oder Sicherheitsschalter dafür vorgesehen, den sicherheitsrelevanten Wirkbereich nur dann freizugeben, wenn sich der Signalgeber relativ zum Sensor innerhalb eines definierten Schaltbereichs befindet.

Wirkbereiche des Positions- oder Sicherheitsschalters können in der Praxis sehr komplizierte, dreidimensionale Formen aufweisen. Die Form des Wirkbereiches hängt von der unmittelbaren Umgebung, als auch von sendetechnischen Parametern, wie zum Beispiel der Antenne, ab.

Derzeitige berührungslos wirkende Positions- oder Sicherheitsschalter weisen in der Regel drei Schaltbereiche auf. Zunächst in unmittelbarer Umgebung des Sensors selbst befin- det sich der Einschaltbereich, der vom so genannten Hysteresebereich umfasst wird. Der Hysteresebereich wiederum wird vom Ausschaltbereich umfasst. Die Notwendigkeit dieser Unterscheidung der drei Schaltbereiche liegt in einem kontinuierlichen Abfallen der Sendeleistung mit der Entfernung zum Sen- sor begründet. Unter Berücksichtigung der Toleranzen können so voneinander abgegrenzte Schaltbereiche angegeben werden. Bei den bislang eingesetzten Techniken sind die Schaltbereiche durch zahlreiche Systemparameter vorgegeben. Es sei darauf hingewiesen, dass der Einschaltbereich vom Ausschaltbereich durch den Hysteresebereich getrennt ist. Innerhalb die- ses Bereiches kann keine Schaltung erfolgen, da keine sichere Detektion möglich ist. So muss beispielsweise ein Signalgeber bzw. sein Träger aus dem Ausschaltbereich heraus durch den Hysteresebereich in den Einschaltbereich eintreten, bevor eine Einschaltung ausgelöst werden kann.

Aus EP 1 638 206 A2 ist eine Positionsüberwachungseinrichtung zum Feststellen der Stellung eines ersten Teils gegenüber eines zweiten Teils bekannt . Die Überwachung wird mit einem am ersten Teil angebrachten Sendeempfänger und einem am zweiten Teil angebrachten Transponder bewerkstelligt, wobei mittels einer bewegbaren Abschirmung der Stellungsgrenzabstand änderbar ist .

Ein Nachteil besteht darin, dass es nicht möglich ist, mehre- re Einschaltbereiche und/oder Ausschaltbereiche auszuweisen.

Es sind bisher nur zwei Zustände des Systems möglich, beispielsweise ein Einschaltzustand und ein Ausschaltzustand. Der Nutzer ist dazu angehalten, die vordefinierten Einschalt- und Ausschaltbereiche, die von den Systemparametern und ToIe- ranzen des Gerätes bestimmt waren, zu tolerieren und das entsprechende SchaltSystem bzw. Systeme für seine Anwendung auszuwählen. Dies stellt eine sehr umständliche und kostenintensive Vorgehensweise dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein berührungsloses

Schaltsystem anzugeben, welches auf kostengünstige Weise dem Benutzer zusätzliche Möglichkeiten in der Schaltbereichsüber- wachung und der Schaltbereichsdefinition einräumt .

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass durch eine Änderung mindestens eines Sendeparameters des Schaltsystems, mindestens eine erste Information zur Position des Signalgebers abgeleitet wird. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen entsprechenden Sensor und ein entsprechendes, berührungsloses SehaltSystem, die jeweils mittels einer Änderung mindestens eines Sendeparameters zur Ableitung mindestens einer ersten Information zur Positi- on des Signalgebers vorgesehen sind.

Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Schaltbereichskontrol- Ie ist ein Schaltsystem mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einem Signalgeber notwendig, wobei der Signalgeber auf eine vom Sensor gesendete Anfrage hin Daten sendet. In

