DE19602681C1 - Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches, berührungslos ar­ beitendes Schaltgerät mit einem außerhalb des Schaltgeräts berührungslos einstellbaren Bauelement zur Einstellung oder Parametrierung.

Ein gattungsgemäßes Schaltgerät ist aus der DE 43 41 600 C1 bekannt. Hier erfolgt die berührungslose Einstellung über eine als Schaltzustandsanzeige dienende Leuchtdiode. Die DE 43 31 555 A1 offenbart einen vergossenen Näherungsschalter mit Schaltpunktabgleich. Hierzu dient eine Schaltung, bestehend aus einem Zähler, einer Steuerlogik und einem Digital-Analog-Wandler sowie einem mit der Steuerlogik ver­ bundenen Festwertspeicher. Die Schaltung ermöglicht, daß ein steuerbarer Spannungsteiler bzw. ein steuerbarer Widerstand auf den Wert selbsttätig eingestellt wird, bei dem der Schaltzustandswechsel erfolgt.

Aus der EP 0 519 089 A2 ist ein Näherungsschalter bekannt, bei dem die Betriebsparameter im funktionsbereiten Zustand eingelesen werden können. Dieser Näherungsschalter enthält einen Freigabeeingang und eine Überstrom-Überwachungseinrich­ tung mit einem Mikroprozessor. Durch Simulation von Über­ stromzuständen wird dem Mikroprozessor von außen her ein Einstellwert eines Betriebsparameters signalisiert.

Außerdem sind Näherungsschalter auf der Basis induktiver, kapazitiver, Ultraschall- oder optischer Verfahren bekannt, bei denen die erforderliche Einstellung über mechanische, zum Teil mehrgängige Potentiometer erfolgt, wie es z. B. die DE 40 06 893 C2 offenbart. Diese Potentiometer sind zwar re­ lativ billig und leicht bedienbar, jedoch auch mit einer Mehrzahl von Nachteilen behaftet. Zunächst sind Potentiometer als mechanische Bauteile störanfällig, insbesondere erschüt­ terungsempfindlich, mit relativ großen Toleranzen versehen und in SMD-Ausführung nicht immer erhältlich. Darüber hinaus ist die Einstellung manchmal schwierig, treten Vergußprobleme auf und ist eine aufwendige Mechanik erforderlich, wenn eine bestimmte Schutzart zu gewährleisten ist. Zudem sind mechani­ sche Potentiometer verschleißempfindlich, ihre Endanschläge können bei der Betätigung leicht beschädigt werden, Unbefugte können sie auf einfache Weise verstellen und zur Betätigung muß die Außenhülle des Näherungsschalters durchbrochen sein, wodurch seine Beständigkeit gegen schädliche Stoffe aus der Umgebung verringert ist. Zwar kann ein Teil der geschilderten Nachteile dadurch vermieden werden, daß die Einstellung eines elektronischen Gerätes über die Beeinflussung einer Reflex­ lichtschranke durch Auflegen des Fingers auf ein hermetisch dichtes Fenster vorgenommen wird, jedoch sind unbefugte Ein­ griffe bei dieser Lösung weiterhin leicht möglich. Außerdem können Probleme durch Verschmutzung des Fensters oder starkes Fremdlicht auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Schaltgerät der obengenannten Art zu schaffen, bei dem die Einstellung oder Parametrierung in einfacher Weise möglich ist, wobei die obengenannten Einflüsse vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bau­ element durch ein äußeres Magnetfeld eines Betätigers ein­ stellbar ist.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das einstellbare Bauele­ ment von einer Steuerung mit einem Ablaufprogramm ansteuerbar ist und abhängig von der Vorgabe des Ablaufprogramms unter­ schiedliche Parameter- und Einstellwerte über das Bauelement der Steuerung zuführbar sind.

Vorteilhafterweise ist das Bauelement im Gehäuse des Schalt­ geräts untergebracht, wobei das Gehäuse im Bereich des Bau­ elements aus einem magnetisch durchdringbaren Werkstoff be­ steht.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn am Schaltgerät im Bereich des Bauelements zur Ankopplung des Betätigers, der einen für die Einstellung bewegbaren Magneten aufweist, Ankopplungs­ mittel angeordnet sind, die eine zur geführten Bewegung des Magneten geeignete Ausgestaltung aufweisen.

Eine besonders einfache Ausführung besteht, wenn das Gehäuse im Bereich des Bauelements als Ankopplungsmittel eine zy­ lindrische Ausformung aufweist, deren Boden magnetisch durch­ lässig ist. Dies ermöglicht neben der Befestigung des Betäti­ gers, das Bauelement über den magnetische durchlässigen Boden zu beeinflussen.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform erhält man, wenn das Schaltgerät zwei einstellbare Bauelemente aufweist, von denen ein erstes zur Auswahl des zu beeinflussenden Parame­ ters und ein zweites zur Beeinflussung des ausgewählten Para­ meters dient.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Schaltgerät eine optische Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe der Einstellwerte auf.

