DE1272363B - Electronic proximity switch - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4Ü07VW PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4Ü07VW PATENT OFFICE Int. Cl.:Int. Cl .:
H03kH03k
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche Kl.: 21 al - 36/18 German class: 21 al - 36/18
Nummer: 1272 363Number: 1272 363
Aktenzeichen: P 12 72 363.6-31 (B 88958)File number: P 12 72 363.6-31 (B 88958)
Anmeldetag: 17. September 1966Filing date: September 17, 1966
Auslegetag: 11. Juli 1968Opening day: July 11, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Annäherungsschalter mit einem mit einem ersten Rückkopplungskreis versehenen Oszillator, dessen Schwingverhalten durch Heranführen eines stromleitenden Gegenstands beeinflußbar ist.The invention relates to an electronic proximity switch with a with a first feedback loop provided oscillator, whose oscillation behavior by introducing a conductive object can be influenced.
Aus der französischen Zeitschrift »Electricite«, Januar 1957, S. 21, ist bereits das Prinzip bekannt, einen Oszillator durch Heranführen eines Blechstücks in seinem Schwingverhalten zu beeinflussen: Wird das Blech in die Nähe der Oszillatorspulen gebracht, so wird der Oszillator stark bedämpft und hört auf zu schwingen. Wird dagegen das Blech entfernt, so schwingt der Oszillator, wobei die Amplitude seiner Ausgangsspannung von Größe und Entfernung des Bleches abhängt. Dabei kann diese Amplitude beliebige Zwischenwerte einnehmen, die kontinuierlich durchlaufen werden.From the French magazine "Electricite", January 1957, p. 21, the principle is already known, To influence an oscillator in its vibration behavior by bringing a piece of sheet metal towards it: If the sheet metal is brought close to the oscillator coils, the oscillator is heavily damped and stop vibrating. If, on the other hand, the sheet metal is removed, the oscillator oscillates, with the amplitude its output voltage depends on the size and distance of the sheet. This can Amplitude take arbitrary intermediate values, which are passed through continuously.
Ein solcher bekannter Oszillator ist als Schaltorgan nicht sehr geeignet, denn von einem Schaltorgan, z. B. einem Endschalter, wird ein bistabiles Verhalten (Aus—Ein) verlangt, und hierzu muß zunächst die Ausgangsspannung des bekannten Oszillators gleichgerichtet und dann einem elektronischen Schalter, z. B. einem Schmitt-Trigger, zugeführt werden, der ein bistabiles Verhalten zeigt. Eine solche Einrichtung wird aber durch die Vielzahl der erforderlichen Bauelemente teuer und auch störanfällig. Außerdem muß dieser bekannte Oszillator ziemlich stark rückgekoppelt sein, um ein sicheres Anschwingen zu gewährleisten. Dies bedeutet wiederum, daß eine ziemlich starke Dämpfung notwendig ist, um ihn zu blockieren. Beides erschwert die Auslegung wie auch die praktische Funktion des Oszillators.Such a known oscillator is not very suitable as a switching element, because a switching element, z. B. a limit switch, a bistable behavior (off-on) is required, and this must first the output voltage of the known oscillator is rectified and then an electronic one Switch, e.g. B. a Schmitt trigger, which shows a bistable behavior. Such However, equipment is expensive and prone to failure due to the large number of components required. In addition, this known oscillator must have a fairly strong feedback in order to ensure that it starts to oscillate to ensure. This in turn means that a fairly strong damping is necessary to it to block. Both make the design and the practical function of the oscillator more difficult.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Annäherungsschalter zu schaffen, der bei einer kleinen Zahl von Bauelementen ein bistabiles Schaltverhalten hat. Insbesondere soll dieser Annäherungsschalter sehr schnell schalten, damit er z. B. in elektronischen Zündanlagen für hohe Drehzahlen verwendet werden kann.It is therefore an object of the invention to provide an electronic proximity switch that is used in a small number of components has a bistable switching behavior. In particular, this proximity switch switch very quickly, so that he z. B. in electronic ignition systems for high speeds can be used.