Abhängigkeit von einer Änderung mindestens eines Sendeparameters werden die gesendeten Daten des Signalgebers analysiert. Da eine Änderung des Sendeparameters eine Änderung der Reichweite des Wirkbereichs hervorruft, kann aufgrund der Daten eine erste Information zur Position des Signalgebers abgeleitet werden. Setzt man voraus, dass der Wirkbereich für eine ganz bestimmte Sendeparameterkombination oder für einen bestimmten Wert eines Sendeparameters bekannt ist, kann bei korrekt empfangenen Daten des Signalgebers geschlossen wer- den, dass sich dieser im dem Sendeparameter korrespondierenden Schaltbereich befindet . Werden die Daten des Signalgebers nicht oder in nicht zufrieden stellender Weise empfangen, so befindet sich der Signalgeber nicht mehr im sicheren Schalt- bereich. Da für jede Wertekombination der Sendeparameter bzw. des Sendeparameters eine flächige oder räumliche Ausdehnung des Wirkbereichs angegeben werden kann, ist ein Abstandsbereich bezogen auf den Sensor angebbar, in welchem sich der Signalgeber befindet. Geht man beispielsweise von einer kreisförmigen Form des Wirkbereichs des Sensors aus, so ent- spräche der Bereich, in dem sich der Signalgeber befindet, stets einem Ring mit einem Innenradius und einem Außenradius, wobei der Innen- und Außenradius jeweils Wirkbereichen unterschiedlicher Sendeparameter zuordenbar sind und beim zum Innenradius korrespondierenden Wirkbereich Daten betriebsgemäß empfangen und beim zum Außenradius korrespondierenden Wirkbereich nicht in zufrieden stellender Weise empfangen werden können. Die erste Information zur Position des Signalgebers entspricht hierbei der Tatsache, dass sich der Signalgeber in dem im Beispiel angegebenen Ring befindet, wobei diese Erstinformation durch eine einmalige Änderung mindestens eines Sendeparameters ermöglicht wurde.

Es ist vorteilhaft, den Sendeparameter mehrfach zu ändern.

Hierdurch ist das berührungslose Schaltsystem in der Lage ein Zeitsampling zu verwenden, d.h. die jeweiligen Datenantworten einer vordefinierten Kette von Zeitpunkten zu denen eine Sendeparameteränderung stattgefunden hat, zu betrachten. Damit ist es möglich, ein so genanntes Tracking zu gewährleisten, wobei sich der Signalgeber bzw. dessen Träger bewegt. Die Samplingrate richtet sich hierbei nach der möglichen Geschwindigkeit des Trägers bzw. Signalgebers. Die Datenantworten für beliebige Wirkbereiche werden so für bestimmte Zeit- punkte regelmäßig abgefragt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform weist einen bewegbaren oder mobilen Träger mindestens eines Signalgebers auf. Hierdurch ergeben sich mindestens zwei vorteilhafte Anwendungen:

Zum einen ist es möglich, einen Träger, der eine gewisse Ausdehnung besitzt, mit beispielsweise zwei Signalgebern auszurüsten. Auf diese Weise sind die Signalgeber separat erfindungsgemäß detektierbar bzw. können ihre Bewegungen nachver- folgt werden. Es kann folglich detektiert werden, dass ein Signalgeber während der Bewegung den Schaltbereich, wie zum Beispiel den Einschaltbereich, verlässt oder in diesen eintritt. Hierdurch wird gewährleistet, dass auch die Orientierung des Trägers bekannt ist. Folglich ist das System in der Lage, in Abhängigkeit einer gewissen Orientierung des Trägers, einen dafür vorgesehenen Schaltzustand herbeizuführen.

Des Weiteren erweist sich als vorteilhaft, wenn der bewegbare oder mobile Träger zwei Signalgeber aufweist, wobei beide Signalgeber unterschiedliche Empfängerempfindlichkeiten aufweisen. Hierbei ist das SchaltSystem in der Lage, anhand der von den Signalgebern empfangenen bzw. nicht empfangenen Daten, erste Informationen zur Position beider Signalgeber ab- zuleiten. Die Signalgeber sind in diesem Beispiel derartig eingestellt, dass die korrespondierenden Hysteresebereiche einander nicht überlappen. Vorteilhafterweise erspart die Anbringung von zwei Signalgebern die wiederholte Anfrage des Sensors bei den Signalgebern, da die beiden Rückantworten den Daten eines einzelnen Signalgebers entsprechen, der bei unterschiedlichem Sendeparameter abgefragt wird. Somit ist die erste Information zur Position der Signalgeber in zügiger Weise abzuleiten. Hiermit wird beispielsweise eine Nachver- folgung der Bewegung des Trägers der beiden Signalgeber vereinfacht .

Vorteilhafte Ausführungsformen beinhalten unterschiedliche Arten der Änderung des oder der Sendeparameter. Beispielswei- se ist eine stufenartige Änderung dann sinnvoll, wenn ganz bestimmte Bereiche von Interesse sind. Diese Bereiche können mit einer vordefinierten Palette von Sendeparameterwerten eingeteilt werden. Hier kann beispielsweise zwischen der Präzision der ersten Information zur Position und zur Geschwin- digkeit der Abfrage abgewogen werden. Vorteilhaft ist ebenfalls eine andauernde Abfrage zu gewährleisten, beispielsweise wenn das Schaltsystem keinen Signalgeber detektiert hat und auf einen möglichen Schaltbereicheintritt eines solchen wartet. Des Weiteren ist eine kontinuierliche Sendeparameter- änderung sinnvoll, wenn eine hohe Auflösung hinsichtlich der Position des Signalgebers gewünscht ist.

