DE2036836A1

DE2036836A1 - Electronic, contactless switching device

Info

Publication number: DE2036836A1
Application number: DE19702036836
Authority: DE
Inventors: Robert 8990 Lindau Buck
Original assignee: Ifm & Co KG GmbH
Current assignee: Ifm & Co KG GmbH
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-02-10

Description

Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät Die Erfindung betrifft ein elektronisches, beruhrungslos arbeitendes Schaltgerät, das über insgesamt zwei Anschlußleitungen einerseits an eine Spannungsquelle und andererseits an einen Verbraucher anschließbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator, einem von dem Oszillator betätigten elektronischen Schalter und einer Speiseschaltung für den Oszillator. Solche Schaltgeräte, die also kontaktlos ausgerührt sind, werden in zunehmendem Maße anstelle von mechanisch betätigten elektrischen Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgerührt sind, in elektrischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Solange bei diesen Schaltgeräten ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, gilt für den Oszillator K V? 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d.h. der Oszillator schwingt. Erreicht das efrt;sprechende Metallteil den vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedampfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktor V, wobei K V < wird, d.h. der Oszillator schwingt nicht mehr. Abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators wird, zumeist über Kippverstärker, ein elektronischer Schalter, z.B. Electronic, contactless switching device The invention relates to an electronic, contactless switching device that has a total of two connection lines on the one hand to a voltage source and on the other hand to one Consumers can be connected, with an oscillator that can be influenced from the outside, a electronic switch operated by the oscillator and a feed circuit for the oscillator. Such switching devices that so made contactless are being used increasingly instead of mechanically operated electrical ones Switching devices with contacts in electrical measuring, control and control loops are used. As long as there is a metal part in these switching devices has not yet reached the specified distance, the following applies to the oscillator K V? 1 with K = feedback factor and V = gain factor of the oscillator, i.e. the oscillator swings. If the speaking metal part reaches the specified distance, then leads the increasing vaporization of the oscillator leads to a reduction in the gain factor V, where K becomes V <, i.e. the oscillator no longer oscillates. Depending on the different states of the oscillator is, mostly via flip-flop amplifier, a electronic switch, e.g.

ein Transistor oder ein Thyristor, betätigt.a transistor or a thyristor operated.

Die bekannten, zuvor beschriebenen elektronischen Schaltgeräte haben sich in der Praxis an sich bewährt, sind Jedoch insoweit nicht frei von Nachteilen, als die Schalthysterese, d.h. die Differenz zwischen dem Abstand des Metallteils, bei dem der elektronische Schalter des Schaltgerätes schließt, und dem Abstand des Metallteils, bei dem der elektronische Schalter des Schaltgerätes wieder dffnet, - oder umgekebt -, unbestimmt, vor allem aber nicht einstellbar ist. Das führt z.B. dazu, daß beim Einsatz solcher Schaltgeräte als Impulsgeber für Zählaufgaben beim Zählen vibrierender Metallteile beim Passieren eines solchen vibrierenden Metallteiles mehrere Zälimpulse abgegeben werden.The known electronic switching devices described above have have proven themselves in practice, but are not free of disadvantages in this respect, as the switching hysteresis, i.e. the difference between the distance between the metal part, in which the electronic switch of the switching device closes, and the distance of the Metal part in which the electronic switch of the switching device opens again, - or umgekebt - is indefinite, but above all not adjustable. This leads e.g. to the fact that the Use of such switching devices as a pulse generator for Counting tasks when counting vibrating metal parts when passing through such a vibrating one Metal part several counting pulses are given.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß auf einfache Weise die Schalthysterese eingestellt werden kann.The invention is therefore based on the object of an electronic, to design contactless switching device of the type described above so that that the switching hysteresis can be set in a simple way.

Das erfindungsgemäße elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgerät, bei dem diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß bei schwingendem Oszillator durch ein von der gleichgerichteten Oszillatorspannung abgeleitetes Rückführungssignal die Verstärkung V des Oszillators erhöht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät wird also letztlich die Ansprechempfindlichkeit erhöht, nachdem ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand einmal erreicht hat, so daß sich auch dann, wenn das entsprechende Metallteil, z.B. weil es vibriert, diesen vorgegebenen Abstand um einen bestimmten Betrag, der kleiner ist als die einstellbare Schalthysterese, überschreitet, der Schaltzustand des Schaltgerätes nicht ändert.The electronic, contactless switching device according to the invention, in which this object is achieved, is characterized in that when oscillating Oscillator by a feedback signal derived from the rectified oscillator voltage the gain V of the oscillator is increased. In the switching device according to the invention so ultimately the responsiveness is increased after a metal part has a has reached the specified distance once, so that even if the corresponding Metal part, e.g. because it vibrates, this specified distance by a certain Amount that is smaller than the adjustable switching hysteresis exceeds the Switching state of the switching device does not change.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Schaltgerät auszugestalten und/oder weiterzubilden. Eine bevorzugte Ausführungsform mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor innerhalb des Oszillators ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitterwiderstand des Transistors die Reihenschaltung aus einem einstellbaren RUckführungswiderstand, einer Diode und der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors parallelgeschaltet ist, dessen Basis von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird und dessen Kollektor im übrigen über einen Kollektorwiderstand an die Spannungsquelle, ggf. unter Zwischenschaltung einer Gleichrichter-Brückenschaltung, angeschlossen ist. Dabei kann der Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit der Diode und dem Rückführungswiderstand dem Emitterwiderstand des zum Oszillator gehörenden Transistors parallelgeschaltet ist, der abschließende Transistor eines zwischen dem Oszillator und dem elektronischen Schalter vorgesehenen Kippverstärkers sein, so daß zur Verwirklichung der erfindungsgerräßen Lehre gegenüber den bekannten elektronischen Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art zusätzlich nur der RUckfUhrungswiderstand und die Diode benötigt werden, das Parallelschalten automatisch in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses letzten Transistors des Kippverstärkers erfolgt.In detail, there are different ways of the invention Design and / or develop switching device. A preferred embodiment with a transistor operated in the emitter circuit within the oscillator characterized in that the emitter resistor of the transistor is connected in series from an adjustable feedback resistor, a diode and the collector-emitter path of a transistor is connected in parallel, its base from the rectified Oscillator voltage is controlled and its collector, moreover, via a collector resistor to the voltage source, if necessary with the interposition of a rectifier bridge circuit, connected. The transistor, whose collector-emitter path is in Series with the diode and the feedback resistor the emitter resistor of the to The transistor belonging to the oscillator is connected in parallel, the final transistor a tilting amplifier provided between the oscillator and the electronic switch be, so that to implement the erfindungsgerräßen teaching compared to the known electronic switching devices of the type described above, only the feedback resistor and the diode are required, depending on the parallel connection automatically takes place from the switching state of this last transistor of the trigger amplifier.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß durch eine äußerst einfache schaltungstechnische Maßnahme das bekannte, eingangs beschriebene elektronische Schaltgerät hinsichtlich seiner Schalthysterese einstellbar geworden ist, so daß Je nach Bedarf eine kleine oder eine große Schalthysterese eingestellt werden kann.The advantages achieved by the invention are summarized therein to see that the well-known, Electronic switching device described above with regard to its switching hysteresis has become adjustable, so that a small or a large switching hysteresis, depending on requirements can be adjusted.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes für einen Weohselstromverbrauoher.In the following the invention is based on only one embodiment illustrative drawing explained in more detail; the only figure shows the circuit diagram an embodiment of a switching device according to the invention for a Weohselstromverbrauoher.

Das in der Figur dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, d.h., es spricht auf ein sich annäherndes, in der Figur nicht dargestelltes Metallteil an, und ist über insgesamt zwei Anschlußleitungen 2,3 einerseits an eine Spannungsquelle 4 und andererseits an einen Verbraucher 5 angeschlossen.The electronic switching device 1 shown in the figure operates contactless, i.e. it speaks to an approaching one that is not shown in the figure Metal part on, and is on a total of two connecting lines 2.3 on the one hand to one Voltage source 4 and, on the other hand, connected to a consumer 5.

In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht das dargestellte elektronische, d.h. kontaktlose Sohalfgert 1 aus einem von außen, nämlich durch das Metallteil, beeinflußbaren, d.h. bedämpfbaren Oszillator 6, einem von dem Oszillator 6 betätigten elektronischen Schalter 7, im dargestellten Ausfthrungsbeispiel einem Thyristor, und einer Speiseschaltung 8 zur Erzeugung der für den Oszillator 6 erforderlichen Hilfsspannung. Zwischen dem Oszillator 6 und dem elektronischen Schalter 7 ist im übrigen noch ein Kippverstärker 9 vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Zustand des Oszillators 6 den elektronischen Schalter 7 durchsohaltet.In its basic structure, the presented electronic, i.e. contactless Sohalfdevert 1 from the outside, namely through the metal part, controllable, i.e. attenuated oscillator 6, one of the oscillator 6 operated electronic switch 7, in the illustrated embodiment a thyristor, and a feed circuit 8 for generating the necessary for the oscillator 6 Auxiliary voltage. Between the oscillator 6 and the electronic switch 7 is im the rest of a tilt amplifier 9 is provided, which depends on the state of the Oscillator 6 through the electronic switch 7.

Der Oszillator 6 des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1 arbeitet im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 10. Im Kollektorkreis des Transistors 10 liegt ein Parallelschwingkreis 11 aus Schwingkreisinduktivität 12 und Schwingkreiskapazität 13, im Emitterkreis des Transistors 10 liegt ein Emitterwiderstand 14 und im Basiskreis des Transistors 10 ist eine Rückkopplungsinduktivität 15 vorgesehen, die einerseits an die Basis des Transistors 10, andererseits an die Verbindungsstelle zweier Widerstände 16,17, die einen Spannungsteiler 18 bilden, angeschlossen ist.The oscillator 6 of the switching device 1 according to the invention operates in illustrated embodiment and according to the preferred teaching of the invention with a In the emitter circuit operated transistor 10. In the collector circuit of the transistor 10 there is a parallel resonant circuit 11 composed of resonant circuit inductance 12 and resonant circuit capacitance 13, in the emitter circuit of the transistor 10 there is an emitter resistor 14 and in the base circuit of the transistor 10, a feedback inductance 15 is provided, on the one hand to the base of the transistor 10, on the other hand to the junction of two resistors 16,17, which form a voltage divider 18, is connected.

Parallel zum Widerstand 16 liegt ein kfberbrilokungskondeesator 19. Die Oszillatorspannung wird am Kollektor des Transistors 10 über einen Koppelkondensator 20 abgegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Transistors 21 gleichgerichtet und durch einen nachfolgenden, als Emitter-Folger geschalteten Transistor 22, in dessen Emitterkreis ein Ladekondensator 23 liegt, geglättet.A braking capacitor 19 is located parallel to the resistor 16. The oscillator voltage is applied to the collector of transistor 10 via a coupling capacitor 20th tapped, by means of a transistor connected as a diode 21 rectified and switched by a subsequent, as an emitter-follower Transistor 22, in the emitter circuit of which there is a charging capacitor 23, is smoothed.