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten elektronischen Annäherungsschalter dadurch erreicht, daß die Ausgangsspannung des Oszillators einem Wechselspannungsverstärker zugeführt wird, der erst bei einer vorbestimmten Größe dieser Ausgangsspannung zu verstärken beginnt und daß der Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung dieses Wechselspannungsverstärkers dem Oszillator im Sinn einer Mitkopplung zugeführt wird. Hierdurch erreicht man in sehr einfacher Weise, daß der Oszillator mindestens zwei stabile Schaltzustände hat, nämlich einen ersten Schaltzustand mit hoher Schwin-Elektronischer AnnäherungsschalterAccording to the invention, this is the case with one mentioned at the beginning electronic proximity switch achieved in that the output voltage of the oscillator an AC voltage amplifier is supplied, which only at a predetermined size of this output voltage begins to amplify and that the alternating voltage component of the output voltage of this AC voltage amplifier is fed to the oscillator in the sense of positive feedback. Through this one achieves in a very simple way that the oscillator has at least two stable switching states, namely a first switching state with high Schwin-Electronic proximity switch
Anmelder:Applicant:
Robert Bosch G. m. b. H.,Robert Bosch G. m. B. H.,
7000 Stuttgart, Breitscheidstr. 47000 Stuttgart, Breitscheidstr. 4th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Ing. Richard Schleupen, 7000 Stuttgart - -Dipl.-Ing. Richard Schleupen, 7000 Stuttgart - -
gungsamplitude (stromleitender Gegenstand weit entfernt), bei dem der Wechselspannungsverstärker wirksam ist, und einen zweiten Schaltzustand, bei dem die Schwingungsamplitude entweder kleiner oder gleich Null ist. Bei diesem zweiten Schaltzustand ist die Ausgangsspannung des Oszillators so klein, daß der Wechselspannungsverstärker nicht verstärkt. Steigt die Ausgangsspannung durch Entfernen des stromleitenden Gegenstands an, so springt die Oszillatorspannung innerhalb ganz kurzer Zeit plötzlich auf einen höheren Wert entsprechend dem ersten Schaltzustand, weil der Wechselspannungsverstärker wirksam wird.amplitude (current-conducting object far away) at which the AC voltage amplifier is effective, and a second switching state in which the oscillation amplitude is either smaller or equals zero. In this second switching state, the output voltage of the oscillator is so small that the AC amplifier is not amplifying. If the output voltage increases by removing the electrically conductive object, the oscillator voltage suddenly jumps within a very short time to a higher value corresponding to the first switching state, because the AC voltage amplifier takes effect.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Annäherungsschalter so ausgebildet, daß der als Transistoroszillator ausgebildete Oszillator zur Stabilisierung der Stromverstärkung einen Gegenkopplungswiderstand in seinem Emitterkreis aufweist.According to a further feature of the invention, the proximity switch is designed so that the as Transistor oscillator designed oscillator to stabilize the current gain a negative feedback resistor has in its emitter circuit.
Hierdurch wird die Schalteinrichtung weitgehend temperaturunabhängig und schaltet bei Annäherung eines bestimmten stromleitenden Gegenstands jedesmal dann, wenn dieser Gegenstand einen definierten Abstand von der Schalteinrichtung hat. Eine solche Schalteinrichtung eignet sich also besonders gut für präzise berührungslose Lagesteuerungen, z. B. bei Werkzeugmaschinen.As a result, the switching device is largely independent of temperature and switches when it approaches of a certain electrically conductive object every time that object defines one Distance from the switching device. Such a switching device is particularly suitable for precise non-contact position controls, e.g. B. machine tools.
Weiterhin wird der Annäherungsschalter mit Vorteil so ausgebildet, daß im Wechselspannungsverstärker ein Transistor vorgesehen ist, dessen Leitfähigkeitstyp komplementär zu demjenigen des Oszillatortransistors ist. Man erhält dadurch einen besonders einfachen Aufbau der Schalteinrichtung mit nur zwei Transistoren, wobei gegebenenfalls zum Steuern eines Relais zusätzlich noch ein Leistungstransistor vorgesehen werden kann.Furthermore, the proximity switch is advantageously designed so that in the AC voltage amplifier a transistor is provided whose conductivity type is complementary to that of the oscillator transistor is. This gives a particularly simple construction of the switching device with only two Transistors, with an additional power transistor optionally provided for controlling a relay can be.