Vorteilhafterweise sind erfindungsgemäß unterschiedliche Sendeparameter oder Kombinationen von Sendeparametern zur Ände- rung geeignet. Mit Sendeparameter sind Parameter der sendenden Einheiten, also des Signalgebers und/oder gegebenenfalls des Sensors gemeint, die geeignet sind die abgesetzte Sendung durch Regelung des jeweiligen Senders zu beeinflussen. Beispielhaft seien derartige Sendeparameter unter a bis d ge- nannt :

a) zur Änderung des Wirkbereiches ist beispielsweise die Sendeleistung des Sensors verwendbar. Die Sendeleistung ist in einfacher Weise und in mannigfaltiger Weise abänderbar. Die Sendeleistung bestimmt in direkter Weise die Stärke des magnetischen bzw. elektromagnetischen Wechselfeldes, das den Signalgeber gegebenenfalls mit Energie versorgt.

b) Eine Änderung ist ebenfalls durch die Veränderung der Sendefrequenz möglich. Hierbei wird die Ansteuerung eines Signalgeberempfangschwingkreises reguliert. Die Einkopplung ist demzufolge mehr oder weniger optimal und reguliert die einge- koppelte Energie. Als direkte Konsequenz werden die angeforderten Daten nicht mit der vorgesehenen Leistung an den Sensor gesendet, sondern mit einer geringeren Leistung. Dies führt gegebenenfalls zu einer fehlerhaften Detektion bzw. zu einer Nichtdetektion der Daten durch den Sensor.

c) Als Sendeparameter des SchaltSystems ist weiterhin die Empfängerempfindlichkeit des Sensors oder Signalgebers verwendbar. Durch die Veränderung der Empfängerempfindlichkeit lässt sich die Grenzentfernung, aus der die Signalgebercodie- rung noch einwandfrei zu lesen ist, beeinflussen.

d) Ein weiterer Sendeparameter stellt die Zeitdauer dar, die zwischen der Anfrage und den vom Signalgeber eintreffenden Daten gemessen werden kann. Da die Zeitdauer von der Aktivie- rung des Signalgebers bis zum einwandfreien Empfang der Signalgeberdaten am Sensor von der Entfernung des Signalgebers vom Sensor abhängig ist, kann folglich auf die Entfernung geschlossen werden. Dieser Sendeparameter des Schaltsystems ist folglich sowohl vom Sensor, als auch vom Signalgeber abhän- gig.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht eine Änderung eines Sendeparameters des Sensors vor, wobei die flächenmäßigen Ausmaße mindestens eines Schaltbereichs, insbesondere ei- nes Einschaltbereichs, eines Ausschaltbereichs oder eines

Hysteresebereichs festgelegt werden. Aufgrund der im Sensor und im Signalgeber verwendeten Sende-EmpfangsSysteme ergibt sich bei optimalen Systemparametern ein maximal möglicher Ab- stand zwischen Sensor und Signalgeber, bei dem die Signalgeberantwort vom Sensor noch sicher erkannt werden kann. Innerhalb des durch diesen Maximalabstand bestimmten Bereichs lässt sich eine maximale Ausdehnung des Wirkbereichs festIe- gen. Als Konsequenz können die festlegbaren Einschaltbereiche nur innerhalb des maximal möglichen Wirkbereichs liegen, sind aber in ihrer jeweiligen Ausdehnung festlegbar. Mindestens ein Ausschaltbereich ist auch innerhalb des maximalen Wirkbereichs definierbar. Des Weiteren kann beispielsweise anhand einer Wertetabelle des zur Änderung vorgesehenen Sendeparameters festgelegt werden, an welcher Stelle innerhalb des maximalen Wirkbereichs Ein- bzw. Ausschaltbereiche definiert werden. Hierbei ist die Anzahl der Ein- und Ausschaltbereiche nicht festgelegt. Insbesondere ist es möglich, im direkten Umfeld des Sensors einen Ausschaltbereich zu definieren. Dies garantiert dem Benutzer eine höchstmögliche Flexibilität.

Vorteilhafterweise wird ein Schaltvorgang vom Schaltsystem ausgelöst, falls der Signalgeber in einen der Schaltbereiche eintritt. Das entsprechende gilt beim Eintritt in einen Ausschaltbereich. Der Schaltvorgang kann beispielsweise einen Schutzschaltvorgang oder einen Ein- und/oder Ausschaltvorgang beinhalten.

Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung eines zweiten

Sensors eine dritte Information zur Position des Signalgebers abgeleitet werden, um die Präzision der Signalgeberposition zu erhöhen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Information des ersten Sensors und die dritte Information eines zweiten Sensors in der Art kombinierbar, dass Schaltvorgänge in Abhängigkeit der Kombination auslösbar sind. Aufgrund der erhöhten Präzision bei der Positionsbestimmung des Signalge- bers ist es möglich, eine sehr lokalisierte Detektion zu ermöglichen und hiervon einen Schaltvorgang abhängig zu machen. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .

Es zeigen:

FIG 1 ein berührungsloses Schaltsystem eines ersten Ausführungsbeispiels mit halbkreisförmigem Einschaltbereich,

FIG 2 ein Ablaufdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels zur Detektion eines Signalgebereintritts,

FIG 3 ein Ablaufdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels zur Detektion eines Signalgeberaustritts und

FIG 4 ein berührungsloses Schaltsystem eines zweiten Ausführungsbeispiels mit ringförmigem Einschaltbereich.

FIG 1 zeigt ein berührungsloses Schaltsystem eines ersten

Ausführungsbeispiels mit halbkreisförmigem Einschaltbereich 1. Das berührungslose Schaltsystem weist einen Sensor S an einer Bezugsfläche W auf. Der Wirkbereich des Sensors S ist über die Bezugsfläche W hinaus nicht erstreckbar. Des Weite- ren weist der Sensor S in seinem direkten Umfeld einen halbkreisförmigen Einschaltbereich 1 auf, der in einem Hysteresebereich H eingefasst ist. Nach dem Hysteresebereich H folgt der Ausschaltbereich 3, wodurch der Hysteresebereich H zu einem Ringsegment begrenzt wird. Die ringförmigen Ausmaße der Schaltbereiche 1, H, 3 gehen auf die vereinfachte Darstellung zurück. In der Praxis hängt die Kurvenform der inneren und äußeren Hysteresebereichgrenzflächen von vielen Parametern ab. Das Gleiche gilt für die anderen Schaltbereiche. Der Ein- schaltbereich 1 wird durch die Grenze A des Einschaltbereichs begrenzt. Die Grenze B trennt den Ausschaltbereich vom Hysteresebereich H.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Sendeleistung als zu ändernder Sendeparameter verwendet. Es ist beispielsweise eine stufenartige Änderung oder auch eine kontinuierliche Änderung der Sendeleistung möglich. Des Weiteren kann von einer kontinuierlichen Änderung ausgegangen werden. Dies bedeutet, dass sich der Wirkbereich in Abhängigkeit von der Sendeleistung kontinuierlich verkleinert und vergrößert. In diesem Zusammenhang ist wichtig, dass sich der Wirkbereich bis in den Ausschaltbereich 3 erstrecken kann.

Abschirmende Elemente im Wirkbereich wirken sich meist auf die tatsächliche Form des Wirkbereichs aus und behindern meist eine klare Definition, insbesondere eine klare Abgrenzung, der Ein- und Ausschaltbereiche. Dennoch ist eine anwendungsfreundliche Formung des Wirkbereichs denkbar. Allerdings sind abschirmende Elemente im Wirkbereich insofern hinderlich, als dass eine erfindungsgemäße Regelung eines Sendeparameters nicht erzielt werden kann. Auf eine Sendung eines Sensors S oder Signalgebers Gl, G2 würde eine Abschirmung zwar Einfluss nehmen, allerdings wäre eine Regelung der Sen- düng mittels des abschirmenden Elementes aufwändig, da eine mechanische Bewegung desselben realisiert werden müsste.

Das berührungslose Schaltsystem weist zwei Signalgeber Gl und G2 auf. Der erste Signalgeber Gl befindet sich zu Beginn sei- ner Bewegung innerhalb des Einschaltbereichs 1. Der Signalgeber Gl ist im Einschaltbereich 1 detektiert worden. Das System befindet sich im Einschaltzustand. Während der Bewegung passiert der Signalgeber Gl den Hysteresebereich H, wobei sich der Schaltzustand des Systems nicht ändert. Erst beim Passieren der Grenze B des Ausschaltbereichs 3 detektiert das

System ein sicheres Verlassen des Einschaltbereichs 1 und ändert den Schaltzustand. In entsprechender Weise funktioniert die Schaltzustandsänderung bei einem Einschaltvorgang. Bei- spielsweise könnte der Signalgeber G2, der sich im Ausschaltbereich 3 befindet, auf den Sensor S zuwandern. Der Schaltzustand des Schaltsystems ändert sich beim Passieren der Grenze B des Ausschaltbereichs 3 nicht . Erst beim Eintritt in den Einschaltbereich 1 über die Grenze A findet eine Schaltzustandsanderung statt .

