DE2116413B2 - ELECTRONIC, CONTACTLESS SWITCHING DEVICE - Google Patents
ELECTRONIC, CONTACTLESS SWITCHING DEVICEInfo
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Description
verbundenen, als erste Kondensatorelektrode wirkenden Metallkörper zu einem Kondensator ergänzt, geschlossen, schwingt also der Oszillator nur, wenn das das Schaltgerät betätigende Metallteil einen bestimmten Abstand zum Schaltgerät unterschritten hat.connected metal body acting as the first capacitor electrode supplemented to a capacitor, closed, So the oscillator only vibrates when the metal part actuating the switching device has a certain one The distance to the switching device has fallen below.
Ein anderes, bei elektronischen Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art auftretendes Problem besteht darin, daß die Schalthysterese, d. h. die Differenz zwischen dem Abstand des Metallteils, bei dem der elektronische Schalter des Schaltgerätes leitet, und dem Abstand des Metallteils, bei dem der elektronische Schalter des Schaltgerätes wieder sperrt — oder umgekehrt —, 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 Zählimpulse abgegeben werden. Um die Schalthysterese einstellen zu können, ist von der Anmelderin vorgeschlagen worden, eine Schaltung der Art zu \ erwirklichen, daß bei schwingendem Oszillator durch ein von der gleichgerichteten Oszillatorspannung abgeleitetes einstellbares Rückführungssignal die Verstärkung V des Oszillators erhöht wird. Das kann bei einem Schaltgerät in der Ausführungsform mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor innerhalb des Oszillators dadurch erreicht werden, daß dem Emitterwiderstand des Transistors die Reihenschaltung aus einem einstellbaren Rückführungswiderstand, einer Diode und der Kollektor-Emittcr-Strecke eines Transistors parallel geschaltet ist, dessen Basis von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird und dessen Kollektor im übrigen über einen Kollektorwiderstand an die Spannungsquelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Gbichrichter-Brückenschaltung, angeschlossen ist.Another problem that occurs with electronic switching devices of the type described above is that the switching hysteresis, ie the difference between the distance between the metal part where the electronic switch of the switching device conducts, and the distance between the metal part where the electronic switch of the switching device is conductive locks again - or vice versa - indefinitely, but above all not adjustable. This leads z. B. to the fact that when using such switching devices as a pulse generator for counting tasks when counting vibrating metal parts when passing such a vibrating metal part, several counting pulses are emitted. In order to be able to set the switching hysteresis, it has been proposed by the applicant to implement a circuit such that when the oscillator is oscillating, the amplification V of the oscillator is increased by an adjustable feedback signal derived from the rectified oscillator voltage. This can be achieved in a switching device in the embodiment with a transistor operated in the emitter circuit within the oscillator that the series circuit of an adjustable feedback resistor, a diode and the collector-emitter path of a transistor, whose base is connected in parallel with the emitter resistance of the transistor is controlled by the rectified oscillator voltage and whose collector is connected to the voltage source via a collector resistor, if necessary with the interposition of a rectifier bridge circuit.
