DE3320413C2 - Switching device with an initiator containing an oscillator - Google Patents
Switching device with an initiator containing an oscillatorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine fehlersichere Schaltvorrichtung mit einem einen Oszillator und eine Taktstufe enthaltenden Initiator, welcher über eine Zweidrahtleitung eine Auswertestufe ansteuert, die einen Gutzustand oder einen Gefahrenzustand signalisiert. Die Taktstufe arbeitet in der Weise, daß sie je nach der gewünschten Wirkungsrichtung entweder eine äußere Beeinflussung des Oszillators aufhebt oder eine nicht vorhandene äußere Beeinflussung nachbildet, so daß im dabei auftretenden Taktbetrieb nur dann ein bestimmtes Ausgangssignal abgegeben wird, wenn die Taktstufe ordnungsgemäß arbeitet.The invention relates to a fail-safe switching device with an initiator containing an oscillator and a clock stage, which controls an evaluation stage via a two-wire line, which signals a good state or a dangerous state. The clock stage works in such a way that, depending on the desired direction of action, it either cancels out an external influence on the oscillator or simulates an external influence that is not present, so that in the clock mode that occurs, a specific output signal is only emitted when the clock stage is working properly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, insbesondere für einen induktiven Näherungsschalter, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a switching device, in particular for an inductive proximity switch, according to the preamble of claim 1.
Eine derartige gattungsgemäße Schaltvorrichtung ist aus der DE-PS 31 50 212 bekannt. Bei dieser Schaltvorrichtung mit einem Hochfrequenz-Oszillator und einem nachgeschalteten Verstärker ist ein Prüfanschluß vorgesehen, in den eine Prüfeinrichtung ein Prüfsignal einspeisen kann, das derart beschaffen ist, daß der gegebenenfalls ungedämpfte Oszillator gedämpft und/oder der gegebenenfalls gedämpfte Oszillator entdämpft wird. Durch Auswertung der Änderung des Ausgangssignals des Näherungsschalters kann daher dessen Verfügbarkeit festgestellt werden.A switching device of this type is known from DE-PS 31 50 212. In this switching device with a high-frequency oscillator and a downstream amplifier, a test connection is provided into which a test device can feed a test signal which is designed in such a way that the possibly undamped oscillator is damped and/or the possibly damped oscillator is de-damped. By evaluating the change in the output signal of the proximity switch, its availability can therefore be determined.
Es ist daher bei dieser bekannten Schaltvorrichtung eine gesonderte Prüfvorrichtung vorhanden, um die Funktion der Schaltvorrichtung ständig überprüfbar zu halten. Durch diese gesonderte Prüfeinrichtung ist aber zwangsläufig ein hoher schaltungstechnischer Aufwand bei dieser bekannten Schaltvorrichtung erforderlich.This known switching device therefore has a separate test device in order to ensure that the function of the switching device can be checked at all times. However, this separate test device inevitably requires a high level of circuitry complexity for this known switching device.
Als in diesem Rahmen zu berücksichtigender weiterer Stand der Technik kann noch die Schaltvorrichtung gemäß der DE-PS 24 00 723 bzw. der induktive Näherungssicherheitsinitiator gemäß der DE-OS 26 08 395 angesehen werden. Die Schaltvorrichtung entsprechend der DE-PS 24 00 723 weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, daß dort nur eine Wirkungsrichtung sicherheitstechnisch realisiert ist, worunter verstanden wird, daß die Auswertestufe nur bei Abwesenheit einer Metallfahne von der Spule des Oszillators ein Ausgangssignal liefert. Eine Umkehrung dieser Wirkungsrichtung ist jedoch dabei nicht möglich.The switching device according to DE-PS 24 00 723 or the inductive proximity safety initiator according to DE-OS 26 08 395 can be considered as further state of the art to be taken into account in this context. However, the switching device according to DE-PS 24 00 723 has the serious disadvantage that only one direction of action is implemented in terms of safety, which means that the evaluation stage only delivers an output signal in the absence of a metal flag from the coil of the oscillator. However, reversing this direction of action is not possible.
Der Näherungssicherheitsinitiator gemäß der DE-OS 26 08 395 bedarf hingegen eines ganz spezifischen Gegenstückes und kann nicht mit einer üblichen Metallfahne betrieben werden, zudem ist auch hier der Betrieb nur in einer Wirkungsrichtung möglich.The proximity safety initiator according to DE-OS 26 08 395, on the other hand, requires a very specific counterpart and cannot be operated with a conventional metal flag. In addition, operation is only possible in one direction of action.