Das Bauelement kann vorteilhafterweise als Kommunikationsmittel zwischen der Steuerung und der Außenwelt dienen. Mit­ tels des Bauelements ist nämlich vorteilhafter Weise die Steuerung zur Unterscheidung zwischen einer Initialisierungs-, Einstellungs- und Betriebsphase beeinflußbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind durch das Bauele­ ment Digitalsignale übertragbar, so daß über diesen Zugang zum Näherungsschalter auch die teilweise oder komplette Änderung des Ablaufprogramms im Näherungsschalter möglich ist.

Eine besonders einfache Ausführung besteht, wenn das Bau­ element ein magnetisch beeinflußbarer Widerstand ist.

Vorteilhafterweise arbeitet der Widerstand auf der Basis des Giant-magnetoresistiven Effekts.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Näherungsschalter mit ge­ trennter Parameterauswahl und -beeinflussung sowie alphanumerischer Anzeige in einer räumischen Darstel­ lung,

Fig. 2 einen Betätiger für einen GMR-Widerstand und

Fig. 3 einen Ausschnitt der Schaltung des Näherungsschalters mit Steuerung und Anschluß von GMR-Widerstände und Anzeige.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektronisches Schaltgerät 10 in Gestalt eines Ultraschall-Näherungsschalters. Es weist im wesentlichen einen Ultraschallwandler 1, eine Hülse 2 mit darin befindlicher Schaltung sowie ein Kabel 6 auf, über das die Schaltung versorgt wird und das Ausgangssignal des Nähe­ rungsschalters abgenommen werden kann. In der Hülse 2 sind zwei zylindrische Vertiefungen 3 und 4 als Ausformungen ange­ bracht, deren Bodenfläche aus magnetisch durchlässigem Mate­ rial besteht. Unterhalb der Vertiefungen 3, 4 befindet sich im Innern des Näherungsschalters 10 je ein magnetisch beeinfluß­ barer Widerstand 12, 16 auf der Basis des Giant-magnetoresi­ stiven Effekts (GMR), d. h. ein berührungslos, magnetisch be­ einflußbares Bauelement. Zum Aufbau und der Funktionsweise derartiger GMR-Widerstände 12, 16 wird auf den Inhalt der DE 43 01 704 A1 verwiesen.

Über die Vertiefung 3 kann beispielsweise der GMR-Widerstand 12 zur Beeinflussung der Parameterauswahl und über die Ver­ tiefung 4 der GMR-Widerstand 16 zur Beeinflussung des ausge­ wählten Parameters eingestellt werden. Im Gehäuse 2 ist außerdem eine alphanumerische Anzeige 5 vorhanden, über die ausgewählte Parameter digital oder alphanumerisch angezeigt werden können.

In Fig. 2 ist ein zur Einstellung der GMR-Widerstände 12, 16 zugehöriger Betätiger 11 dargestellt, der einen zylindrischen Teil 7 mit einem Dauermagneten 8 beinhaltet, dem sich ein als Handhabe ausgebildeter Ansatz 9 anschließt. Dar zylindrische Teil 7 ist zum Einsatz in die entsprechend angepaßt ausgebil­ deten Vertiefungen 3 und 4 vorgesehen. Über die Handhabe 9 wird der Betätiger und damit der Dauermagnet 8 gedreht, wobei der jeweilige GMR-Widerstand 12, 16 in seinem Wert beeinflußt wird. Diese Beeinflussung hängt je nach Auslegung des GMR-Widerstands 16 mit einer Periode von 180° oder 360° vom Dreh­ winkel ab. Falls ein Drehwinkel von 180° oder 360° für die gewünschte Auflösung nicht ausreicht, muß die im Näherungs­ schalter 10 befindliche Steuerung eine Zähl- und Speicherein­ richtung für größere Drehwinkel aufweisen.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung im Innern das Näherungsschalters 10, die eine Steuerung 13 mit einem Ab­ laufprogramm 14 enthält, wobei die Steuerung über die ange­ schlossenen GMR-Widerstände 12, 16 beeinflußbar ist und über eine mit der Steuerung verbundene Anzeigeeinrichtung 5 Ein­ stellwerte angezeigt werden können.

Im folgenden wird eine mit dem erfindungsgemäßen Näherungs­ schalter 10 realisierbare typische Einstellprozedur erläu­ tert.