Erfindungsgemäß wird bei schwingendem Oszillator 6 durch ein von der gleichgerichteten Oszillatorspannung abgeleitetes einstellbares Rückführungssignal die Verstärkung V des Oszillators 6 erhöht. Im dargestellten Ausfthrungsbeispiel ist dazu dem Emitterwiderstand 14 des Transistors 10 die Reihenschaltung aus einem einstellbaren Rückführungswiderstand 24, einer Diode 25 und der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 26 parallelgeschaltet, wobei die Basis des Transistors 26 von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird und der Kollektor des Transistors 26 im übrigen über einen Kollektorwiderstand 27 und eine Gleichrichter-Brückenschaltung 28 an die Spannungsquelle 4 angeschlossen ist.According to the invention when the oscillator 6 is oscillating by one of the adjustable feedback signal derived from rectified oscillator voltage the gain V of the oscillator 6 is increased. In the illustrated embodiment for this purpose, the emitter resistor 14 of the transistor 10 is the series circuit of one adjustable feedback resistor 24, a diode 25 and the collector-emitter path of a transistor 26 connected in parallel, the base of the transistor 26 of the rectified oscillator voltage is controlled and the collector of the Transistor 26, moreover, via a collector resistor 27 and a rectifier bridge circuit 28 is connected to the voltage source 4.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes ist folgende: Solange ein Metallteil dem Schaltgerät 1 noch ferner ist als ein vorgegebener Abstand, ist die Bedampfung des Oszillator 6 so gering, daß dieser schwingt. Die gleichgerichtete Oszillatorspannung steuert die Basis des Transistors 26 in der Weise an, daß der Transistor 26 durchgeschaltet ist. Damit liegt die Reihenschaltung aus dem Rückführungswiderstand 24, der Diode 25 und der durchgeschalteten Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 26 parallel zum Emitterwiderstand 14 des Transistors 10, d.h. der wirksame Emitterwiderstand des Transistors 10 ist kleiner als der Emitterwiderstand 14, die Verstärkung V des Oszillators 6 ist größer gegenüber einem Zustand, in dem der Emitterwiderstand 14 der wirksame Emitterwiderstand des Transistors 10 ist.The operation of the electronic switching device according to the invention is as follows: As long as a metal part is further away from switching device 1 than a specified one Distance, is the steaming of the Oscillator 6 so small that this swings. The rectified oscillator voltage controls the base of the transistor 26 in such a way that the transistor 26 is turned on. This is the series connection from the feedback resistor 24, the diode 25 and the collector-emitter path that is connected through of transistor 26 in parallel with emitter resistor 14 of transistor 10, i.e. the effective emitter resistance of transistor 10 is smaller than the emitter resistance 14, the gain V of the oscillator 6 is larger than a state in which the emitter resistance 14 is the effective emitter resistance of the transistor 10.

Unterschreitet nun das Metallteil deri vorgegebenen Abstand zum Schaltgerät 1 so wird die Bedämpftrng des Oszillators 6 so groß, daß er zu schwingen aufhört.If the metal part falls below the specified distance to the switching device 1 the damping of the oscillator 6 is so great that it stops oscillating.

Nunmehr ist der Transistor 26 nicht mehr durchgeschaltet, der Emitterwiderstand 14 ist der wirksame Emitterwiderstand des Transistors 10 und die Verstärkung V des Oszillators 6 ist wieder keiner. Kleinere Verstärkung V des Oszillators 6 bedeutet aber, daß auch K . V des Oszillators 6 kleiner ist, so daß das Schaltgerät 1 eine größere Ansprechempfindlichkeit hat, also auch dann seinen Schaltzustand noch nicht ändert, wenn sich das Metallteil um einen Betrag, der kleiner ist als die durch den Rückführungswiderstand 24 einstellbare Schalthysterese, vom Schaltgerät 1 wieder entfernt.The transistor 26, the emitter resistor, is now no longer switched on 14 is the effective emitter resistance of transistor 10 and the gain V des Oscillator 6 is again not one. Smaller gain V of the oscillator 6 means but that K. V of the oscillator 6 is smaller, so that the switching device 1 a has greater response sensitivity, so even then not yet its switching state changes when that changes Metal part by an amount that is smaller than the switching hysteresis adjustable by the feedback resistor 24, from the switching device 1 removed again.

Claims

Patent claims:

(1) Electronic, non-contact switching device that operates via a total of two connecting lines on the one hand to a voltage source and on the other hand can be connected to a consumer, with an externally influenced oscillator, an electronic switch operated by the oscillator and a feed circuit for the oscillator, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that with oscillating Oscillator (6) by a derived from the rectified oscillator voltage adjustable feedback signal the amplification V of the oscillator (6) is increased.

2. Electronic switching device according to claim 1 in the embodiment with a transistor operated in the emitter circuit within the oscillator, characterized in that the emitter resistor (14) of the transistor (10) the Series connection of an adjustable feedback resistor (24), a diode (25) and the collector-emitter path of a transistor (26) connected in parallel whose base is driven by the rectified oscillator voltage and its collector by the way Collector resistance (27) to the voltage source (4), possibly with the interposition of a rectifier bridge circuit (28) is connected. Blank page