Allen bekannten und den von der Anmelderin vorgeschlagenen, zuvor erläuterten elektronischen Schaltgeräten der eingangs beschriebenen grundsätzlichen Art ist gemeinsam, daß sie nur so lange von dem zur Betätigung erforderlichen Metallteil beeinflußt werden, wie sich dieses Metailteil in der Nähe des Schaltgerätes befindet. Entfernt sich das Metailteil wieder, so geht das Schaltgerät wieder in den Ausgangszustand zurück. Mit anderen Worten können die bekannten bzw. von der Anmelderin vorgeschlagenen Schaltgeräte den Schaltzustand nicht speichern, können also diese Schaltgeräte nicht durch das erste Annähern eines Metalltcils eingeschaltet und durch das zweite Annähern eines Metallteils wieder ausgeschaltet werden, — wie das bei mechanisch betätigten elektrischen Schaltgeräten ohne weiteres möglich ist.All known and proposed by the applicant, previously explained electronic switching devices of the basic described above The common feature is that they are only influenced by the metal part required for actuation for so long how this metal part is located in the vicinity of the switchgear. The metal part moves away again, the switching device goes back to its original state. In other words, you can the known switching devices or those proposed by the applicant do not save the switching state, So these switching devices cannot be switched on by the first approach of a metal piece and can be switched off again by the second approach of a metal part - as with mechanically actuated electrical switching devices is easily possible.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß es durch ein erstes Annähern eines Metallteils eingeschaltet, durch ein £\veites Annähern eines Metalltcils wieder ausgeschaltet werden kann — oder umgekehrt.The invention is therefore based on the object of providing a switching device of the type described at the outset to design that it is switched on by a first approach of a metal part, by a further approach a metal part can be switched off again - or vice versa.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem elektronischen Schaltgerät der eingangs beschriebenen grundsätzlichen Art, gegebenenfalls bei einer von der Anmelderin schon vorgeschlagenen, zuvor beschriebenen Ausführungsform. dadurch gelöst, daß zwischen dem Oszillator und dem elektronischen Schaltelement bzw. zwischen dem Kippverstärker und dem elektronischen Schaltelement eine bistabile Kippstufe vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerät gibt die bistabile Kippstufe beim ersten Annähern eines Metallteils an das Schaltgerät, durch den Oszillator bzw. den nachgeschalteten Kippverstärker beeinflußt, z. B. ein Ausgangssignal ab, das den nachgeordneten elektronischen Schalter leitend macht, während die bistabile Kippstufe beim zweiten Annähern eines Metallteils an das Schaltgerät, wiederum durch den OszillatorAccording to the invention, this object is as described in the introduction in the case of an electronic switching device fundamental type, possibly in the case of one already proposed by the applicant, beforehand described embodiment. solved in that between the oscillator and the electronic Switching element or a bistable between the multivibrator and the electronic switching element Tilt stage is provided. In the electronic switching device according to the invention there is the bistable Flip-flop when a metal part approaches the switching device for the first time, through the oscillator or the downstream Flip amplifier influenced, z. B. an output signal that the downstream electronic Makes switch conductive, while the bistable flip-flop when a metal part is approached a second time to the switching device, in turn by the oscillator
ίο bzw. den nachgeschalteten Kippverstärker beeinflußt, ein Ausgangssignal abgibt, das das nachgeordnete elektronische Schaltelement sperrt.ίο or affects the downstream tilt amplifier, emits an output signal that blocks the downstream electronic switching element.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät die bistabile Kippstufe als an sich bekannte Eccles-Jordan-Schaltung (auch Flip-Flop genannt) ausgeführt, wobei die Eccles-Jordan-Schaltung in üblicher Form aufgebaut sein kann. Zweckmäßigerweise kann der jeweilige Widerstand der jeweils aus einer Diode, einem Kondensator und einem Widerstand bestehenden Impulsweichen auf den antivalenten Ausgang, d.h. auf den Kollektor desjeweils anderen Transistors, geschaltet sein und kann in den Irnpulsweichen, vom Eingang der bistabilen Kippstufe her gesehen, jeweils zuerst die Diode und danach der Kondensator vorgesehen sein. Dadi.wh wird erreicht, daß die bistabile Kippstufe auf positive Flanken anspricht, so daß bei Vorliegen positive·" Flanken vom Kippverstärker auf eine zusätzliche Umkehrstufe verzichtet werden kann.In the switching device according to the invention, the bistable multivibrator is preferably known per se Eccles-Jordan circuit (also called flip-flop) executed, the Eccles-Jordan circuit can be constructed in the usual form. Appropriately, the respective resistance of each pulse splitters consisting of a diode, a capacitor and a resistor the complementary output, i.e. to the collector of the respective other transistor, must be connected and can be seen from the input of the bistable flip-flop in the pulse switch, the diode first and then the capacitor can be provided. Dadi.wh it is achieved that the bistable multivibrator is on responds to positive edges, so that when there are positive "edges" from the trigger amplifier to an additional Reverse stage can be dispensed with.
Schließlich empfiehlt es sich, die Kippstufe durch eine zusätzliche Beschallung mit Dioden und/oder Widerständen und/oder Kondensatoren so auszulegen, daß ohne Eingangssignal ein definiertes Ausgangssignal abgegeben wird, so daß der Ausgangszustand des Schaltgerätes stets gleich ist, z. B. das elektronische Schaltelement stets sperrt.Finally, it is recommended that the trigger stage by an additional sound system with diodes and / or Resistors and / or capacitors should be designed in such a way that, without an input signal, a defined output signal is issued so that the output state of the switching device is always the same, z. B. the electronic Switching element always blocks.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment Drawing explained in more detail. It shows
Fig. 1 das Schaltbild, teilweise schematisiert, einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes.Fig. 1 shows the circuit diagram, partially schematized, a preferred embodiment of a switching device according to the invention.
F i g. 2 eine erste Ausführungsform einer bistabilen Kippstufe für den Gegenstand nach F i g. 1 undF i g. 2 shows a first embodiment of a bistable tilting stage for the object according to FIG. 1 and
F i g. 3 eine andere Ausführungsform einer bistabilen Kippstufe für den Gegenstand nach Fig, I.F i g. 3 another embodiment of a bistable tilting stage for the object according to FIG. I.
Das in der F i g. 1 dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, d.h. es spricht auf ein sich annäherndes, 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 in the F i g. 1 shown electronic switching device 1 works without contact, i.e. it speaks on an approaching, not shown metal part and is a total of two connecting lines 2, 3 connected on the one hand to a voltage source 4 and on the other hand to a consumer 5.
In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht das dargestellte elektronische, d. h. kontaktlose Schaltgerät 1 aus einem von außen, nämlich durch das Metallteil, beeinflußbaren, d.h. bedämpfbaren Oszillator6, ein von dem Oszillator (S betätigtes elektronisches Schaltelement?, im dargestellten Ausführungsbeispiel einem Thyristor, einem zwischen dem Oszillator6 und dem elektronischen Schalter 7 liegenden Kippverstärker 8, der in Abhängigkeit vom Zustand des Oszillators 6 das elektronische Schaltelement 7 durchschaltet, und einer Speiseschaltnng9 zur Erzeugung der für den Oszillator 6 und den Kippverstärker 8 erforderlichen Hilfsspannung.In its basic structure, there is the electronic, i. H. contactless switching device 1 an oscillator6 that can be influenced, i.e. damped, from the outside, namely by the metal part from the oscillator (S actuated electronic switching element ?, in the illustrated embodiment one thyristor, one between the oscillator6 and the electronic switch 7 lying trigger amplifier 8, which depends on the state of the Oscillator 6 switches the electronic switching element 7 through, and a feed circuit 9 for generation the auxiliary voltage required for the oscillator 6 and the trigger amplifier 8.
Der Oszillator 6 des Schaltg^rätes 1 arbeitet im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 10. Im KoI-The oscillator 6 of the switching device 1 works in illustrated embodiment with an emitter operated transistor 10. In the KoI-
lektorkreis des Transistors 10 liegt ein Parallel- Zwischen dem Kippverstärker 8 und dem elektroschwingkreis 11 aus Schwingkreisinduktivität 12 und nischen Schaltelement 7 ist eine bistabile Kippstufe Schwingkreiskapazität 13, im Emitterkreis des Tran- 32 vorgesehen, die als Eccles-Jordan-Schaltung sistors 10 liegt ein Emitterwiderstand 14, und im Ba- (auch Flip-Flop genannt) ausgeführt ist. Die bistabile siskreis des Transistors 10 ist eine Rückkopplungsin- 5 Kippstufe 32 gibt beim ersten Annähern des nicht duktivität 15 vorgesehen, die einerseits an die Basis dargestellten Metallteils an das Schaltgerät 1, durch des Transistors 10, andererseits an die Verbindungs- den Oszillator 6 bzw. den nachgeschalteten Kippverstelle zweier Widerstände 16, 17, die einen Span- stärker 8 beeinflußt, z. B. ein Ausgangssignal ab, das nungsteiler 18 bilden, angeschlossen ist. Parallel zum das nachgeordnete elektronische Schaltelement 7 lei-Widerstand 16 liegt ein Überbrückungskondensator