Einen besonders einfachen Aufbau des Annäherungsschalters erhält man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß der Wechselspannungsverstärker als Audion geschaltet ist, so daß er bei Erreichen einer bestimmten Amplitude der Ausgangsspannung des Oszillators als GleichrichterA particularly simple structure of the proximity switch is obtained according to a further feature of the invention in that the AC voltage amplifier is switched as an audion, so that when a certain amplitude of the output voltage is reached of the oscillator as a rectifier
809 569/510809 569/510
wirksam wird. Hierdurch entfällt ein besonderer Gleichrichter.takes effect. This eliminates the need for a special rectifier.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigtFurther details and advantageous developments emerge from what is described below and in the drawing illustrated embodiment of the invention. It shows
F i g. 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Annäherungsschalters, F i g. 1 the circuit of a proximity switch according to the invention,
F i g. 2 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltung und Fig. 3 nach Fig. 1,F i g. 2 diagrams to explain how the circuit works and Fig. 3 according to Fig. 1,
F i g. 4 eine Zusatzeinrichtung für einen Zündverteiler, mit der der Schaltzustand des Annäherungsschalters nach F i g. 1 periodisch gesteuert werden kann.F i g. 4 an additional device for an ignition distributor, with which the switching state of the proximity switch according to FIG. 1 can be controlled periodically can.
Der Annäherungsschalter nach Fig. 1 weist drei Transistoren auf, und zwar einen npn-Transistor 10, der zusammen mit zwei Spulen 11, 12 einen Oszillator bildet, ferner einen pnp-Transistor 13, der als Wechselspannungsverstärker mit Ansprechschwelle dient, und einem npn-Leistungstransistor 14 zum Aussteuern eines Relais 15, zu dem in üblicher Weise eine Löschdiode 16 parallel geschaltet ist.The proximity switch according to FIG. 1 has three transistors, namely an npn transistor 10, which forms an oscillator together with two coils 11, 12, also a pnp transistor 13, which as AC voltage amplifier with response threshold is used, and an npn power transistor 14 for Control of a relay 15, to which a quenching diode 16 is connected in parallel in the usual way.
Der Annäherungsschalter nach F i g. 1 wird von einer nicht dargestellten Spannungsquelle mit einer Gleichspannung von beispielsweise 12 V versorgt. An diese Spannungsquelle sind eine im folgenden als Plusleitung bezeichnete Leitung 17 und eine im folgenden als Minusleitung bezeichnete Leitung 18 angeschlossen.The proximity switch according to FIG. 1 is from a voltage source, not shown, with a DC voltage of, for example, 12 V supplied. To this voltage source are one of the following Line 17 designated as a plus line and a line 18 designated below as a minus line connected.
Der Emitter des Transistors 10 ist über einen Widerstand 21 mit der Minusleitung 18 verbunden, an die auch der Emitter des Transistors 14 angeschlossen ist.The emitter of the transistor 10 is connected to the negative line 18 via a resistor 21, to which the emitter of transistor 14 is also connected.
Die Spule 12 dient als Rückkopplungsspule des Oszillators und ist mit ihrem einen Ende an die Basis des Oszillatortransistors 10 angeschlossen und mit ihrem anderen Ende einerseits über einen Widerstand 22 mit einem Punkt 23 konstanten Potentials, andererseits über einen Kondensator 24 mit dem Abgriff 25 eines Potentiometers 26 verbunden, das am Ausgang des Wechselspannungs-Schwellwertverstärkers 13 liegt. An diesem Potentiometer 26 liegt im Betrieb eine Spannung, die in den F i g. 1 und 2 mit U2 bezeichnet ist. Bei einer Oszillatorfrequenz von 500 kHz hat der Kondensator 24 einen Wert von etwa 100 pF.The coil 12 serves as the feedback coil of the oscillator and is connected at one end to the base of the oscillator transistor 10 and at its other end on the one hand via a resistor 22 with a point 23 of constant potential, on the other hand via a capacitor 24 with the tap 25 of a potentiometer 26 connected, which is at the output of the AC voltage threshold amplifier 13. During operation, a voltage is applied to this potentiometer 26 which is shown in FIGS. 1 and 2 is denoted by U 2. At an oscillator frequency of 500 kHz, the capacitor 24 has a value of about 100 pF.
