DE1084815B

DE1084815B - Approach stimulator

Info

Publication number: DE1084815B
Application number: DEL26368A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Georg Preuschoff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-12-05
Filing date: 1956-12-05
Publication date: 1960-07-07

Description

Annäherungsimpulsgeber Annäherungsschalter sind solche Schalterausführungen bei denen innerhalb begrenzter Entfernung die Änderung des Ortes eines Gegenstandes einen Schaltimpuls auslöst, ohne daß dabei eine mechanische Berührung stattfindet.Proximity pulse generator proximity switches are such switch designs where the change in the location of an object within a limited distance triggers a switching pulse without any mechanical contact taking place.

Die Kopplung des ortsveränderlichen Gegenstandes mit dem Schalter erfolgt in bekannter Weise allgemein über magnetische oder elektrische Felder. The coupling of the portable object with the switch takes place in a known manner generally via magnetic or electric fields.

Annäherungsschalter finden beispielsweise Verwendung bei Eisenbahn-Signalanlagen, bei Zähleinrichtungen, bei der Einbruchssicherung, bei der Fernmeldung, als Schachtschalter in Bergwerken usw. Proximity switches are used, for example, in railway signal systems, for counting devices, for burglar protection, for remote reporting, as a shaft switch in mines etc.

Es sind Annäherungsschalter bekannt, die mit magnetischen oder mit elektrischen Feldern arbeiten. Die mit elektrischen Feldern arbeitenden kapazitiven Geräte erzeugen Kapazitätsänderungen, durch welche eine Oszillatorfrequenz cvO geändert wird. Daher bedingt das Verfahren für jeden Schalter einen zusätzlichen Oszillator. There are proximity switches known with magnetic or with electric fields work. The capacitive ones that work with electric fields Devices generate changes in capacitance which change an oscillator frequency cvO will. The method therefore requires an additional oscillator for each switch.

Die Gefahr der Störeinflüsse ist somit groß, so daß in - Anlagen, die industriegerecht für rauhen Betrieb gebaut sein müssen, kapazitive Annäherungsschalter - der vorgenannten Art nicht zweckmäßig sind. The risk of interference is therefore great, so that in - systems, Capacitive proximity switches that have to be built to meet industrial requirements for rough operation - of the aforementioned type are not appropriate.

Die mit magnetischen Feldern arbeitenden induktiven Geräte beruhen auf der Änderung des magnetischen Flusses 0, d. h. auf dem Differentialquotienten d zu bei dt zeitlicher Änderung oder dç P bei Wegänderung. dz Es muß somit eine hinreichende Größenänderung vorausgesetzt werden, die bei Vorgängen, die auch langsamer verlaufen, nicht stets gegeben ist. So können beispielsweise Förderkörbe in Bergwerken auch so stark verlangsamt fahren, daß die Fluß änderung im Meßfühler nicht groß genug ist. The inductive devices working with magnetic fields are based on the change in magnetic flux 0, i.e. H. on the differential quotient d zu with dt temporal change or dç P with path change. dz So there must be a Sufficient resizing is required for operations that are also slower run away, is not always given. For example, conveyor baskets in mines also slow down so much that the flow change in the sensor is not great is enough.

Oft werden auch Streufeldtransformatoren verwendet. Stray field transformers are also often used.

Bei Annäherung ändert sich der magnetische Fluß 0. When approaching, the magnetic flux 0 changes.

Diese Flußänderung bewirkt die Änderung der Transformatorenausgangsspannung. Hierbei sind die benötigten Spannungen groß und in explosionsgefährdeter Umgebung oft unerwünscht, oder aber es müssen umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. This change in flux causes the transformer output voltage to change. The voltages required here are high and in an explosive environment often undesirable, or extensive security measures have to be taken will.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Anordnung zum Erzeugen eines Steuerspannungsimpulses bei Annäherung eines das Feld eines Luftkondensators verändernden Körpers, wobei der Kondensator der Teil eines verstimmbaren Schwingungskreises ist. Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Schwingungskreis durch eine feste Grundfrequenz dauernd erregt ist. The present invention now relates to an arrangement for generating of a control voltage pulse when approaching the field of an air condenser changing body, the capacitor being part of a detunable oscillation circuit is. To avoid the disadvantages outlined, it is proposed according to the invention that that the oscillating circuit is constantly excited by a fixed base frequency.

Der vorgeschlagene Schalter arbeitet als abstimmbarer Hochfrequenzdedektor. Die Abstimmung erfolgt hierbei durch Änderung der elektrischen Kreisgrößen durch die zu messende Annäherung eines Gegenstandes. Die Ausgangsspannung U des Kreises ist somit unabhängig von der Geschwindigkeit der Annäherung. Außerdem können besonders im Bergwerksbetrieb die verwendeten Spannungen und Ströme so gewählt werden, daß auf weitere Sicherheitsmaßnahmen verzichtet werden kann. The proposed switch works as a tunable high frequency detector. The coordination takes place here by changing the electrical circuit sizes the approximation of an object to be measured. The output voltage U of the circuit is therefore independent of the speed of the approach. aside from that can especially In mining operations, the voltages and currents used are chosen so that further security measures can be dispensed with.

Die Figuren erläutern den Gegenstand der Erfindung. The figures explain the subject matter of the invention.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsform des Tastkörpers dar, der jedoch auch eine aus Induktivitäten und Kapazitäten bestehende andere Zusammenschaltung haben kann; Fig. 2 zeigt die nach außen herausgeführten Kondensatorplatten der beiden Kondensatoren 3 und 4 der Fig. 1; Fig. 3 zeigt die Kennlinie des Diskriminatorkreises; Fig. 4 und 5 zeigen den Vorgang der Verstimmung des Kreises bei Annäherung; Fig. 6 zeigt als Beispiel die Anwendung des Annäherungsschalters gemäß der Erfindung als Schachtschalter im Förderbetrieb eines Bergwerkes. Fig. 1 shows an embodiment of the probe body, which, however also another interconnection consisting of inductances and capacitances may have; Fig. 2 shows the outwardly led out capacitor plates of the two Capacitors 3 and 4 of Figure 1; Fig. 3 shows the characteristic of the discriminator circuit; 4 and 5 show the process of detuning the circle on approach; Fig. 6 shows as an example the application of the proximity switch according to the invention as a shaft switch in the production operation of a mine.

Die Kondensatoren 3 und 4 sind Festkondensatoren, von denen jeweils eine oder beide Platten von außen über das Kondensatorfeld elektrisch beeinflußt werden können. Der Diskriminatorkreis ist in der üblichen Form abgestimmt, wobei durch die beiden Kapazitäten 3 und 4 zwei verschiedene Frequenzen erzielt werden, die symmetrisch zu der Betriebsfrequenz co,' liegen. Die Betriebsfrequenz des Diskriminatorkreises o,' ist größer als die Grundfrequenz coO, die in 1 eingespeist wird. Durch Annäherung eines metallischen Körpers an die beeinflußbaren Platten der Kondensatoren 3 und 4 wird der Kreis verstimmt. Dabei vergrößert sich die Kapazität, und die Betriebsfrequenz co,' des Diskriminatorkreises wird kleiner. Capacitors 3 and 4 are fixed capacitors, each of which one or both plates electrically influenced from the outside via the capacitor field can be. The discriminator circle is matched in the usual way, whereby two different frequencies can be achieved through the two capacities 3 and 4, which are symmetrical to the operating frequency co, '. The operating frequency of the discriminator circuit o, 'is greater than the fundamental frequency coO, which is fed into FIG. By approach a metallic body to the influenceable plates of the capacitors 3 and 4 the circle is detuned. This increases the capacity and the operating frequency co, 'of the discriminator circle is getting smaller.

Sie überschreitet dabei die fest eingespeiste Frequenz w0.In doing so, it exceeds the permanently fed frequency w0.

Beim Übergang der Diskriminatorfrequenz über die Festfrequenz w0 wird die Abstimmkurve des Diskriminatorkreises durchlaufen, so daß nach erfolgter Gleichrichtung durch die Gleichrichter 5 und 6 an den Ausgangsklemmen des Kreises bei 7 die entsprechenden Spannungen U auftreten. Bei Entfernung des metallischen Körpers von den Kapazitäten 3 und 4 verläuft der Vorgang in umgekehrter Richtung, so daß die ursprüngliche Frequenz w0, des Diskriminatorkreises wieder erreicht wird.When the discriminator frequency changes over the fixed frequency w0 becomes run through the tuning curve of the discriminator circuit, so that after rectification has taken place by the rectifiers 5 and 6 at the output terminals of the circuit at 7 the corresponding Voltages U occur. When the metallic body is removed from the capacitors 3 and 4, the process is reversed, so that the original frequency w0, of the discriminator circle is reached again.

Fig. 2 zeigt die konstruktive Ausführung der beiden Schwingkreiskondensatoren 3 und 4 der Schaltung des Diskriminators nach Fig. 1. 8 und 9 sind jeweils die eine Elektrode des Kondensators. Die jeweilige Gegenelektrode ist mit 10 und 11 bezeichnet. Diese letztgenannten Gegenelektroden haben einen nach außen geführten Ansatz, der von außen beeinflußbar ist, wenn ein Metallstück in deren Nähe kommt. Es wäre auch möglich, das Kondensatorfeld durch ein Dielektrikum beeinflussen zu lassen. Fig. 2 shows the structural design of the two resonant circuit capacitors 3 and 4 of the circuit of the discriminator of Fig. 1. 8 and 9 are each the one Electrode of the capacitor. The respective counter electrode is designated by 10 and 11. These last-mentioned counter electrodes have an outward approach, the can be influenced from the outside when a piece of metal comes near them. It would also be possible to have the capacitor field influenced by a dielectric.

Fig. 3 zeigt die Kennlinie des Diskriminatorkreises. ovo0' ist die Betriebsfrequenz des Diskriminatorkreises, wobei die Frequenzen (zog0' t Sev) und (w0, - w) die Verstimmung der beiden Diskriminatorspulen durch die Kapazitäten 3 und 4 darstellen. Fig. 3 shows the characteristic of the discriminator circuit. ovo0 'is the Operating frequency of the discriminator circuit, where the frequencies (pulled0 't Sev) and (w0, - w) the detuning of the two discriminator coils by the capacitances 3 and 4 represent.