Ausgehend von der gattungsgemäßen Schaltvorrichtung nach der DE-PS 31 50 212 liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung, insbesondere für einen induktiven Näherungsschalter zu schaffen, die selbsttätig und fehlersicher arbeitet und ohne schaltungstechnisch großen Aufwand für je eine Wirkungsrichtung betreibbar ist, wobei die Schaltvorrichtung ohne extern initiierbare Prüfvorrichtung auskommen soll.Based on the generic switching device according to DE-PS 31 50 212, the invention is therefore based on the object of creating a switching device, in particular for an inductive proximity switch, which operates automatically and in a fail-safe manner and can be operated for one direction of action without great circuitry effort, wherein the switching device should manage without an externally initiated test device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Taktstufe des Oszillators ist dementsprechend als selbsttätige Schaltstufe ausgelegt, die auf eine Induktivitätsänderung des Oszillators, insbesondere eine extern herbeigeführte Induktivitätsänderung anspricht. Der entsprechende Ansprechparameter für die Taktstufe kann dabei als bestimmter Stromwert, als bestimmter Spannungswert oder als Oszillatorfrequenz vorgesehen werden. Der wesentliche und gravierende Vorteil im Vergleich mit der bekannten gattungsgemäßen Schaltvorrichtung kann darin gesehen werden, daß die Taktstufe allein durch die äußere Beeinflussung, also speziell durch die Beeinflussung des HF-Feldes der Oszillatorspule, den Taktbetrieb einleitet.This object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1. The clock stage of the oscillator is accordingly designed as an automatic switching stage which responds to a change in the inductance of the oscillator, in particular an externally induced change in the inductance. The corresponding response parameter for the clock stage can be provided as a specific current value, as a specific voltage value or as an oscillator frequency. The essential and serious advantage in comparison with the known switching device of the generic type can be seen in the fact that the clock stage initiates the clock operation solely through external influence, i.e. specifically through the influence of the HF field of the oscillator coil.
Die Taktstufe ist so beschaffen, daß sie selbsttätig bei einem Betrieb in der einen Wirkungsrichtung eine gegebene äußere Beeinflussung aufhebt und bei einem Betrieb in der anderen Wir -kungsrichtung eine nicht vorhandene äußere Beeinflussung selbsttätig nachbildet. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung arbeitet weiterhin fehlersicher. Bei Ausfall irgendeines Bauelementes wird der Taktbetrieb unterbrochen und der Gefahrenzustand durch die Auswertestufe eingestellt. Diese ist so ausgebildet, daß sie nur dann ein bestimmtes Ausgangssignal abgibt, wenn die Taktstufe des Oszillators arbeitet.The clock stage is designed in such a way that it automatically cancels a given external influence when operating in one direction of action and automatically simulates a non-existent external influence when operating in the other direction of action. The switching device according to the invention also operates in a fail-safe manner. If any component fails, the clock operation is interrupted and the dangerous state is set by the evaluation stage. This is designed in such a way that it only emits a specific output signal when the clock stage of the oscillator is working.
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist also in der Lage, sich selbst zu überwachen, so daß ein fehlersicherer Aufbau vorhanden ist. Bei Ausfall eines beliebigen Bauelementes im Oszillator bzw. in der Taktstufe und/oder in der Auswertestufe und/oder in der Zweidrahtleitung zwischen dem Oszillator und der Auswertestufe nimmt das Ausgangssignal der Auswertestufe "automatisch" einen definierten Zustand, nämlich vorzugsweise den Wert Null, an.The switching device according to the invention is therefore able to monitor itself, so that a fail-safe structure is present. If any component in the oscillator or in the clock stage and/or in the evaluation stage and/or in the two-wire line between the oscillator and the evaluation stage fails, the output signal of the evaluation stage "automatically" assumes a defined state, namely preferably the value zero.
Als Verbindungsleitung zwischen dem Initiator und der Auswertestufe genügt eine Zweidrahtleitung, so daß also eine zweiadrige Verbindungsleitung vorliegt. Der Oszillator selbst ist mit beliebigem Material, zweckmäßigerweise jedoch mit endlich leitfähigem Material, also beispielsweise einer Metallfahne, beeinflußbar.A two-wire cable is sufficient as a connecting line between the initiator and the evaluation stage, so that a two-core connecting line is present. The oscillator itself can be influenced with any material, but preferably with a finitely conductive material, for example a metal flag.