Zwischen der Plusleitung 17 und dem Punkt 23 liegt ein Widerstand 27, zwischen dem Punkt 23 und der Minusleitung 18 ein Widerstand 28, und parallel zu diesem ein Kondensator 29.Between the positive line 17 and the point 23 there is a resistor 27, between the point 23 and the negative line 18 a resistor 28, and parallel to this a capacitor 29.
Der Kollektor des Oszillatortransistors 10 ist über einen Kollektorwiderstand 32 mit der Basis des Transistors 13 und mit dem einen Anschluß eines Parallelschwmgungskreises verbunden, der aus der Spule 11 und einem Kondensator 33 besteht und mit seinem anderen Anschluß an der Plusleitung 17 liegt. An diesem Schwingkreis 11, 33 entsteht im Betrieb eine Spannung, die in den F i g. 1 bis 3 mit M1 bezeichnet wird. Der Kondensator 33 hat ein Dielektrikum aus Glimmer oder Styroflex, damit sein Verlustwinkel tg<5 temperaturunabhängig ist; wie sich gezeigt hat, ist diese Temperaturunabhängigkeit des Verlustwinkels für ein stabiles Funktionieren der Schalteinrichtung wichtig.The collector of the oscillator transistor 10 is connected via a collector resistor 32 to the base of the transistor 13 and to one terminal of a parallel oscillation circuit which consists of the coil 11 and a capacitor 33 and the other terminal of which is connected to the positive line 17. During operation, this oscillating circuit 11, 33 produces a voltage which is shown in FIGS. 1 to 3 is denoted by M 1. The capacitor 33 has a dielectric made of mica or Styroflex so that its loss angle tg <5 is independent of temperature; As has been shown, this temperature independence of the loss angle is important for stable functioning of the switching device.
Die Spulen 11 und 12 sind miteinander gekoppelt. Durch Annähern eines stromleitenden Gegenstands, wie er bei 34 schematisch in Form eines Blechstücks angedeutet ist, kann diese Kopplung veringert und — bei entsprechender räumlicher Ausbildung von Schalteinrichtung und Gegenstand 34 — so weit reduziert werden, daß der Oszillator zu schwingen aufhört. Im Sinn der Erfindung ist es jedoch in den meisten Fällen vorteilhafter, die Kopplung nur so weit zu veringern, daß der Oszillator noch schwingt, jedoch mit geringerer Amplitude, wie das im folgenden noch beschrieben wird. Durch geeignete elektrische und räumliche Bemessung kann dies ohne weiteres erreicht werden.The coils 11 and 12 are coupled to one another. By approaching an electrically conductive object, As indicated schematically at 34 in the form of a piece of sheet metal, this coupling can be reduced and - with appropriate spatial design of switching device and object 34 - so far be reduced so that the oscillator stops oscillating. In the sense of the invention, however, it is in the In most cases it is more advantageous to reduce the coupling only so far that the oscillator still oscillates, but with a lower amplitude, as will be described in the following. By suitable electrical and spatial dimensioning, this can easily be achieved.
Der Emitter des Schwellwertverstärkertransistorsl3 ist an den Verbindungspunkt zweier als Spannungsteiler dienender Widerstände 35, 36 angeschlossen, die zwischen Plusleitung 17 und Minusleitung 18, also an einer festen Spannung, liegen. Das Potentiometer 26 liegt mit seinem einen Anschluß am Kollektor des Transistors 13, mit seinem anderen Anschluß an einem Anschluß A, der seinerseits über einen Siebkondensator 37 mit der Plusleitung 17 und über zwei in Serie geschaltete Widerstände 38, 39 mit der Minusleitung 18 verbunden ist. An dem Verbindungspunkt dieser Widerstände ist die Basis des Leistungstransistors 14 angeschlossen. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen Anschluß A' mit der Anode der Löschdiode 16 sowie dem einen Anschluß des Relais 15 verbunden und ist über einen Kollektorwiderstand 42 an die Plusleitung 17 angeschlossen, an der auch die Kathode der Löschdiode 16 sowie der andere Anschluß des Relais 15 liegen.The emitter of the threshold amplifier transistor 13 is connected to the connection point of two resistors 35, 36 serving as voltage dividers, which are connected between the plus line 17 and minus line 18, that is to say at a fixed voltage. One connection of the potentiometer 26 is connected to the collector of the transistor 13 and the other connection to a connection A, which in turn is connected to the positive line 17 via a filter capacitor 37 and to the negative line 18 via two resistors 38, 39 connected in series. The base of the power transistor 14 is connected to the connection point of these resistors. The collector of this transistor is connected via a terminal A ' to the anode of the quenching diode 16 and one terminal of the relay 15 and is connected via a collector resistor 42 to the positive line 17, on which the cathode of the quenching diode 16 and the other terminal of the relay 15 lie.