io tend macht, während die bistabile Kippstufe 32 beim 19. Die Oszillatorspannung wird am Kollektor des zweiten Annähern des Metallteils an das Schaltge-Transistors 10 über einen Koppelkondensator 20 ab- rät 1, durch den Oszillator 6 bzw. den nachgeschaltegegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Transi- ten Kippverstärker 8 beeinflußt, ein Ausgangssignal stors 21 gleichgerichtet und durch einen nachfolgen- abgibt, das das elektronische Schaltelement 7 sperrt, den, als Emitter-Folger geschalteten Transistor 22, in 15 Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform dessen Emitterkreis ein Ladekondensator 23 liegt, ist die Kippstufe 32, d. h. die Eccles-Jordan-Schalgeglättet. tung, in üblicher Form aufgebaut. Dem Eingang 33lector circuit of the transistor 10 is a parallel between the trigger amplifier 8 and the oscillating circuit 11 from resonant circuit inductance 12 and niche switching element 7 is a bistable multivibrator Resonant circuit capacitance 13, provided in the emitter circuit of the Tran-32, which is an Eccles-Jordan circuit sistor 10 is an emitter resistor 14, and in the Ba- (also called flip-flop) is executed. The bistable siskkreis of the transistor 10 is a feedback circuit 5 flip-flop 32 does not give when the first approach Ductivity 15 is provided, on the one hand the metal part shown on the base of the switching device 1 through of the transistor 10, on the other hand to the connection to the oscillator 6 or the downstream tilt adjuster two resistors 16, 17, which affects a clamping force 8, z. B. an output signal that Form voltage divider 18 is connected. Parallel to the downstream electronic switching element 7 lei resistor 16 is a bypass capacitor io tend makes, while the bistable multivibrator 32 at 19. The oscillator voltage is at the collector of the second approximation of the metal part to the Schaltge transistor 10 via a coupling capacitor 20 advises against 1, through the oscillator 6 or the downstream one, influenced by means of a transient trigger amplifier 8 connected as a diode, an output signal stors 21 rectified and emitted by a subsequent one that blocks the electronic switching element 7, the transistor 22 connected as an emitter follower in FIG. 2 illustrated embodiment The flip-flop 32, d. H. smoothed the Eccles-Jordan scarf. tion, built in the usual way. The entrance 33
Bei schwingendem Oszillator 6 wird durch ein von sind zwei Impulsweichen 34, 35 nachgeschaltet, dieWhen the oscillator 6 is oscillating, two pulse switches 34, 35 are connected downstream by one of the
der gleichgerichteten Oszillatorspannung abgeleitetes jeweils aus einer Diode 36, 37, einem Kondensatorthe rectified oscillator voltage derived in each case from a diode 36, 37, a capacitor
einstellbares Rückführungssignal die Verstärkung V 20 38, 39 und einem Widerstand 40, 41 bestehen. Dieadjustable feedback signal the gain V 20 38, 39 and a resistor 40, 41 exist. the
des Oszillators 6 erhöht. Impulsweichen 34, 35 sind an Transistoren 42, 43of the oscillator 6 increased. Pulse switches 34, 35 are connected to transistors 42, 43
Dazu ist dem Emitterwiderstand 14 des Transi- angeschlossen, wobei den Transistoren 42, 43 Kolstors
10 die Reihenschaltung aus einem einstellbaren lektorwiderstände 44, 45 zugeordnet sind.
Rückführungswiderstand 24, einer Diode 25 und der Bei der in F i g. 3 dargestellten bistabilen Kipp-Kollektor-Emitter-Strecke
eines Transistors 26 paral- as stufe 32 ist der jeweilige Widerstand 40 bzw. 41 der
IeI geschaltet, wobei die Basis des Transistors 26 von Impulsweichen 34 bzw. 35 jeweils auf den antivalender
gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert ten Ausgang, d. h. auf den Kollektor des jeweils anwird
und der Kollektor des Transistors 26 im übrigen deren Transistors 43, 42 geschaltet. In den Impulsüber
einen Kollektorwiderstand 27 und eine Gleich- weichen 34, 35 ist, vom Eingang 33 der bistabilen
richter-Brückenschaltung 28 an die Spannungs- 30 Kippstufe 32 her gesellen, jeweils zuerst die Diode 36
quelle 4 angeschlossen ist. bzw. 37 und danach der Kondensator 38 bzw. 39 vor-For this purpose, the emitter resistor 14 of the Transi is connected, the transistors 42, 43 Kolstors 10 being assigned the series connection of an adjustable lector resistors 44, 45.
Feedback resistor 24, a diode 25 and the case in FIG. 3 illustrated bistable toggle collector-emitter path of a transistor 26 in parallel as stage 32, the respective resistor 40 or 41 of the IeI is connected, the base of the transistor 26 being controlled by pulse splitters 34 and 35 respectively on the equivalent of the rectified oscillator voltage Output, that is to say to the collector of the respective and the collector of the transistor 26 is connected to the rest of the transistor 43, 42. In the pulse via a collector resistor 27 and a rectifier 34, 35 from the input 33 of the bistable rectifier bridge circuit 28 to the voltage 30 trigger stage 32, the diode 36 source 4 is connected first. or 37 and then the capacitor 38 or 39
Die Speiseschaltung 9 zur Erzeugung der für den gesehen.The feed circuit 9 for generating the seen for.
Oszillator 6 und dem Kippverstärker 8 erforderlichen Im übrigen ist die Kippstufe 32 bei der Ausfüh-Hilfsspannung besteht aus einer in Reihe mit der rungsform nach F i g. 3 durch eine zusätzliche Bc-Schaltstrecke des elektronischen Schaltelementes 7 35 schaltung mit Dioden 46, 47, Widerstände 48, 49, 50 liegenden Zenerdiode 29 und einem parallel zur und einen Kondensator 51 so ausgelegt, daß ohne Schaltstrecke des elektronischen Schaltelemente«; 7 lie- Eingangssignal stets ein definiertes, gleiches Ausgenden, relativ hochohmigen Hilfswidersland 30. Im gangssignal abgegeben wird. Schließlich ist die Kippübrigen ist, da das dargestellte Schaltgerät 1 für stufe 32 insgesamt so ausgelegt, daß Doppcl- odei einen mit Wechselstrom betriebenen Verbrauchers 40 Mehrfachimpulse, z.B. durch ein vibrierendes Mebestimmt ist, ausgangsseitig noch die Gleichrichter- tallteil, die bistabile Kippstufe 32 nicht mehrfach briickenschaltung 28 vorgesehen. kippen läßt.Oscillator 6 and the flip-flop amplifier 8 required. In addition, the flip-flop 32 is at the execution auxiliary voltage consists of one in series with the approximation form according to FIG. 3 by an additional Bc switching path of the electronic switching element 7 35 circuit with diodes 46, 47, resistors 48, 49, 50 lying Zener diode 29 and a parallel to and a capacitor 51 designed so that without Switching path of the electronic switching element «; 7 lie input signal always has a defined, identical output, relatively high resistance auxiliary opposition 30. In the output signal is emitted. Finally, the leftover is because the illustrated switching device 1 for stage 32 is designed so that Doppcl- odei an alternating current operated consumer 40 multiple impulses, e.g. determined by a vibrating meter is, on the output side still the rectifier tall part, the bistable multivibrator 32 is not multiple Bridge circuit 28 is provided. lets tip over.
Claims (5)
Widerstand (40 bzw. 41) bestehenden Impulswei- Insoweit sind verschiedene Ausführungsformen bechen (34, 35) auf den antualenten Ausgang, d.h. kannt, die hier nicht näher erläutert werden müssen, auf den Kollektor des jeweils anderen Transistors Die eingangs beschriebenen elektronischen Schalt-(43 bzw. 42), geschaltet ist. geräte weisen im übrigen zumeist im Oszillator einen3. Electronic, non-contact working rate in the creation of a corresponding supply switching device according to claim 2, characterized in that the respective resistor (40 or th auxiliary voltage, a problem whose solution ins-41) is required for generating the required from the oscillator each consisting of a diode (36 or 37), which causes particular difficulties when a total of one capacitor (38 or 39) and one 30 together with two connecting lines can be managed.
Resistance (40 or 41) existing pulse width. In this respect, various embodiments are small (34, 35) on the antualent output, i.e. known, which need not be explained in more detail here, on the collector of the respective other transistor The electronic switching ( 43 or 42). By the way, devices usually have an oscillator
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Applications Claiming Priority (1)
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- 1971-04-03 DE DE19712116413 patent/DE2116413B2/en active Pending
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| DE2116413A1 (en) | 1972-10-26 |
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