In der einen Ausführungsform der Schaltvorrichtung wird die nachgeschaltete Auswertestufe nur dann betätigt, wenn der Oszillator gedämpft ist, während in der anderen Ausführungsform die Auswertestufe betätigt wird, wenn der Oszillator gerade nicht gedämpft ist. Das heißt, in der einen Ausführungsform wird beispielsweise bei Annäherung einer Metallfahne die Auswertestufe betätigt, während in der anderen Ausführungsform die Auswertestufe betätigt wird, wenn gerade keine Metallfahne dem Oszillator angenähert wird. Die betätigte Auswertestufe gibt dabei ein Ausgangssignal ab, das von dem Signal eindeutig abweicht, das abgegeben wird, wenn ein Fehler in der Schaltvorrichtung vorliegt.In one embodiment of the switching device, the downstream evaluation stage is only actuated when the oscillator is damped, while in the other embodiment the evaluation stage is actuated when the oscillator is not damped. This means that in one embodiment, for example, the evaluation stage is actuated when a metal flag approaches, while in the other embodiment the evaluation stage is actuated when no metal flag is approaching the oscillator. The actuated evaluation stage emits an output signal that clearly differs from the signal that is emitted when there is a fault in the switching device.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem bei Annäherung einer Metallfahne die Auswertestufe betätigt wird, und Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, in which the evaluation stage is activated when a metal flag approaches, and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Auswertestufe betätigt wird, wenn sich gerade keine Metallfahne dem Oszillator annähert. Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, in which the evaluation stage is activated when no metal flag is approaching the oscillator.
Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen fehlersicheren Schaltvorrichtung mit einem aus einem Oszillator 20 und einer Taktstufe 23 gebildeten Initiator 21, sowie einer Zweidraht-Verbindungsleitung 6 und einer Aus -wertestufe 22. Fig. 1 shows the first embodiment of the fail-safe switching device according to the invention with an initiator 21 formed from an oscillator 20 and a clock stage 23 , as well as a two-wire connecting line 6 and an evaluation stage 22 .
Der Oszillator 20 weist eine Spule 2 auf, der sich eine Metallfahne 1 annähern kann. Die Spule 2 liegt mit ihrem einen Ende an einem Anschluß a für den ersten Draht der Zweidraht-Verbindungsleitung 6. Dieses eine Ende der Spule 2 ist über einen Kondensator 31, einen Widerstand 32 und die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 33 mit dem anderen Ende der Spule 2 verbunden. Ein Abgriff der Spule 2 ist ebenfalls über einen Kondensator 35 mit dem anderen Ende der Spule 2 verbunden. Dieser Abgriff liegt außerdem über einen Widerstand 11 am Emitter eines Transistors 34, dessen Basis-Kollektor-Strecke den Widerstand 32 überbrückt. Der Verbindungspunkt des Kondensators 31 mit dem Widerstand 32 und dem Kollektor des Transistors 34 ist mit dem Anschluß b der Zweidraht-Verbindungsleitung 6 verbunden.The oscillator 20 has a coil 2 , which a metal flag 1 can approach. The coil 2 has one end connected to a connection a for the first wire of the two-wire connecting line 6. This one end of the coil 2 is connected to the other end of the coil 2 via a capacitor 31 , a resistor 32 and the base-emitter path of a transistor 33. A tap of the coil 2 is also connected to the other end of the coil 2 via a capacitor 35. This tap is also connected via a resistor 11 to the emitter of a transistor 34 , the base-collector path of which bridges the resistor 32. The connection point of the capacitor 31 with the resistor 32 and the collector of the transistor 34 is connected to the connection b of the two-wire connecting line 6 .
Zwischen den Anschlüssen a und b liegen ein Kondensator 8, ein Widerstand 9 und eine Zener-Diode 3 in Reihe. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 8 und dem Widerstand 9 ist an die Basis eines Transistors 7 angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand 10 mit dem Emitter des Transistors 34 verbunden ist und dessen Emitter am Abgriff der Spule 2 liegt.A capacitor 8 , a resistor 9 and a Zener diode 3 are connected in series between the terminals a and b . The connection point between the capacitor 8 and the resistor 9 is connected to the base of a transistor 7 , the collector of which is connected via a resistor 10 to the emitter of the transistor 34 and the emitter of which is located at the tap of the coil 2 .
Die Auswertestufe 22 besteht aus einem Übertrager 19, 19&min;, an dessen Sekundärwicklung 19&min; das Ausgangssignal abgenommen wird, während dessen Primärwicklung 19 in Reihe mit einem Widerstand 30 und der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 18 zwischen den Versorgungsanschlüssen 40, 41 für negative bzw. positive Versorgungsspannung angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 18 ist über einen Widerstand 12 mit dessen Basis verbunden, und die Basis des Transistors 18 ist über einen Widerstand 5 an die Ader der Zweidraht-Verbindungsleitung 6 angeschlossen, die am Anschluß b liegt. Parallel zu den Versorgungsanschlüssen 40 und 41 liegt die Reihenschaltung einer Zener-Diode 4 und eines Widerstandes 38, der an dem Versorgungsanschluß 40 liegt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 38 und der Zener-Diode 4 ist an dem Anschluß a geführt.The evaluation stage 22 consists of a transformer 19, 19' , at whose secondary winding 19' the output signal is taken, while whose primary winding 19 is connected in series with a resistor 30 and the collector-emitter path of a transistor 18 between the supply connections 40, 41 for negative and positive supply voltage respectively. The emitter of the transistor 18 is connected to its base via a resistor 12 , and the base of the transistor 18 is connected via a resistor 5 to the wire of the two-wire connecting line 6 , which is connected to connection b . Parallel to the supply connections 40 and 41 is the series connection of a Zener diode 4 and a resistor 38 , which is connected to the supply connection 40. The connection point between the resistor 38 and the Zener diode 4 is connected to connection a .
Die Metallfahne 1 beeinflußt das Hochfrequenzfeld der Spule 2, wodurch wiederum die Schwingung im Oszillator 20 verändert wird. Wenn sich die Metallfahne 1 der Spule 2 annähert, dann ist die Hochfrequenzschwingung des Oszillators 20 gering oder setzt sogar vollständig aus. In diesem Zustand hat der Oszillator 20 eine geringe Stromaufnahme.The metal flag 1 influences the high-frequency field of the coil 2 , which in turn changes the oscillation in the oscillator 20. When the metal flag 1 approaches the coil 2 , the high-frequency oscillation of the oscillator 20 is low or even stops completely. In this state, the oscillator 20 has a low power consumption.
Befindet sich dagegen die Metallfahne 1 außerhalb des Hochfrequenzfeldes der Spule 2, dann schwingt der Oszillator 20 voll und zeigt eine große Stromaufnahme. If, however, the metal flag 1 is located outside the high-frequency field of the coil 2 , the oscillator 20 oscillates fully and shows a high current consumption.
Für die folgenden Erläuterungen zur Fig. 1 sei zunächst angenommen, daß die Zener-Diode 3 im Initiator 21 eine Zener- Spannung von 15 V besitzt, während die Zener-Diode 4 in der Auswertestufe 22 eine Zener-Spannung von 20 V haben soll. Der Widerstand 5 in der Auswertestufe soll einen Widerstandswert von 1 000 Ohm besitzen. Für den Ersatzwiderstand des von der Metallfahne 1 nicht beeinflußten Oszillators 20 werden 1 000 Ohm angenommen, während der durch die Metallfahne 1 beeinflußte Oszillator 20 einen Ersatzwiderstand von 9 000 Ohm besitzen soll.For the following explanations of Fig. 1, it is initially assumed that the Zener diode 3 in the initiator 21 has a Zener voltage of 15 V, while the Zener diode 4 in the evaluation stage 22 should have a Zener voltage of 20 V. The resistor 5 in the evaluation stage should have a resistance value of 1,000 ohms. The equivalent resistance of the oscillator 20 not influenced by the metal flag 1 is assumed to be 1,000 ohms, while the oscillator 20 influenced by the metal flag 1 should have an equivalent resistance of 9,000 ohms.
Wenn bei diesem Wert für die Zener-Diode 4, dem Widerstand 5 und dem Ersatzwiderstand des Oszillators 20 die Spule 2 nicht durch die Metallfahne 1 beeinflußt wird, dann fließt in der Verbindungsleitung 6 zwischen dem Oszillator 20 und der Auswertestufe 22 ein Strom von etwa 10 mA. Die Spannung an den Anschlüssen a und b beträgt dann etwa 10 V.If, with this value for the Zener diode 4 , the resistor 5 and the equivalent resistance of the oscillator 20, the coil 2 is not influenced by the metal flag 1 , then a current of about 10 mA flows in the connecting line 6 between the oscillator 20 and the evaluation stage 22. The voltage at the terminals a and b is then about 10 V.
Diese, an den beiden Adern der Verbindungsleitung 6 liegende Spannung von etwa 10 V liegt unterhalb der Zener-Spannung der Zener-Diode 3, so daß diese nicht leitet und der Transistor 7 der Taktstufe 23 damit nicht angesteuert wird.This voltage of approximately 10 V on the two wires of the connecting line 6 is below the Zener voltage of the Zener diode 3 , so that the latter does not conduct and the transistor 7 of the clock stage 23 is therefore not controlled.
Dieser Zustand wird beibehalten, bis eine Änderung der Oszillatorschwingung hervorgerufen wird.This state is maintained until a change in the oscillator oscillation is caused.
In der Auswertestufe 22 wird der Transistor 18 bei geeigneter Dimensionierung des Widerstandes 12 durch den Strom von etwa 10 mA ständig durchgeschaltet, so daß an der Sekundärwicklung 19&min; des Übertragers 19, 19&min; keine Spannung auftritt.In the evaluation stage 22, the transistor 18 is continuously switched through by the current of about 10 mA if the resistor 12 is suitably dimensioned, so that no voltage occurs at the secondary winding 19' of the transformer 19, 19' .
Wird dagegen die Spule 2 des Oszillators 20 durch die Metallfahne 1 beeinflußt, so daß der Ersatzwiderstand des Oszillators 20 auf 9 000 Ohm ansteigt, dann fließt in der Zweidraht- Verbindungsleitung 6 nur noch ein Strom von etwa 2 mA. Die Spannung am Oszillator 20 bzw. an den Anschlüssen a und b beträgt dann etwa 18 V. Dies bedeutet, daß die Zener- Spannung der Zener-Diode 3 überschritten wird, so daß sich der Kondensator 8 über den Widerstand 9 aufladen kann. Sobald die Ladespannung am Kondensator 8 die Schwellenspannung des Transistors 7 übersteigt, schaltet die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 7 den Widerstand 10 parallel zum Oszillatorwiderstand 11.If, however, the coil 2 of the oscillator 20 is influenced by the metal flag 1 so that the equivalent resistance of the oscillator 20 increases to 9,000 ohms, then only a current of about 2 mA flows in the two-wire connecting line 6. The voltage at the oscillator 20 or at the connections a and b is then about 18 V. This means that the Zener voltage of the Zener diode 3 is exceeded so that the capacitor 8 can charge via the resistor 9. As soon as the charging voltage at the capacitor 8 exceeds the threshold voltage of the transistor 7 , the emitter-collector path of this transistor 7 switches the resistor 10 in parallel with the oscillator resistor 11 .
Der Widerstandswert des Widerstandes 10 ist so ausgelegt, daß bei dieser Parallelschaltung die Beeinflussung des Oszillators 20 durch die Metallfahne 1 aufgehoben wird. Damit geht aber der Oszillator 20 in den Zustand der hohen Stromaufnahme zurück, so daß die Spannung an den Anschlüssen a, b wieder klein wird und auf etwa 10 V absinkt.The resistance value of the resistor 10 is designed in such a way that in this parallel connection the influence of the oscillator 20 by the metal flag 1 is cancelled out. However, the oscillator 20 then returns to the state of high current consumption, so that the voltage at the terminals a, b becomes small again and drops to about 10 V.
In diesem Zustand wird der Kondensator 8 nicht weiter aufgeladen. Der durchgeschaltete Zustand des Transistors 7 wird aber nur solange beibehalten, bis sich der Kondensator 8 unter die Schwellenspannung des Transistors 7 entladen hat. Sobald dieser Zustand erreicht ist, in dem der Transistor 7 nicht mehr leitet, ist der Widerstand 10 nicht mehr parallel zum Widerstand 11 wirksam, so daß der Oszillator 20 wieder einen niederen Strom von etwa 2 mA führt.In this state, the capacitor 8 is no longer charged. The switched-on state of the transistor 7 is only maintained until the capacitor 8 has discharged below the threshold voltage of the transistor 7. As soon as this state is reached, in which the transistor 7 is no longer conducting, the resistor 10 is no longer effective in parallel with the resistor 11 , so that the oscillator 20 again carries a low current of about 2 mA.
Anschließend steigt die Spannung an den Anschlüssen a und b an, und der Kondensator 8 wird wieder aufgeladen.Subsequently, the voltage at terminals a and b increases and capacitor 8 is recharged.
Der Oszillatorstrom pendelt also ständig zwischen einem hohen und einem niederen Wert hin und her, so lange die Spule 2 durch die Metallfahne beeinflußt ist.The oscillator current therefore constantly oscillates between a high and a low value as long as coil 2 is influenced by the metal flag.
Da der Widerstand 12 in der Auswertestufe 22 so dimensioniert ist, daß der Transistor 18 bei hohem Oszillatorstrom durchgeschaltet und bei niederem Oszillatorstrom gesperrt ist, wird dieser Transistor 18 im Rhythmus der Taktfrequenz des Oszillatorstromes durchgeschaltet und gesperrt, und an der Sekundärwicklung 19&min; des Übertragers 19, 19&min; tritt ein Signal auf.Since the resistor 12 in the evaluation stage 22 is dimensioned such that the transistor 18 is switched through when the oscillator current is high and blocked when the oscillator current is low, this transistor 18 is switched through and blocked in the rhythm of the clock frequency of the oscillator current, and a signal appears at the secondary winding 19' of the transformer 19, 19' .
An der Sekundärwicklung 19&min; liegt also keine Spannung, wenn die Spule 2 nicht durch die Metallfahne 1 beeinflußt wird, und es tritt eine Spannung auf, wenn diese Metallfahne 1 die Spule 2 des Oszillators 20 beeinflußt.There is therefore no voltage on the secondary winding 19' when the coil 2 is not influenced by the metal flag 1 , and a voltage occurs when this metal flag 1 influences the coil 2 of the oscillator 20 .
Die Zener-Spannung der Zener-Diode 4 in der Auswertestufe 22 muß größer sein als die Zener-Spannung der Zener-Diode 3 im Initiator 21, damit die Schaltvorrichtung einwandfrei arbeiten kann.The Zener voltage of the Zener diode 4 in the evaluation stage 22 must be greater than the Zener voltage of the Zener diode 3 in the initiator 21 so that the switching device can operate properly.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 umgekehrter Wirkungsrichtung. In der Fig. 2 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Fig. 2 shows another embodiment of the switching device according to the invention with the opposite direction of action to the embodiment of Fig. 1. In Fig. 2, corresponding parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel von Fig. 1 lediglich durch eine andere Taktstufe 23. Diese Taktstufe hat eine Parallelschaltung eines Kondensators 15 mit einem Widerstand 16, wobei diese Parallelschaltung zwischen dem Anschluß a und dem einen Ende der Spule 2 vorgesehen ist. Der Widerstand 16 ist durch die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 13 überbrückt, dessen Kollektor über einen Widerstand 14 mit dem anderen Ende der Spule 2 verbunden ist.The embodiment of Fig. 2 differs from the embodiment of Fig. 1 only by a different clock stage 23. This clock stage has a parallel connection of a capacitor 15 with a resistor 16 , this parallel connection being provided between the terminal a and one end of the coil 2. The resistor 16 is bridged by the base-emitter path of a transistor 13 , the collector of which is connected to the other end of the coil 2 via a resistor 14 .
Wird die Metallfahne 1 der Spule 2 angenähert, dann ist der Oszillatorstrom klein, so daß der Transistor 13 durch den Spannungsabfall am Widerstand 16 nicht durchgeschaltet wird. Es tritt daher wieder ein statischer Zustand ein. Der Transistor 18 in der Auswertestufe 22 ist dabei ständig gesperrt, so daß an der Sekundärwicklung 19&min; des Übertragers 19, 19&min; kein Signal auftritt.If the metal flag 1 is brought closer to the coil 2 , the oscillator current is small, so that the transistor 13 is not switched through by the voltage drop across the resistor 16. A static state therefore occurs again. The transistor 18 in the evaluation stage 22 is constantly blocked, so that no signal appears at the secondary winding 19' of the transformer 19, 19' .
Wird nun die Beeinflussung des Oszillators 20 durch die Metallfahne 1 aufgehoben, dann nimmt der Oszillator 20 einen hohen Strom auf. Der Spannungsabfall am Widerstand 16 wird dann groß, so daß der Kondensator 15 aufgeladen werden kann. Sobald die Spannung am Kondensator 15 die Schwellenspannung des Transistors 13 übersteigt, wird dieser durchgeschaltet, und die Spule 2 wird über den Widerstand 14 der Taktstufe 23 derart beeinflußt, wie dies einer Beeinflussung durch die Metallfahne 1 entspricht.If the influence of the oscillator 20 by the metal flag 1 is now removed, the oscillator 20 absorbs a high current. The voltage drop across the resistor 16 then becomes large, so that the capacitor 15 can be charged. As soon as the voltage across the capacitor 15 exceeds the threshold voltage of the transistor 13 , the latter is switched through and the coil 2 is influenced via the resistor 14 of the clock stage 23 in such a way that it corresponds to an influence by the metal flag 1 .
Damit wird der Oszillatorstrom aber wiederum klein, so daß sich der gleiche rhythmische Taktbetrieb wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einstellt. An der Sekundärwicklung 19&min; des Übertragers 19, 19&min; erscheint also nur dann eine Spannung, wenn der Transistor 18 während des Taktbetriebs durchgeschaltet und gesperrt wird. Dieser Taktbetrieb tritt aber nur auf, wenn die Spule 2 - im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 - gerade nicht durch die Metallfahne 1 beeinflußt wird.This makes the oscillator current small again, so that the same rhythmic clock operation occurs as in the embodiment of Fig. 1. A voltage only appears on the secondary winding 19' of the transformer 19, 19' when the transistor 18 is switched on and off during the clock operation. This clock operation only occurs when the coil 2 - in contrast to the embodiment of Fig. 1 - is not influenced by the metal flag 1 .
Der Wert der Taktfrequenz des Oszillatorstromes wird im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 im wesentlichen durch die Kapazität des Kondensators 8 bestimmt, während im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 im wesentlichen die Kapazität des Kondensators 15 diese Taktfrequenz festlegt. Weiterhin wird im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 die Einsatzspannung für den Taktbetrieb durch die Zener-Diode 3 festgelegt, während im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 der Einsatzstrom für den Taktbetrieb durch den Widerstand 16 bestimmt wird.The value of the clock frequency of the oscillator current is essentially determined by the capacitance of the capacitor 8 in the embodiment of Fig. 1, while in the embodiment of Fig. 2 the capacitance of the capacitor 15 essentially determines this clock frequency. Furthermore, in the embodiment of Fig. 1 the threshold voltage for the clock operation is determined by the Zener diode 3 , while in the embodiment of Fig. 2 the threshold current for the clock operation is determined by the resistor 16 .
Schaltvorrichtungen mit dem Aufbau beider Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2 können nur dann den Taktbetrieb aufnehmen, wenn tatsächlich alle Bauelemente funktionsfähig sind. Fällt eines der Bauelemente im Initiator, im Oszillator, in der Zweidraht-Verbindungsleitung und in der Auswertestufe aus, so ist ein Taktbetrieb nicht mehr möglich. Im Fehlerfall ist somit die Spannung an der Sekundärwicklung 19&min; des Übertragers 19, 19&min; immer auf dem Wert Null.Switching devices with the structure of both embodiments according to Fig. 1 and 2 can only start clock operation if all components are actually functional. If one of the components in the initiator, the oscillator, the two-wire connecting line and the evaluation stage fails, clock operation is no longer possible. In the event of a fault, the voltage on the secondary winding 19' of the transformer 19, 19' is therefore always at the value zero.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, anstatt der Spannung am oder des Stromes im Oszillator das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein der Oszillatorschwingung als Kriterium für das Einleiten des Taktbetriebes der Taktstufe 23 heranzuziehen.It is also within the scope of the invention to use the presence or absence of the oscillator oscillation as a criterion for initiating the clock operation of the clock stage 23 , instead of the voltage at or the current in the oscillator.
Claims (7)
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| DE19833320413 DE3320413C2 (en) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | Switching device with an initiator containing an oscillator |
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