Der Annäherungsschalter nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Es sei zunächst angenommen, daß sich der stromleitende Gegenstand 34 in einer solchen Stellung zwischen den Spulenil und 12 befindet, daß die Rückkopplung noch ausreichend ist, um die Schwingbedingung des Oszillators 10 zu erfüllen, so daß dieser mit einer Frequenz von beispielsweise 50OkHz schwingt. In dem Schaubild nach Fig. 3, in dem der Abstand des Gegenstands 34 von den Spulen 11, 12 mit s und die Spannung am Schwingkreis 11, 33 mit U1 bezeichnet ist, entspricht dies einem Abstand, der zwischen S1 und λ, liegt. Der Oszillator 10 schwingt dann mit einer Spannung, die in Fig. 2, α und Fig. 3 mit M10 bezeichnet ist. Da die Amplitude dieser Spannung kleber ist als das am Emitter des Transistors 13 eingestellte feste Potential, wird sie vom Transistor 13 nicht verstärkt, d. h., dieser Transistor bleibt gesperrt, weil die Spannung M10 unter seinem Schwellwert liegt (sogenannte Audionschaltung). Entsprechend liegt am Ausgang^ ein negatives und am dazu komplementären Ausgang A' ein positives Potential (der Transistor 14 ist in diesem Fall gesperrt, da seine Emitter-Basis-Spannung gleich Null ist).The proximity switch according to FIG. 1 works as follows: It is initially assumed that the current-conducting object 34 is in such a position between the Spulenil and 12 that the feedback is still sufficient to meet the oscillation condition of the oscillator 10, so that it operates at a frequency of for example 50OkHz oscillates. In the diagram according to FIG. 3, in which the distance between the object 34 and the coils 11, 12 is denoted by s and the voltage at the resonant circuit 11, 33 is denoted by U 1 , this corresponds to a distance between S 1 and λ . The oscillator 10 then oscillates with a voltage which is denoted by M 10 in FIGS. 2, α and 3. Since the amplitude of this voltage is greater than the fixed potential set at the emitter of transistor 13, it is not amplified by transistor 13, ie this transistor remains blocked because voltage M 10 is below its threshold value (so-called audio circuit). Correspondingly, there is a negative potential at the output ^ and a positive potential at the output A ' which is complementary thereto (the transistor 14 is blocked in this case because its emitter-base voltage is equal to zero).
Wird nun der stromleitende Gegenstand 34 von den Spulenil und 12 entfernt, so wird die Rückkopplung stärker, und die Spannung U1 steigt etwas an. Bei einem Abstand s3 wird diese Spannung so groß (SpannungM11 in Fig. 2, b), daß der Schwellwertverstärkertransistor 13 jeweils bei den negativen Spannungsmaxima zu leiten beginnt, so daß am Potentiometer 26 Spannungsimpulse M2 entstehen, wie sie in der unteren Reihe von F i g. 2 dargestellt sind.If the conductive object 34 is now removed from the coil parts 12 and 12, the feedback becomes stronger and the voltage U 1 rises somewhat. At a distance s 3 , this voltage becomes so great ( voltage M 11 in Fig. 2, b) that the threshold amplifier transistor 13 begins to conduct at each of the negative voltage maxima, so that voltage pulses M 2 arise at the potentiometer 26, as they are in the lower row from F i g. 2 are shown.