Die Fig. 4 zeigt die Lage der Kurve zu der Grundfrequenz m0, wenn kein das Feld der Kondensatoren beeinflussendes Gut in der Nähe ist. Der Kreis ist hierbei auf die Frequenzo,' abgestimmt. Diese Frequenz ist größer als die Grundfrequenz zog0. Wird nun das Feld der Kondensatoren 3 und 4, wie es Fig. 5 zeigt, von außen durch Annäherung eines vorzugsweise metallischen Gutes beeinflußt, so verstimmt sich der Diskriminatorkreis von der Frequenz cvO' auf o)O". Diese Frequenz co," ist nun kleiner als die Festfrequenz ovo0. 4 shows the position of the curve in relation to the fundamental frequency m0, if there is no material in the vicinity that would influence the field of the capacitors. The circle is tuned to the frequency. This frequency is greater than the basic frequency drew0. If now the field of capacitors 3 and 4, as shown in FIG. 5, from the outside influenced by the approach of a preferably metallic good, so out of tune the discriminator circuit moves from frequency cvO 'to o) O ". This frequency co," is now less than the fixed frequency ovo0.

Diese Anordnung kann Anwendung finden bei jedem Körper, der das elektrische Feld eines Kondensators beeinflussen kann. This arrangement can be applied to any body that has the electrical Can influence the field of a capacitor.

In Fig. 6 ist 12 das Hochfrequenzkabel, an dem die Annäherungsschalter 13 angebracht sind. Über das Hochfrequenzkabel wird durch den Hochfrequenzgenerator 14 den einzelnen Annäherungsschaltern die Frequenz o, zugeführt. Die Annäherungsschalter 13 sind auf die Frequenz ovo', die größer als COo ist, abgestimmt. In Fig. 6, 12 is the radio frequency cable on which the proximity switches 13 are attached. The high-frequency generator is used via the high-frequency cable 14 the frequency o, supplied to the individual proximity switches. The proximity switches 13 are tuned to the frequency ovo ', which is greater than COo.

Durch diese Verstimmung der Annäherungsschalter 13 gegenüber der vom Hochfrequenzgenerator 14 gelieferten Frequenz tritt an den Annäherungsschaltern keine Ausgangsspannung auf. Wird ein Annäherungsschalter durch Annäherung eines das Feld der Kondensatoren beeinflussenden Körpers verstimmt, so wird dabei durch diese Frequenzänderung die Frequenz, des Hochfrequenzgenerators überlaufen. Dadurch wird von dem betreffenden Annäherungsschalter eine Ausgangsspannung geliefert. Diese als Gleichspannung auftretende Ausgangsspannung kann über dasselbe Hochfrequenzkabel zurückgeleitet und für Steuer- und Regelungszwecke verwandt werden. So kann bei dem vorliegenden Beispiel der Haspelmotor 18 über einen elektronischen Schalter 17 beeinflußt werden. Alle dabei auftretenden Spannungen können hierbei unterhalb bestimmter, durch Sicherheitsbestimmungen gegebener Größen liegen, so daß gerade in explosionsgefährdeten Anlagen die Verwendung des Annäherungsschalters gemäß der Erfindung zweckmäßig ist.By this detuning the proximity switch 13 compared to the from High frequency generator 14 supplied frequency occurs at the proximity switches no output voltage. Becomes a proximity switch by approaching a the field of the capacitors influencing body is detuned, so it is by these Frequency change the frequency of the high frequency generator overflow. This will an output voltage is supplied by the relevant proximity switch. These Output voltage occurring as direct voltage can be transmitted via the same high-frequency cable can be returned and used for control and regulation purposes. So can In the present example the reel motor 18 via an electronic switch 17 can be influenced. All of the tensions that occur can be below certain sizes given by safety regulations, so that straight the use of the proximity switch in accordance with the Invention is appropriate.

PATENTANSPROCHE: 1. Anordnung zum Erzeugen eines Steuerspannungsimpulses bei Annäherung eines das Feld eines Luftkondensators verändernden Körpers, wobei der Kondensator der Teil eines verstimmbaren Schwingungskreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis durch eine feste Grundfrequenz dauernd erregt ist. PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for generating a control voltage pulse when approaching a body changing the field of an air condenser, wherein the capacitor is part of a detunable oscillation circuit, characterized in that, that the oscillating circuit is constantly excited by a fixed base frequency.

Claims

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that each combines two oscillation circuits to form a known discriminator circuit are where the rectified terminals are voltages of the two oscillating circuits are switched against each other.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that one capacitor plate or both capacitor plates, preferably to the plate plane bent at right angles and parts of the surface of the plates in such a way out of the capacitor arrangement are led out that the field of the capacitor can be influenced without contact can.

Publications considered: Nentwig-Geffken-Richter: Die Glow tubes in technology, Berlin, 1939, p. 71 and Fig. 78, 79.