Der Näherungsschalter 10 wird über das Anschlußkabel 6 elek­ trisch versorgt und arbeitet mit den zur Zeit eingestellten Parametern. In diesem Zustand wird von der Anzeigeeinrichtung 5 kein Wert angezeigt. Nach Einsetzen des Betätigers 11 in die Vertiefung 3 wird die Stellung des Magneten 8 im allge­ meinen nicht mit der vom GMR-Widerstand 12 gespeicherten letzten Stellung übereinstimmen. Damit ändert sich der Wert des GMR-Widerstands 12 sprungartig, wodurch die Parameteraus­ wahlschaltung 15 aktiviert wird. Wird der Betätiger 11 zufäl­ lig in der vom GMR-Widerstand 12 gespeicherten Stellung ein­ gebracht, genügt ein kurzes Hin- und Herdrehen, um diese Funktion zu aktivieren. Die Anzeigeeinrichtung 5 weist nun den aktuell angewählten Parameter aus. Nach Einstellung des gewünschten Parameters wird der Betätiger 11 aus der Vertie­ fung 3 entfernt. Nach Ablauf einer Verzögerungszeit, die z. B. durch das Ablaufprogramm 14 vorgegeben wird, zeigt die Anzei­ geeinrichtung 5 nun den aktuellen Wert des ausgewählten Para­ meters an. Durch Einsetzen des Betätigers 11 in die Vertie­ fung 4 kann dieser Wert variiert werden. Wird der Betätiger 11 entfernt oder sein Drehwinkel nicht weiterverändert, wird der eingestellte Parameterwert in die Schaltung übernommen. Die Anzeigeeinrichtung 5 schaltet wieder ab bzw. erlischt.

Die Auswertung der Widerstandsänderungen der GMR-Widerstände 12, 16 unter den Vertiefungen 3 und 4 stehen derart miteinan­ der in Verknüpfung, daß der über die Vertiefung 4 eingestell­ te aktuelle Wert eines Parameters im Näherungsschalter 10 ab­ gespeichert ist und durch eine neuerliche Betätigung über die Vertiefung 4 nur nach vorherigem Durchlauf der Parameteraus­ wahl 15 geändert werden kann. Anderenfalls wäre nach Auswahl eines Parameters sein bisheriger wirksamer Wert nicht in jedem Falle korrekt auslesbar.

Die GMR-Widerstände 12, 16 können allgemein als Kommunika­ tionsmittel zwischen der Schaltung des Näherungsschalters 10 und seiner Umgebung gesehen werden. Sind mit den GMR-Wider­ ständen 12, 16 Digitalsignale übertragbar, so läßt sich auch ein Teil bzw. das gesamte Ablaufprogramm über dieses Kommuni­ kationsmittel von außen her berührungslos ersetzen.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsform er­ läutert ist, sollte berücksichtigt werden, daß damit nicht beabsichtigt ist, die Erfindung nur auf die dargestellte Aus­ führungsform zu beschränken, sondern alle möglichen Änderungen, Modifizierungen und äquivalente Anordnungen, soweit sie vom Inhalt der Patentansprüche gedeckt sind, einzuschließen.

Claims (10)

1. Elektronisches, vorzugsweise berührungslos arbeitendes Schaltgerät (10) mit einem außerhalb des Schaltgeräts (10) berührungslos einstellbaren Bauelement (12) zur Einstellung oder Parametrierung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bauelement (12) durch ein äußeres Magnetfeld eines Betätigers (11) einstellbar ist.

2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das ein­ stellbare Bauelement (12) von einer Steuerung (14) mit einem Ablaufprogramm (15) ansteuerbar ist und abhängig von der Vor­ gabe des Ablaufprogramms (15) unterschiedliche Parameter- und Einstellwerte über das Bauelement (12) der Steuerung (13) zu­ führbar sind.

3. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (12) im Gehäuse (2) des Schaltgeräts (10) untergebracht ist, wobei das Gehäuse (2) im Bereich des Bau­ elements (12) aus einem magnetisch durchdringbaren Werkstoff besteht.

4. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltgerät (10) im Bereich des Bauelements (12) zur Ankopplung des Betätigers (11), der einen für die Einstellung bewegbaren Magneten (8) aufweist, Ankopplungsmittel (3, 4) an­ geordnet sind, die eine zur geführten Bewegung des Magneten (8) geeignete Ausgestaltung aufweisen.

5. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im Bereich des Bauelements (12) als An­ kopplungsmittel eine zylindrische Ausformung (3, 4) aufweist, deren Boden magnetisch durchlässig ist.

6. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät (10) zwei einstellbare Bauelemente auf­ weist, von denen ein erstes (12) zur Auswahl des zu beein­ flussenden Parameters und ein zweites (16) zur Beeinflussung des ausgewählten Parameters dient.

7. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät (10) eine optische Anzeigeeinrichtung (5) zur Ausgabe der Einstellwerte aufweist.

8. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Bauelements (12, 16) die Steuerung (13) zur Unterscheidung zwischen einer Initialisierungs-, Einstel­ lungs- und Betriebsphase beeinflußbar ist.

9. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement als magnetisch beeinflußbarer Widerstand (12, 16) ausgeführt ist.

10. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (12, 16) auf der Basis des Giant-magnetoresistiven Effekts arbeitet.