Diese Spannungsimpulse werden über den Kondensator 24 im Sinn einer positiven Rückkopplung zum Oszillatortransistor 10 zurückgeführt, und zwar werden sie am Verbindungspunkt von Widerstand 22 und Spule 12 zum Potential am Punkt 23 addiertThese voltage pulses are generated via the capacitor 24 in the sense of a positive feedback fed back to the oscillator transistor 10, namely at the junction of resistor 22 and coil 12 is added to the potential at point 23
(der Widerstand 22 dient als Additionswiderstand). Dadurch wird die Amplitude der Spannung M1 weiter erhöht und schaukelt sich innerhalb von zwei bis drei Perioden auf einen stabilen Wert M1, auf, wie das in Fig. 2, b dargestellt ist. Die Spannungsimpulse U2 haben dann — infolge der Sättigung des Transistors 13 — ihren größten Wert erreicht, so daß über den zweiten Rückkopplungskreis, der aus dem Schwellwertverstärkertransistor 13, dem Potentiometer 26 und dem Kondensator 24 besteht, keine größeren Spannungswerte mehr übertragen werden können.(The resistor 22 serves as an addition resistor). As a result, the amplitude of the voltage M 1 is increased further and swings to a stable value M 1 within two to three periods, as shown in FIG. 2, b . The voltage pulses U 2 have then - due to the saturation of the transistor 13 - reached their highest value, so that larger voltage values can no longer be transmitted via the second feedback circuit, which consists of the threshold amplifier transistor 13, the potentiometer 26 and the capacitor 24.
Am Kondensator 37 entsteht durch die Spannungsimpulse U2 eine wellige Gleichspannung, die den Transistor 14 leitend steuert, so daß das Relais 15 anzieht. Die Widerstände 38, 39 sind dabei für den Fall vorgesehen, daß der Transistor 13 bereits vor Erreichen der größeren Spannung U1n einen kleinen Kollektorstrom führen sollte.At the capacitor 37, the voltage pulses U 2 produce a wavy DC voltage which controls the transistor 14 to be conductive, so that the relay 15 picks up. The resistors 38, 39 are provided for the case that the transistor 13 should already carry a small collector current before the higher voltage U 1n is reached.
Der Spannungsabfall am Widerstand 39, der durch einen solchen kleinen Kollektorstrom hervorgerufen wird, reicht nicht aus, um den Transistor 14 leitend zu machen. Dieser Transistor ändert also erst bei Erreichen einer bestimmten Spannungshöhe am Ausgang des Schwellwertverstärkertransistors 13 seinen Leitfähigkeitszustand.The voltage drop across resistor 39 caused by such a small collector current is not sufficient to make the transistor 14 conductive. So this transistor only changes at Reaching a certain voltage level at the output of the threshold amplifier transistor 13 is his Conductivity state.
Wie ersichtlich, erfüllt der Transistor 13 in der Schaltung eine mehrfache Funktion, nämlich einmal als Verstärker mit Ansprechschwelle im zweiten Rückkopplungskreis und dann als Gleichrichter mit Ansprechschwelle für den Transistor 14. Dies wird dadurch erreicht, daß er als Audion geschaltet ist. Man spart dadurch eine besondere Diode ein. Es ist jedoch auch möglich — z. B. bei Verwendung von integrierten Schaltkreisen —, Verstärker und Gleichrichter getrennt auszuführen.As can be seen, the transistor 13 fulfills a multiple function in the circuit, namely once as an amplifier with a response threshold in the second feedback circuit and then as a rectifier with a response threshold for transistor 14. This is achieved in that it is connected as an audion. Man This saves a special diode. However, it is also possible - e.g. B. when using built-in Circuits, amplifiers and rectifiers to be carried out separately.