Das berührungslose Schaltsystem kann hierbei für nur einen ersten Signalgeber Gl oder nur für einen zweiten Signalgeber G2 oder für beide Signalgeber Gl, G2 vorgesehen sein. Ist das Schaltsystem nur für einen Signalgeber vorgesehen, so weist dieses zwei mögliche Schaltzustände auf, in Abhängigkeit davon, ob sich der Signalgeber im Einschaltbereich 1 oder im Ausschaltbereich 3 zuletzt aufgehalten hat. Ist das Schalt- System für zwei Signalgeber ausgelegt, so können insgesamt vier unterschiedliche Schaltzustände vorgesehen werden. Die Anzahl der Schaltzustände ändert sich entsprechend mit der Anzahl der Signalgeber.

Der Hysteresebereich H ist dafür vorgesehen, eine sichere De- tektion der Signalgeber Gl, G2 zu gewährleisten, um somit sicherzustellen, dass eine gesicherte Schaltzustandsänderung vollziehbar ist. Die Breite des Hysteresebereichs H kann hierbei als Maßstab für eine sichere betriebsgemäße Schaltzu- Standsänderung verwendet werden. Um die Detektionssicherheit zu erhöhen, würde man eine große Breite vorsehen. Vorteilhafterweise lässt sich der Hysteresebereich H in weiten Grenzen einstellen.

FIG 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des ersten Anwendungsbeispiels zur Detektion eines Signalgebereintritts. Das in der vorangegangenen Figur gezeigte berührungslose Schaltsystem kann sowohl durch eine kontinuierliche Änderung der Sendeleistung als auch durch eine stufenartige Änderung der Sendeleistung betrieben werden. Besonders ergonomisch erweist sich eine zweistufige Abfrage seitens des Sensors S. Der Vorteil einer zweistufigen Abfrage ist die einfache Implementierbarkeit und Einfachheit des Systems . Der Sensor S hat hierbei die Mög- lichkeit, eine Anfrage an den Signalgeber G2 mit entweder einer hohen Leistung Ll oder einer niedrigen Leistung L2 auszusenden. Fragt der Sensor S mit der Leistung Ll an, so ist es möglich den Signalgeber G2 bis zur Grenze B des Ausschaltbe- reichs 3 zu detektieren. Verwendet der Sensor S hingegen die geringere Leistung L2, so ist es nur möglich, Signalgeber abzufragen, die sich innerhalb der Grenze A des Einschaltbereichs 1 befinden.

Zu Beginn eines Signalgebereintritts befindet sich der Sensor S in Wartestellung, wobei dieser in regelmäßigen Abständen mit der Leistung Ll sendet. Dies wird auch im Flussdiagramm der FIG 2 dargestellt. Die rechteckigen Kästchen des Flussdiagramms beinhalten eine Aktion des Sensors S, wohingegen die rautenförmigen Kästchen eine Abfrage einer Bedingung symbolisieren sollen. Die Abfragen haben jeweils zwei mögliche Ergebnisse, wobei die Bejahung einer Aktion mit einem Haken angedeutet und die Verneinung derselben durch das Durchstreichen des jeweiligen Bezeichners symbolisiert ist.

Das zu oberst gezeigte, rechteckige Kästchen symbolisiert den Sensor S, wobei zuletzt die Schutzfunktion SF gesperrt wurde, folglich ist der Bezeichner der Schutzfunktion diagonal durchgestrichen. Das nächste rechteckige Kästchen des Fluss- diagramms symbolisiert die Anfrage des Sensors S an den Signalgeber G2 mit der hohen Leistung Ll. Anschließend prüft das Schaltsystem in einer Abfrage, ob es eine Antwort A vom Signalgeber G2 in der gewünschten Art und Weise (z.B. fehlerfrei) erhalten hat. Hat das Schaltsystem vom Signalgeber G2 keine oder keine genügende Antwort A erhalten, so sendet der Sensor S nochmals eine Anfrage mit der hohen Leistung Ll . Dies geschieht so lange, bis eine zufrieden stellende Antwort A empfangen wird. In diesem Zustand des SchaltSystems steht fest, dass sich der Signalgeber G2 im Ausschaltbereich 3 be- findet.