Wie besonders aus F i g. 2, b klar hervorgeht, ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Schaltung ihre kurze Ansprechzeit, was dadurch erreicht wird, daß der Oszillator der Schalteinrichtung im Betrieb stets schwingt, so daß eine sonst für das Anschwingen des Oszillators erforderliche zusätzliche Zeit wegfällt. Die Schalteinrichtung arbeitet jedoch auch dann völlig zufriedenstellend, wenn durch starkes Annähern des Gegenstands 34 die Kopplung der Spulenil und 12 so weit verringert wird, daß die Schwingbedingung des Oszillators nicht mehr erfüllt ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 bei Wegen kleiner als 5·0 erreicht. Dabei sinkt die Spannung U1 auf Null. Hierdurch erhält man bei geeigneter Bemessung der Schalteinrichtung je nach Annäherung des Gegenstands 34 drei stabile Schaltzustände, nämlich einen ersten Schaltzustand, bei dem die Oszillatorspannung U1 gleich Null ist, einen zweiten, bei dem sie den Wert M10 hat und einen dritten Schaltzustand mit dem Spannungswert M12. Auf diese Weise kann man z. B. bei einer Werkzeugmaschine mit einer einzigen Schalteinrichtung zwei Schaltvorgänge realisieren, z. B. Langsamgang ab einer bestimmten Lage und Stillsetzen bei einer zweiten Lage des bewegten Teils. Dabei muß natürlich in einem solchen Fall zusätzlich noch ein zweiter Schwellspannungsverstärker zum Betätigen eines zweiten Relais oder sonstigen Schaltgliedes vorgesehen werden.As is particularly evident from FIG. 2, b clearly shows, an essential advantage of the present circuit is its short response time, which is achieved by the fact that the oscillator of the switching device always oscillates during operation, so that the additional time otherwise required for the oscillator to oscillate is eliminated. However, the switching device also works completely satisfactorily when the coupling of the coil parts 12 and 12 is reduced so far that the oscillation condition of the oscillator is no longer fulfilled by the object 34 being brought closer. This state is reached in FIG. 3 for paths smaller than 5 * 0 . The voltage U 1 drops to zero. With a suitable dimensioning of the switching device, depending on the approach of the object 34, three stable switching states are obtained, namely a first switching state in which the oscillator voltage U 1 is equal to zero, a second in which it has the value M 10 and a third switching state with the Tension value M 12 . In this way you can z. B. realize two switching operations in a machine tool with a single switching device, z. B. Slow speed from a certain position and stopping at a second position of the moving part. In such a case, of course, a second threshold voltage amplifier must also be provided for actuating a second relay or other switching element.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltkurve ist der Deutlichkeit halber etwas übertrieben dargestellt. Wie ersichtlich erfolgt der Sprung zur größeren Amplitude bei Wegbewegen des Gegenstands 34 und bei einem Abstand^, der Sprung zur niedrigeren Amplitude dagegen bei Annähern des Gegenstands 34 und bei dem mit s2 bezeichneten Abstand. In der Praxis ist die Differenz zwischen S3 und S2 außer-5 ordentlich gering und liegt in der Größenordnung von 1 mm. Sie kann mit dem Abgriff 25 des Potentiometers 26 eingestellt werden. — Im unteren Diagramm von Fig. 3 ist der Strom la durch das Relais 15 angegeben, der bei Wegbewegen des Gegenstands 34 beim Weg s3 auf seinen Höchstwert springt und bei Annäherung beim Weg s2 auf Null zurückspringt. The switching curve shown in Fig. 3 is shown somewhat exaggerated for the sake of clarity. As can be seen, the jump to the larger amplitude occurs when the object 34 is moved away and at a distance ^, whereas the jump to the lower amplitude occurs when the object 34 approaches and at the distance designated by s 2. In practice, the difference between S 3 and S 2 is extremely small and is on the order of 1 mm. It can be set with the tap 25 of the potentiometer 26. - In the lower diagram of FIG. 3, the current la through the relay 15 is indicated, which jumps to its maximum value when the object 34 moves away at the path s 3 and jumps back to zero when it approaches the path s 2.
F i g. 4 zeigt die Ausbildung der Spulen 11 und 12 bei der Verwendung zur Steuerung der Zündung
einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine. (In diesem Fall entfällt in F i g. 1 das Relais 15 und an seine
Stelle tritt eine Anordnung zum Erzeugen von Zündfunken, z. B. eine Transistorzündanlage.)
Die Spulen 11 und 12 sitzen jeweils auf einem der beiden freien Enden eines Eisenkerns 46, der etwa
die Form eines C hat. Zwischen diesen freien Enden befindet sich der Rand eines glockenförmigen Bronzeteils
47, in dem, jeweils um 90° versetzt, vier Schlitze 48 eingefräst sind.F i g. 4 shows the design of the coils 11 and 12 when used to control the ignition of a four-cylinder internal combustion engine. (In this case, the relay 15 is omitted in FIG. 1 and an arrangement for generating ignition sparks, e.g. a transistor ignition system, is used in its place.)
The coils 11 and 12 each sit on one of the two free ends of an iron core 46, which has approximately the shape of a C. Between these free ends is the edge of a bell-shaped bronze part 47 in which four slots 48 are milled, each offset by 90 °.