Wird eine Antwort A in der gewünschten Art und Weise empfangen, so befindet sich der Signalgeber G2 bereits entweder im Hysteresebereich H oder im Einschaltbereich 1. Um zu entscheiden, in welchem der beiden Bereiche sich der Signalgeber G2 aufhält, fährt der Sensor S wie folgt fort:

Der Sensor S startet eine Anfrage bei niedriger Leistung L2 an den Signalgeber G2. Anschließend findet eine Abfrage statt, ob eine zufrieden stellende Antwort A des Signalgebers G2 empfangen wurde. Wurde die Antwort A in der gewünschten Art und Weise erhalten, so reagiert das Schaltsystem im un- tersten, rechteckigen Kästchen mit der Freischaltung der Sicherheitsfunktion SF und der Ausschaltung der Hystereseanzeige HA. Wird hingegen keine Antwort A in der gewünschten Art und Weise erhalten, findet eine weitere Abfrage statt . Die Bedingung NA bedeutet, eine n-fache Abfrage, wobei n ein vom Benutzer wählbarer Parameter darstellt. In der dritten Abfrage prüft das Schaltsystem, ob eine Antwort zum n-ten Mal nicht empfangen wurde. Ist das nicht der Fall, steht fest, dass sich der Signalgeber G2 nicht im Einschaltbereich 1 befinden kann, und sich nur noch in Hysteresebereich H aufhal- ten kann. Folglich schaltet das SchaltSystem die Hystereseanzeige HA ein. Anschließend sendet es abermals eine Anfrage mit niedriger Leistung L2 an den Signalgeber G2 , um weiterhin sicherzustellen, dass ein möglicher Eintritt in den Einschaltbereich 1 detektiert werden kann. Wird die dritte Ab- frage der Bedingungen NA zum n-ten Mal ohne zufriedenstellende Antwort A abgefragt, so beginnt das Schaltsystem wieder von neuem mit der höheren Leistung Ll abzufragen. Damit wird erreicht, dass bei der möglichen Rückbewegung des Signalgebers G2 in den Ausschaltbereich 3 das System wieder in den Ausgangszustand versetzt wird.

FIG 3 zeigt ein Ablaufdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels zur Detektion eines Signalgeberaustritts. Da im gezeigten Flussdiagramm das Verlassen eines Signalsgebers Gl veranschaulicht werden soll, muss man von der frei geschalteten Sicherheitsfunktion SF ausgehen. Dies bedeutet, dass der Signalgeber Gl sich innerhalb des Einschaltbereichs 1 befindet und auch bereits detektiert wurde. Als erstes fragt der Sensor S bei dem Signalgeber Gl mit der geringen Sendeleistung L2 an. In der anschließenden Abfrage wird die Antwort A überprüft und für den Fall, dass die Antwort A zufrieden stellend ist, wird im nächsten Schritt nochmals mit der nied- rigen Leistung L2 abgefragt, um ein mögliches Verlassen des Einschaltbereichs 1 durch den Signalgeber Gl zu detektieren. Wird die Antwort A nicht wunschgemäß erhalten, so muss sich der Signalgeber Gl bereits mindestens im Hysteresebereich H befinden, weshalb das Schaltsystem die Hystereseanzeige HA einschaltet. Anschließend geht der Sensor S dazu über, mit der hohen Leistung Ll den Signalgeber Gl abzufragen. Erhält der Sensor S keine befriedigende Antwort A, so schaltet das Schaltsystem die Hystereseanzeige HA aus und blockiert die Sicherheitsfunktion SF. Dies bedeutet, dass der Signalgeber Gl sich in den Ausschaltbereich 3 begeben hat und das System diesen nicht mehr abfragen kann. An dieser Stelle könnte das Schaltsystem zur Verfahrensweise des Flussdiagramms aus FIG 2, also die Überwachung eines möglichen Signalgebereintritts, überwechseln. Erhält der Sensor S nach der Anfrage mit der hohen Leistung Ll eine zufrieden stellende Antwort A, so ist sicher, dass sich der Signalgeber Gl im Hysteresebereich H befindet.

Folglich fragt der Sensor S nochmals routinemäßig mit der niedrigen Leistung L2 ab. Wird eine zufrieden stellende Antwort A empfangen, so schaltet das Schaltsystem die Hystereseanzeige HA aus und fragt weiterhin mit der niedrigen Leistung L2 an. Dies bedeutet, dass der Signalgeber Gl wieder in den Einschaltbereich 1 zurückgefunden hat und nur noch über- wacht werden muss. Ist die Antwort nicht zufrieden stellend, so ist nicht sicher, ob der Signalgeber Gl möglicherweise wieder im Hysteresebereich H zu suchen ist. Folglich beginnt das Schaltsystem nochmals mit einer Anfrage der hohen Sendeleistung Ll an den Signalgeber Gl und die Hystereseanzeige HA bleibt aktiv.

FIG 4 zeigt ein berührungsloses Schaltsystem eines zweiten Ausführungsbeispiels mit ringförmigem Einschaltbereich 1. Dieses Ausführungsbeispiel weist zudem zwei Ausschaltbereiche 3 und zwei Hysteresebereiche Hl, H2 auf. In der Praxis ist es oft von Nutzen, wenn ein Signalgeber nicht direkt auf der Sensorbezugsfläche W aufgebracht werden kann, mit einer Ver- wendung eines zusätzlichen Ausschaltbereiches 3 den Positi- ons- oder Sicherheitsschalter manipulationssicherer zu machen.

Ähnlich wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel findet ein Einschaltvorgang statt, falls ein Signalgeber Gl, G2 entweder die Grenze B2 oder die Grenze Al in Richtung des Einschaltbereichs 1 passiert. Umgekehrt findet ein Ausschaltvorgang statt, falls die Grenze Bl oder A2 in Richtung des jeweiligen Ausschaltbereichs 3 passiert werden. Durch die Wahl dieser Grenzen Al, A2 , Bl, B2 können beide Hysteresebereiche Hl, H2 unabhängig voneinander im Umfang gewählt werden. Die Ablauf- Prozeduren beim Signalgeberein- bzw. -austritt ähneln denen aus FIG 2 und 3.

Eine nahezu beliebige Verwendungsmöglichkeit von multiplen

Hysterebereichen ist somit möglich geworden. Jeder Radius innerhalb des maximal möglichen Wirkbereiches ist somit einem Wert des Sendeparameters, hier der Sendeleistung, zuzuordnen. In der gleichen Weise, wie die unterschiedlichen Schaltberei- che eingeteilt sind, so ist auch die Sendeleistung als Sendeparameter einteilbar. Des Weiteren können Intervalle des Sendeparameters den jeweiligen Schaltbereichen zugeordnet werden. Dies bedeutet, dass sich die Hysteresebereiche Hl, H2 bzw. die Ausschaltbereiche 3 und der Einschaltbereich 1 in weiten Grenzen einstellen lassen. Es können beliebig viele

Einschaltbereiche 1 und Ausschaltbereiche 3 definiert werden und das Eintreten eines Signalgebers in die jeweiligen Bereiche ist anzeigbar. Folglich erweist sich das System als extrem flexibel und vielseitig anwendbar.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schaltbereichskontrolle eines berührungslosen Schaltsystems mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einem Signalgeber, wobei der Signalgeber auf eine vom Sensor gesendete Anfrage hin Daten sendet. Eine äußerst flexible und praktikable Schaltbereichskontrolle wird dadurch erreicht, indem eine Änderung mindestens eines Systemparameters des Schaltsystems mindestens eine erste Information zur Position des Signalgebers ableitet. Das Verfahren stellt eine kostengünstige Möglichkeit der Schaltbereichskontrolle dar, die Optionen für die Definition und Einteilung der Einschalt-, Ausschalt- und Hysteresebereiche aufweist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Schaltbereichskontrolle eines berührungslosen Schaltsystems mit wenigstens einem Sensor (S) und wenigs- tens einem Signalgeber (Gl, G2) , wobei der Sensor (S) Daten vom Signalgeber (Gl, G2) empfängt, da du r c h ge k e nn z e i c hne t , da s s durch eine Änderung mindestens eines Sendeparameters des Schaltsystems mindestens eine erste Information zur Position des Signalgebers (Gl, G2) ab- geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch eine mehrfache Änderung des Sendeparameters des Sensors (S) mindestens eine zweite Information zur Bewegung des Signalgebers (Gl, G2) ab- geleitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mindestens ein Signalgeber (Gl, G2) und/oder der Sensor (S) an einem bewegbaren oder mobilen Träger angebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Änderung des Sendeparameters stufenartig, andauernd oder regelmäßig erfolgt .

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Änderung des Sendeparameters des Sensors (S) die flächenmäßigen Ausmaße mindestens eines Schaltbereichs (1, 3, Hl, H2 , H), insbesondere eines Einschaltbereichs (1), eines Ausschaltbereichs (3) oder eines Hysteresebereichs (Hl, H2, H), abgebildet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schaltvorgang ausgelöst wird, falls der Signalgeber (Gl, G2) in den Einschaltbereich (1) eintritt oder der Einschalt- bereich (1) über die Position des Signalgebers (Gl, G2) erstreckt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausschaltung erfolgt, falls der Signalgeber (Gl, G2) in den Ausschaltbereich (3) eintritt oder der Ausschaltbereich

(3) über die Position des Signalgebers (Gl, G2) erstreckt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Einschaltbereich (1) und dem Ausschaltbereich (3) ein Hysteresebereich (Hl, H2, H) liegt, in dem kein Schaltvorgang ausgelöst wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (S) den Schaltvorgang, insbesondere ein Einschalten oder ein Ausschalten, auslöst.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sendeparameter des Sensors (S) eine Sendeleistung, eine Empfangsempfindlichkeit, eine Reichweite oder eine Modulation ist .

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch eine zweite Änderung mindestens eines Sendeparameters eines zweiten Sensors mindestens eine dritte Information zur Position des Signalgebers (Gl, G2) abgeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schaltvorgang des Schaltsystems auf die erste Information in Kombination mit der dritten Information hin ausgelöst wird.

13. Sensor (S) für ein berührungsloses Schaltsystem, das wenigstens einen Signalgeber (Gl, G2) aufweist, wobei der Sensor (S) zum Datenempfang vom Signalgeber (Gl, G2) vorgesehen ist, d a du r c h g e ke nn z e i c hn e t , da s s der Sensor (S) mittels einer Änderung mindestens eines Sendepara- meters zur Ableitung mindestens einer ersten Information zur Position des Signalgebers (Gl, G2) vorgesehen ist.

14. Sensor (S) nach Anspruch 13, wobei der Sensor (S) mittels einer mehrfachen Änderung mindestens eines Sendeparameters zur Ableitung mindestens einer zweiten Information zur Bewegung des Signalgebers (Gl, G2) vorgesehen ist.

15. Sensor (S) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Änderung des Sendeparameters des Sensors (S) eine stufenartige, andauernde oder regelmäßige Änderung ist.

16. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei flächenmäßige Ausmaße mindestens eines Schaltbereichs (1, 3, H, Hl, H2) des Sensors (S) , insbesondere eines Einschaltbereichs (1) , eines Ausschaltbereichs (3) oder eines Hysteresebereichs (Hl, H2, H) , durch die Änderung des Sendeparameters des Sen- sors (S) abbildbar sind.

17. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei ein Einschaltvorgang beim Eintritt des Signalgebers (Gl, G2) in den Einschaltbereich (1) und/oder bei der Erstreckung des Einschaltbereichs (1) über die Position des Signalgebers (Gl,

G2) hinaus auslösbar ist.

18. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei ein AussehaltVorgang beim Eintritt des Signalgebers (Gl, G2) in den Ausschaltbereich (3) und/oder bei der Erstreckung des

Ausschaltbereichs (3) über die Position des Signalgebers (Gl, G2) hinaus auslösbar ist.

19. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei kein Schaltvorgang beim Eintritt des Signalgebers (Gl, G2) in den

Hysteresebereich (Hl, H2, H) und/oder bei der Erstreckung des Hysteresebereichs (Hl, H2, H) über die Position des Signalgebers (Gl, G2) hinaus auslösbar ist.

20. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Sensor (S) den Schaltvorgang, insbesondere den Einschaltvorgang oder den AusschaltVorgang, auslöst.

21. Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei der Sendeparameter des Sensors (S) eine Sendeleistung, eine Empfangsempfindlichkeit, eine Reichweite oder eine Modulation ist .

22. Berührungsloses Schaltsystem mit wenigstens einem Signalgeber (Gl, G2) und wenigstens einem Sensor (S) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der Sensor (S) zum Datenempfang vom Signalgeber (Gl, G2) vorgesehen ist, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das berührungslose

Schaltsystem mittels einer ersten Änderung mindestens eines Sendeparameters zur Ableitung mindestens einer ersten Information zur Position des Signalgebers (Gl, G2) vorgesehen ist.

23. Berührungsloses Schaltsystem nach Anspruch 22, wobei durch eine mehrfache, erste Änderung des Sendeparameters des Sensors (S) mindestens eine zweite Information zur Bewegung des Signalgebers (Gl, G2) ableitbar ist.

24. Berührungsloses Schaltsystem nach einem der Ansprüche 22 oder 23, wobei durch eine zweite Änderung mindestens eines Sendeparameters eines zweiten Sensors mindestens eine dritte Information zur Position und/oder Bewegung des Signalgebers (Gl, G2) ableitbar ist.

25. Berührungsloses Schaltsystem nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei ein Schaltvorgang, insbesondere ein Einschaltvorgang oder ein Ausschaltvorgang, des Schaltsystems auf die erste Information, zweite Information, dritte Information und/oder einer Kombination dieser Informationen hin auslösbar ist .