Das Bronzeteil 47 ist durch eine Mutter 49 auf einer Welle 50 befestigt, auf der auch der Verteilerarm 51 sitzt. Die Welle 50 wird dabei von der Brennkraftmaschine in der bei Zündverteilern üblichen Weise angetrieben.The bronze part 47 is fastened by a nut 49 on a shaft 50 on which the distributor arm is also 51 seated. The shaft 50 is driven by the internal combustion engine in the manner customary in ignition distributors Way driven.
Die Anordnung nach F i g. 4 arbeitet wie folgt: Solange sich ein Schlitz 48 zwischen den Spulen 11 und 12 befindet, schwingt der Oszillator 10 mit der maximalen Amplitude M12, und die Zündanlage gibt einen Zündfunken ab. Liegt dagegen der massive Bronzerand des Bronzeteils 47 zwischen den Spulen 11, 12, so ist die Kopplung so weit verringert, daß der Oszillator 10 nur mit der Amplitude M10 schwingt und sich die Zündanlage in ihrem Ruhestand befindet. Der Rand des Bronzeteils 47 ist dabei so bemessen, daß er den Raum zwischen den beiden Spulen 11 und 12 nicht vollständig ausfüllt und in jedem Augenblick noch eine ausreichende Kopplung vorhanden ist, die ein Schwingen des Oszillators 10 ermöglicht. Dies ist deshalb wichtig, weil es gerade bei Zündanlagen sehr darauf ankommt, daß die maximale Schwingung des Oszillators 10 ohne Verzögerung einsetzt, was man mit der Erfindung durch ihre kurze Schaltzeit von nur zwei bis drei Perioden der Oszillatorfrequenz besonders sicher erreicht.The arrangement according to FIG. 4 works as follows: As long as there is a slot 48 between the coils 11 and 12, the oscillator 10 oscillates with the maximum amplitude M 12 , and the ignition system emits an ignition spark. If, on the other hand, the solid bronze edge of the bronze part 47 lies between the coils 11, 12, the coupling is reduced to such an extent that the oscillator 10 only oscillates with the amplitude M 10 and the ignition system is in its retirement. The edge of the bronze part 47 is dimensioned in such a way that it does not completely fill the space between the two coils 11 and 12 and that sufficient coupling is still present at all times to enable the oscillator 10 to oscillate. This is important because it is particularly important in ignition systems that the maximum oscillation of the oscillator 10 begins without delay, which is achieved particularly reliably with the invention due to its short switching time of only two to three periods of the oscillator frequency.
Würde hier eine Verzögerung auftreten, so würde bei wachsender Drehzahl der Zündzeitpunkt, bezogen auf den Abstand zwischen zwei Zündungen, prozentual immer mehr nacheilen, was sehr erwünscht ist. Außerdem erlaubt die Erfindung eine hohe Zündfrequenz, ist also besonders für Hochleistungsmotoren mit hohen Drehzahlen geeignet.If a delay were to occur here, the ignition point would be referred to as the speed increases on the distance between two ignitions, lagging more and more in percentage terms, which is very desirable. In addition, the invention allows a high ignition frequency, so it is particularly suitable for high-performance engines suitable for high speeds.
Wie ersichtlich kann die Erfindung dank ihres einfachen Aufbaues mit Vorteil auch bei der induktiven Zugsicherung angewandt werden, ebenso zur berührungslosen Lageanzeige bei Meßinstmmenten.As can be seen, thanks to its simple structure, the invention can also be used with advantage in the inductive Train protection can be used, as well as for non-contact position indication in measuring instruments.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP1272A DE1272363B (en) | 1966-09-17 | 1966-09-17 | Electronic proximity switch |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB0088958 | 1966-09-17 | ||
DEP1272A DE1272363B (en) | 1966-09-17 | 1966-09-17 | Electronic proximity switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1272363B true DE1272363B (en) | 1968-07-11 |
Family
ID=25751540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP1272A Withdrawn DE1272363B (en) | 1966-09-17 | 1966-09-17 | Electronic proximity switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1272363B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4644298A (en) * | 1984-07-27 | 1987-02-17 | Omron Tateisi Electronics Co. | Proximity switch |
-
1966
- 1966-09-17 DE DEP1272A patent/DE1272363B/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4644298A (en) * | 1984-07-27 | 1987-02-17 | Omron Tateisi Electronics Co. | Proximity switch |
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E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |