Als spezielle Art einer derartigen Sensoreinrichtung wird hier- bei auf eine Grenzwertsensor-Einrichtung abgestellt, die bei Er- reichen eines vorgegebenen Wertes, der analog oder binär sein kann, einen oder mehrere Schaltausgänge betätigt. Eine derartige Grenzwertsensor-Einrichtung kombiniert daher einen Meßfühler oder Geber mit der Anpassungselektronik, die die Auswerte-und Ausgabefunktion aufweist, innerhalb der entsprechenden Sen- soreinrichtung.

Als derartige Sensoreinrichtungen werden nachfolgend beispiel- haft induktive und kapazitive Näherungsschalter, opto- elektronische Sensoren, Ultraschall-Näherungsschalter, Magnet- und Magnetfeld- Sensoren ebenso wie Füllstands-Sensoren verstanden.

Ein Problem bei derartigen Sensorvorrichtungen ist, dass die Schalteinrichtung im Ausgangskreis, die zur Ansteuerung eines Lastkreises bzw. einer entsprechenden Last vorgesehen ist, ent- weder als Transistor oder Transistorstufe aufgebaut ist oder als elektro-mechanisches Relais.

Wurde die Transistorlösung als Schalteinrichtung gewählt, so be- stand zwar die Möglichkeit, dies auf einem Layout mit der ent- sprechenden Anpassungselektronik des Sensors auszuführen. Ein ganz wesentlicher Nachteil bestand aber darin, dass zwischen dem Steuerkreis und dem Lastkreis bei einem einfachen, kostengünsti- gen Aufbau keine galvanische Entkopplung vorhanden war. Es konn- ten daher Potenzialverschleppungen auftreten. Auch besteht beim Transistor das Problem, dass er Wechselspannungen nicht schalten kann.

Beim Einsatz eines elektro-mechanischen Relais als Schaltein- richtung im Ausgangskreis hatte man die Nachteile einer relativ großen Baugröße in Kauf zu nehmen, ebenso wie eine relativ hohe Ansteuerleistung von beispielsweise 200 mW.

Es ist nicht erkennbar, dass sich die Nachteile der Lösungen mit konventionellen elektro-mechanischen Relais im Hinblick auf Lei- stungsaufnahme, HF-Tauglichkeit, Baugröße und Anzahl der maxima- len Schaltspiele durch eine stetige Weiterentwicklung auf dem Gebiet dieser Relais in absehbarer Zeit lösen lassen.

In der DE 198 54 450 AI und der DE 42 05 029 Cl werden Herstel- lungsverfahren für mikromechanische Relais auf Silizium-Basis beschrieben. Es wird dabei in wesentlichen Zügen auf Verfahren der Halbleiter-insbesondere der Silizium-Technologie zurückge- griffen. Die Mikro-Relais zeichnen sich durch ein elektrostati- sches Schaltprinzip und damit durch sehr geringe Ansteuerlei- stungen aus.

Ein piezoelektrisches Mikro-Relais mit reduziertem Energiever- brauch ist in der JP 06 060 788 A offenbart.

Eine Anwendung von mikromechanischen Relais zeigt die DE 41 00 634 A1. Eine Vielzahl von Mikromelais ist dort matrixartig in einer Prüfvorrichtung zum Testen von bestückten Leiterplatten zusammengeschaltet.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit für mikromechanische Relais ist in der DE 198 46 639 A1 beschrieben. Um besonders hohe Schalt- Spannungen und-Ströme zu erzielen sind dort eine Vielzahl von Mikro-Relais in einem Schaltfeld seriell bzw. parallel geschal- tet. Im Vergleich zu einem alternativ einsetzbaren Schutz werden durch die Verwendung von Mikro-Relais deutlich kürzere Ansprech- zeiten erzielt.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Sensor- vorrichtung, insbesondere eine Grenzwertsensor-Vorrichtung mit miniaturisierter Schalteinrichtung im Ausgangsbereich zu reali- sieren, wobei ein modulartiger Aufbau sowie eine verbesserte An- steuerung der Schalteinrichtung mit hohen Schaltgeschwindigkei- ten und einer hohen Anzahl von Schaltspielen möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Ein wesentlicher Grundgedanke ist hierbei, eine im wesentlichen mikromechanische Schalteinrichtung zu verwenden. Mit anderen Worten, eine Schalteinrichtung mit mindestens einem Schaltele- ment zu schaffen, das noch als mikro-mechanischer Schalter be- zeichenbar ist, aber mit äußerst leistungsarmen Antrieb, und z. B. nach dem elektrostatischen oder piezoelektrischen Prinzip betätigbar ist. Diese Mikro-Einrichtung weist vorzugsweise bei einem Schichtaufbau in Art eines Halbleiter-Chips, Mikromecha- nik-Komponenten incl. evtl. nötiger Elektronik auf. Hierbei wer- den die Vorteile des Transistors im Hinblick auf seine Miniatu- risierung, geringe Ansteuerleistung und hohe Schaltgeschwindig- keit etc. ebenso beibehalten, wie die relativ einfache Integra- tionsmöglichkeit im Rahmen ein-und desselben Layouts mit der Anpassungselektronik für die übrige Sensorvorrichtung. Bei die- ser Auslegung der Schalteinrichtung werden aber auch die Vortei- le elektro-mechanischer Relais beibehalten, insbesondere die galvanische Trennung zwischen Steuerkreis der Schalteinrichtung und dem Lastkreis, sowie die galvanische Trennung der Anschlüsse des Lastkreises selbst. Die erfindungsgemäße Auslegung der Sen- sorvorichtung und Verwendung der Schalteinrichtung eröffnet da- her die Möglichkeit einer relativ einfachen Beschaltung der Schalteinrichtung zu deren Ansteuerung und des Ausgangskreises, die darüber hinaus in schaltungstechnisch einfacher Weise modu- lartig, z. B. für das Schalten mehrerer, auch unterschiedlicher Lastkreise, ausbaubar ist.

Zweckmäßigerweise wird diese Schalteinrichtung als Mikro- Einrichtung in Form eines Mikro-Relais MR auf der Basis von Ma- terialien und Verfahren realisiert sein, wie sie in der Mikro- Mechanik und/oder bei der Halbleiterherstellung üblich sind.

Insbesondere wird hierfür in sehr vorteilhafter Weise ein Mikro- Relais z. B. auf Silizium-Basis gewählt, das einen geeigneten Schichtaufbau z. B. ähnlich dem bei Halbleiter-Bauelementen haben kann, und dessen Schichten verfahrenstechnisch so strukturiert sind, dass das eigentlich schaltende, mechanische Element durch elektrostatische oder piezoelektrische Kräfte, also Ladungsver- änderung, betätigbar ist. Eine übliche Ansteuerleistung kann da- her im Bereich von etwa 10 ßW liegen. Im Hinblick auf die Kon- taktgabe bzw. das Öffnen der Kontakte kann dieses Silizium- Mikro-Relais also ähnlich der Art einer Blattfederfunktion, ei- nes Biegebalkens o. a. arbeiten. Im US-Patent 05638946 ist ein Relais mit Biegebalken beispielhaft beschrieben.

Die Ausbildung der Schalteinrichtung als Mikro-Einrichtung ge- stattet es aber auch, eine integrierte Ausführung mit der Sen- sorvorrichtung bzw. deren Anpassungselektronik herbeizuführen, wobei Ausführungsformen als Bauteil oder Baugruppe, z. B. auf der Platine der Sensorvorrichtung oder als SMD oder auch in der Rea- lisierung als Chip zusammen mit der weiteren Anpassungselektro- nik der Sensorvorrichtung, ebenso wie als separater Chip, denk- bar sind.

Die galvanische Trennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis so- wie zwischen den Anschlüssen des Lastkreises wird jedoch als gravierender Vorteil bei der Verwendung der Schalteinrichtung in einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung beibehalten.

Die zweckmäßige Verwendung eines Mikro-Relais als Schalteinrich- tung in einer Sensorvorrichtung gestattet es, den Bezug auf ein dem Ansteuerkreis und dem Lastkreis gemeinsamen Potenzial aufzu- heben, so dass eine hohe Flexibilität im Hinblick auf die An- steuerung und Beschaltung von Lastkreisen erreichbar ist.

Die Realisierung einer Wirkungsrichtungsumkehr ist hierbei ebenfalls möglich.

Aufgrund der hohen Eingangsimpedanz des Mikro-Relais und der galvanischen Trennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis kann die Wirkungsrichtungsumkehr einfach durch ein entsprechendes Einfügen des MR an unterschiedliche Positionen im Schaltplan er- folgen, ohne dass zusätzliche Bauelemente oder weitere Beschal- tungen für das Erreichen dieser Flexibilität erforderlich sind.

Der Layoutaufwand und die Größe der resultierenden Baugruppe für die Sensorvorrichtung kann daher minimal gehalten werden, zumal alle verwendeten Bauelemente als SMDs verwendet werden können.

Ein ganz gravierender Vorteil gegenüber der Verwendung herkömm- licher Relais wird mit dem Mikro-Relais durch sein hohe Vibrati- onsfestigkeit erreicht, was den Einsatz-und Anwendungsbereich erheblich erweitert und die Fehlerwahrscheinlichkeit reduziert.

Die Auslegung der Schalteinrichtung im Ausgangskreis einer Sen- sorvorrichtung mit einem Mikro-Relais ermöglicht daher nicht nur die Verwirklichung der Vorteile früherer im Stand der Technik eingesetzter Baugruppen und Bauelemente, sondern gestattet in überraschender Weise auch neue, erheblich vereinfachte Ansteue- rungs-und Schaltungsmöglichkeiten. Dies gilt auch im Hinblick auf mehrkanalige Auslegungen des Ausgangskreises der Sensorvor- richtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Darstellun- gen der Schalteinrichtung, ihres inneren Aufbaues sowie der ex- ternen Ansteuerungsmöglichkeiten und internen wie externen Schaltungskonfigurationen noch näher beschrieben. Es zeigen : Fig. la, 1b : den schematischen Aufbau eines Mikro-Relais mit se- paratem Signaleingang sowie die verkürzte, symbol- hafte Darstellung ; Fig. lc : die symbolhafte Darstellung eines Mikro-Relais oh- ne separaten Signaleingang mit Ansteuerung über die Versorgungsspannung ; Fig. Id, le : die Auslegungsmöglichkeit eines Mikro-Relais auf einem Chip mit dem Schaltelement als Schließer ; Fig. 2a, 2b : die symbolhafte Darstellung eines Mikro-Relais als Öffner mit separatem Signaleingang und ohne separa- ten Signaleingang ; Fig. 3a, 3b : die prinzipiellen externen Beschaltungsmöglichkei- ten eines Mikro-Relais ; Fig. 4a, 4b : die Vereinfachung der Ausgangsanschlüsse eines Mi- kro-Relais mit 3-Punkt-Anschluss und interner gal- vanischer Verbindung sowie externer Beschaltungs- möglichkeit ; Fig. 5a, 5b : eine analoge Ausführungsform nach den Figuren 4 mit vereinfachtem Lastkreis ; Fig. 6a, 6b : Ausführungsformen eines Mikro-Relais mit interner galvanischer Verbindung und einer Wirkungsrich- tungsumkehr ; Fig. 7a, 7b : die Realisierung eines Gegentaktausganges der Sen- sorvorrichtung als 3-Punkt-Sensor auf der Basis von zwei Mikro-Relais ; Fig. 8a, 8b, 8c : die Realisierung zweikanaliger Ausführungsformen der Sensorvorrichtung mittels zweier, weitgehend parallel geschalteter Mikro-Relais, teilweise mit einer Wirkungsrichtungsumkehr ; Fig. 9a, 9b, 9c : 9a eine allgemeine Schaltstufe ; 9b, c Anschaltmöglichkeiten des Mikro-Relais für un- terschiedliche Wirkungsrichtung ; Fig. 10a, 10b : Möglichkeiten der programmierbaren Wirkungsrich- tungsumkehr eines Mikro-Relais über Brückenglieder oder eine Gleichrichterbrücke.

In einer weiteren Betrachtung wird die Sensorvorrichtung als aus einer Baugruppe mit dem entsprechenden Messwertaufnehmer, z. B. einem induktiven Sensor, verstanden, dem eine entsprechende An- passungselektronik mit einem Ausgangskreis zugeordnet ist. Die- ser Ausgangskreis weist mindestens eine entsprechende Schaltein- richtung auf, die vorzugsweise ein Mikro-Relais MR ist, und hat mindestens ein Schaltelement zur Schaltung des nachgeordneten Lastkreises.

In den Figuren la bis le ist ein entsprechendes Mikro-Relais 1 in vereinfachter Form und symbolhaft dargestellt. Ebenfalls ist kurz auf die Möglichkeiten der Ausführung des Mikro-Relais als Chip mit externen Beschaltungsalternativen eingegangen.

Die Figuren la bis le betreffen dabei beispielhaft das Mikro- Relais 1 als"Schließer".

In der Fig. la ist das Mikro-Relais 1 mit seinen Anschlüssen schematisch dargestellt, wobei der umrandete Block einen konti- nuierlich mit einer Versorgungsspannung zwischen den Anschlüssen VDD und VSS beaufschlagten Verstärker 3 zeigt. Dieser Verstärker 3 erhält ein Eingangssignal 4 und wirkt ausgangsseitig auf den eigentlichen Schalter 2, der in der Darstellung nach Fig. la ge- öffnet ist.

In der weiteren Beschreibung wird nachfolgend symbolhaft das Mi- kro-Relais 1 in der Funktion eines Schließers entsprechend der Figur 1b verwendet.

In Fig. lc ist eine andere Ausführungsform eines Mikro-Relais 1 als Schließer dargestellt, bei dem der separate Steuereingang entfällt und die Schaltfunktion durch das Anlegen einer entspre- chenden Versorgungsspannung bzw. dem Erreichen einer entspre- chenden Spannungsdifferenz ausgeführt wird.

In den Figuren ld und le sind beispielhaft zwei Ausführungsfor- men für eine Chip-interne Lösung beim Mikro-Relais und dessen externe Beschaltung gezeigt.

Im Beispiel nach 1d ist ein Eingang des Verstärkers 3 auf den Anschluss VDD gelegt.

Entsprechend der Fig. le zeigt diese andere Ausführungsform ei- nen Eingang des als Inverter ausgebildeten Verstärkers auf dem Anschluss VSS liegend. Der andere Versorgungsspannungsanschl-uss VDD ist über eine Diode 8 als Verpolschutz auf den Inverter ge- legt. Im Beispiel nach Fig. le könnte die Diode 8 auch entfal- len.

In ganz analoger Weise kann das Mikro-Relais 1 auch als"Öffner" ausgebildet sein, was in den Figuren 2a, 2b dargestellt ist.

Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2a ist das Mikro- Relais 1 mit einem separaten Signaleingang 4 ausgestattet und mit einer kontinuierlichen Spannungsversorgung zwischen VDD und VSS. Entsprechend der Fig. 2b kann dieser separate Signaleingang auch entfallen, wobei die Steuerung dann über die entsprechende Versorgungsspannung erfolgt und z. B. eine Aktivierung mit Öff- nung des Schalters dann erreichbar ist, wenn eine Steuerspannung an den Eingangsanschlüssen des Mikro-Relais liegt.

Eine Chip-interne Konfiguration lässt sich beim Mikro-Relais als Öffner in gleicher Weise wie beim Schließer entsprechend den Fi- guren 1d und le realisieren.

In den Fig. 3a und 3b ist schematisch eine einkanalige Anwendung der Sensorvorrichtung bzw. des Ausgangskreises 10 der Sensorvor- richtung mit fester Wirkungsrichtung gezeigt.

Der Ausgangskreis 10, der auch als Gerätekreis GK bezeichnet werden kann, zeigt einerseits ein Mikro-Relais 1 entsprechend der Darstellung nach Fig. lb. Dieses Mikro-Relais erhält seine kontinuierliche Gleichspannungsversorgung über die Anschluss- klemmen 12,13 von einer Gleichspannungsquelle 11.

Der Lastkreis ist hierbei schematisch mit einer Last 15 und ei- ner Gleichspannungsquelle 16 dargestellt, die über die Ausgangs- anschlüsse 5 und 6 des Mikro-Relais 1 schaltbar ist. Aufgrund der galvanischen Trennung am Schalter 2 des Mikro-Relais 1 kann der Lastkreis innerhalb der Spannungsfestigkeit des Mikro-Relais 1 auf beliebiges Potenzial gelegt werden.

Die Fig. 3b zeigt den gleichen Aufbau wie die Fig. 3a, jedoch ist der Lastkreis LK schematisch mit einer Wechselspannungsquel- le 17 dargestellt.

Hierdurch wird auch verdeutlicht, dass der Lastkreis LK aufgrund der galvanischen Trennung zum Steuerkreis des Mikro-Relais 1 auch wechselspannungsmäßig beaufschlagt werden kann. Der Last- kreis LK kann daher mit einer beliebigen zeitvarianten und/oder beliebig gepolten Spannung versorgt werden und ist daher bei- spielsweise auch für geschaltete Datenleitungen oder für Schnittstellen geeignet.

Die Darstellungen nach den Figuren 3a, 3b zeigen daher schema- tisch die Anwendung des Mikro-Relais 1 mit dem höchsten Frei- heitsgrad in Bezug auf die Verschaltung des Ausgangskreises 10 bzw. Gerätekreises GK mit dem Lastkreis LK. Die Anwendungsmög- lichkeiten erfordern jedoch auch umfangreichen externen Ver- drahtungsaufwand.

Ausgehend von den Schaltungen nach den Figuren 3a, 3b sind daher nachstehende Schaltungsmöglichkeiten und Beschaltungsmöglichkei- ten realisierbar : Der Ausgangskreis 10 bzw. Gerätekreis GK und der Lastkreis LK haben keine galvanische Verbindung, wie es dargestellt ist. Der Ausgangskreis 10 und der Lastkreis LK haben außerhalb der Sen- sorvorrichtung bzw. des Ausgangskreises 10 oder innerhalb des Ausgangskreises 10 eine galvanische Verbindung, z. B. ein glei- ches Bezugspotenzial oder eine Summation von Spannungen bei un- gleichem Bezugspotenzial. Im Falle einer galvanischen Verbindung kann der freibleibende Ausgang 5 oder 6 entweder p-schaltend oder n-schaltend ausgelegt sein. Unter p-schaltend versteht man hierbei ein Schalten gegenüber einem positiven Potenzial bzw. bei n-schaltend ein Schalten gegenüber einem negativen Potenzi- al.

Der Ausgangskreis 10 oder der Lastkreis können unterschiedliche Spannungswerte oder Amplituden haben.

Der Ausgangskreis und der Lastkreis können gleich-oder gegen- sinnig gepolt sein. Auch kann der Lastkreis von wechselnder Po- larität bezogen auf den Ausgangskreis sein.

Die in den Figuren 3a und 3b gezeigten universellen Anschluss- möglichkeiten mit äußerer Verdrahtung des Lastkreises und des Spannungsversorgungskreises lassen sich für Anwendungen mit ei- ner galvanischen Verbindung zwischen dem Ausgangskreis 10 bzw. dem Gerätekreis GK und dem Lastkreis LK, was in den Figuren 4a und 4b sowie mit weiterer Vereinfachung in den Figuren 5a, 5b dargestellt ist, erheblich vereinfachen.

Wird eine galvanische Verbindung zwischen dem Ausgangskreis 10 der Sensorvorrichtung und dem Lastkreis LK erforderlich, so kann dies vorteilhafterweise intern in der Sensorvorrichtung bzw. dem Ausgangskreis 10 durch eine galvanische Verbindung 21 zwischen dem Schalter 2 des Mikro-Relais 1 und der Anschlussklemme 13 ge- genüber dem Potenzial VSS gelöst werden. Die weitere Beschaltung des Lastkreises bzw. der Last 15 liegt dann an der Ausgangsklem- me 5 und ist andererseits auf das Potenzial der Anschlussklemme 13 gelegt. Im Beispiel nach Fig. 4a geschieht dies über eine im Lastkreis LK liegende Gleichspannungsquelle 16, der eine Wech- selspannung der Wechselspannungsquelle 17 überlagert ist.

Es sei darauf hinzuweisen, dass gleiche Bezugszeichen in den Fi- guren auch gleiche. Baugruppen und Elemente betreffen, so dass aus Vereinfachungsgründen nicht alle Baugruppen in einer ent- sprechenden Figur aufgeführt werden müssen. Auf dem Wege der Vereinfachung und einer internen Verbindung zwischen den An- schlussklemmen 6 und 13 nach Fig. 3a kann daher ein 3-Draht- Sensor in typischer Norm-konformer Anschlussart gemäß Fig. 4a erreicht werden.

Die Variante nach Fig. 4b unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 4a dadurch, dass die interne galvanische Verbindung 22 innerhalb des Ausgangskreises 10 auf die positive Anschlussklem- me 12 geführt ist. Der Lastkreis LK liegt daher an dem Ausgangs- anschluss 6 und der Anschlussklemme 12, die am positiven Poten- zial der Versorgungsgleichspannung VDC 11 liegt.

In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4a und 4b kann das am Lastkreis LK anliegende Potenzial entsprechend der gezeigten Beschaltung innerhalb oder außerhalb der Versorgungsgleichspan- nung 11 liegen.

Der in den Figuren 4a und 4b mit drei Anschlüssen ausgestattete Ausgangskreis 10 der Sensorvorrichtung, der dementsprechend auch als 3-Draht-Sensor bezeichnet werden kann, lässt daher unter Be- rücksichtigung der internen galvanischen Verbindung 21 bzw. 22 die Vorteile zu, wie sie zu den Beispielen nach Figuren 3a, 3b genannt worden sind. Insbesondere kann der freibleibende Ausgang p-bzw. n-schaltend ausgelegt werden. Lastkreis LK und Ausgangs- kreis 10 können unterschiedliche Spannungswerte und Amplituden haben und/oder können gleich-oder gegensinnig gepolt sein. Der Lastkreis LK kann bezogen auf den Ausgangskreis 10 eine wech- selnde Polarität haben und kann auch mit einer beliebigen zeit- varianten und/oder beliebig gepolten Spannung versorgt werden.

Eine weitere Vereinfachung ist in den Beispielen nach den Figu- ren 5a und 5b dargestellt. Nach Fig. 5a ist die Last 15 des Lastkreises an den Ausgangsanschluss 5 und andererseits an die Anschlussklemme 12 auf positives Potenzial der Versorgungs- gleichspannung 11 gelegt.

Im Beispiel nach Fig. 5b liegt die Last 15 zwischen dem Aus- gangsanschluss 6 an der Anschlussklemme 13 bzw. negativen Poten- zial der Versorgungsgleichspannung 11.

In dieser Vereinfachungsvariante können daher die in der Praxis gebräuchlichsten Ausführungsformen realisiert werden, die anwen- dungsübliche Anschlussarten mit beliebigen Kombinationen von n- schaltend, p-schaltend, Öffner und Schließer entsprechen.

Eine Weiterentwicklung des Ausgangskreises 10 gemäß den Figuren 4a, 4b ist in der Fig. 6a dargestellt. In der Ausführungsform nach Fig. 6a ist das Bezugspotenzial für den Lastkreis nunmehr umschaltbar ausgelegt. Hierzu wird zwischen dem Versorgungspo- tenzial VDD an der Anschlussklemme 12 und dem Potenzial VSS an der Anschlussklemme 13 ein Umschalter 24 vorgesehen. Dieser Um- schalter 24 kann über eine Wirkungsrichtungsumkehr WRU am WRU- Anschluss 25 umschaltbar sein. Bei Ansteuerung des Mikro-Relais 1 und Schließen des Schalters 2 gelangt in der Stellung nach Fig. 6a der Ausgangsanschluss 6 für den Lastkreis auf das Poten- zial VDD. Bei Betätigung der Wirkungsrichtungsumkehr und beim Schalten des Umschalters 24 würde daher das Potenzial VSS an den Ausgangsanschluss 6 gelegt werden können.

Auf diese Weise kann daher der entsprechende Ausgang 6 des Mi- kro-Relais 1 wahlweise an den einen oder den anderen Pol der Versorgungsspannung gelegt werden, also p-schaltend und n- schaltend ausgelegt werden. Der Umschalter 24 selbst kann dabei in beliebiger geeigneter Form ausgeführt sein, z. B. als interne Brücke, als Schaltlogik oder sonstige interne Verdrahtungspro- grammierung.

Anstelle des Umschalters 24 nach Fig. 6a kann die gleiche Funk- tionalität bei der internen Beschaltung nach Fig. 6b durch den Einsatz von zwei einfachen Schaltern 26 und 27 erreicht werden, die auch als weitere Mikro-Relais ausgeführt sein können.

Die zu den Figuren 4a, 4b angeführten Vorteile und Beschaltungs- möglichkeiten bleiben daher erhalten, werden aber im Hinblick auf p-schaltend oder n-schaltend noch erweitert.

Zur Auslegung des 3-Draht-Sensors mit einem Gegentakt-Ausgang 29 ist im Beispiel nach. Fig. 7a der Ausgangskreis 10 der Sensorvor- richtung mit einem zweiten Mikro-Relais 14 ausgestattet, das als Offner ausgelegt ist. Das obere Mikro-Relais 1 entspricht dabei der internen Beschaltung nach Fig. 4b. Das untere, zweite Mikro- Relais 14 hat eine interne Beschaltung entsprechend dem Beispiel nach Fig. 4a, wobei das Mikro-Relais selbst als Offner ausgebil- det ist. Die entsprechenden Anschlüsse 5 und 6 der beiden Mikro- Relais sind auf den Gegentaktausgang 29 geführt. Beide Mikro- Relais 1, 14 erhalten über einen Signalanschluss 4 ein gleiches Ansteuerungssignal.

Entsprechend der Fig. 7a liegt in einem Schaltzustand das Poten- zial VSS von der Anschlussklemme 13 am Gegentaktausgang 29. In dem anderen Schaltzustand öffnet das Mikro-Relais 14 und schließt das Mikro-Relais 1, womit der Gegentaktausgang 29 das Potenzial VDD von der Anschlussklemme 12 erhält.

Durch die Möglichkeit, die Last zwischen VDD und Ausgang oder zwischen VSS und Ausgang zu schalten, kann bei diesem internen Aufbau die Wirkungsrichtung gewählt werden.

Der Gegentaktausgang 29 kann daher alternierend p-und n- schaltend arbeiten.

Aufgrund dieser Funktionsweise ist bei induktiven Lasten keine weitere Freilaufdiode mehr notwendig. Dies reduziert insbesonde- re bei hohen Schaltfrequenzen die in der Sensorvorrichtung abzu- führende Verlustleistung.

Eine weitere Erhöhung der Funktionalität der Schaltung nach Fig.

7a erreicht man dadurch, dass eine steuerbare Wirkungsrichtungs- umkehr WRU zusätzlich an einem Anschluss 25 vorgesehen wird. Im Beispiel nach Fig. 7b wird der WRU-Anschluss 25 und der Signalanschluss auf eine Logik 28 gegeben, die die jeweiligen Mikro-Relais 1, 14 ansteuert. Die Beschaltung nach Fig. 7b mit einer steuernden WRU und evtl. zusätzlicher Logik ermöglicht da- her Ausgangsvarianten mit beliebigen Kombinationen von n- schaltend, p-schaltend, Öffner und Schließer in einem Sensor bzw. in dessen Ausgangskreis 10.

Die Steuerlogik ermöglicht beispielsweise auch die Verwendung gleichartiger Mikro-Relais, so dass z. B. beide Mikro-Relais wahlweise als Schließer oder Öffner ausgelegt sein können.

Alternativ zu der in Fig. 7b gezeigten Beschaltung kann die WRU auch durch interne oder externe Brücken realisiert werden.

Die in den Figuren 7a, 7b gezeigte Schaltung kann vorteilhaf- terweise relativ einfach zu einer zweikanaligen potenzialfreien Form erweitert werden. Hierzu werden z. B. die beiden Ausgangsan- schlüsse der in der Figur 7a gezeigten Mikro-Relais 1, 14 nach außen geführt, wie dies in der Fig. 8a dargestellt ist. Damit erhält man zwei unabhängige, galvanisch getrennte Ausgänge 5,6 bzw. 5', 6', wobei im Beispiel nach Fig. 8a aufgrund der Logik- schaltung 28 mit Signalanschluss 4 und dem WRU-Anschluss 25 die beiden Mikro-Relais 1, 1'gleichsinnig oder gegensinnig ange- steuert werden können.

Zur Erlangung eines einfachen antivalenten Ausgangs mit gleich- inniger Ansteuerung der zweikanaligen Sensorvorrichtung bedarf es, wie dies in der Fig. 8b für das untere Mikro-Relais 14 ge- zeigt ist, lediglich der Auslegung des Mikro-Relais 1'nach Fig.

8a als Öffner, wobei die Logikschaltung entfällt.

Die für die einkanaligen Versionen, entsprechend den Darstellun- gen nach den Figuren 3a, 3b aufgezeigten Eigenschaften und Vor- teile, gelten auch bei der Ausführungsform nach der Fig. 8a un- verändert für jeden einzelnen Kanal. Darüber hinaus sei erwähnt, dass die beiden Lastkreise LK miteinander in dieser zweikanali- gen Form der Ausgangsstufe 10, ebenso freizügig verschaltbar sind, wie dies für das Verhältnis von Ausgangskreis 10 und Last- kreis für die Versionen nach den Figuren 3a, 3b beschrieben ist.

Bei dem in Fig. 8b dargestellten Ausführungsbeispiel ist das obere Mikro-Relais 1 als Schließer und das untere Mikro-Relais 14 als Öffner ausgelegt, wobei die Relais 1, 14 über eine ge- meinsame Signalleitung 4 steuerbar sind und somit antivalent schalten. Beide Ausgangsleitungen 5,6 bzw. 5', 6'der Mikro- Relais sind in diesem Beispiel nach außen geführt.

In ganz vergleichbarer Weise, wie eine wahlweise Verschaltung mit einem Bezugspotenzial für eine einkanalige Version, z. B. in der Fig. 6a, erreicht werden konnte, kann dies auch für die zweikanalige Lösung, wie sie in Fig. 8c dargestellt ist, reali- siert werden.

Ergänzend zu der Lösung nach Fig. 8b wird die wahlweise Ver- schaltung mit dem entsprechenden Bezugspotenzial VDD bzw. VSS dadurch geschaffen, dass intern der Schalter 24 eine Verbindung entweder mit der Anschlussklemme 12 oder 13 herstellt (Fig. 8c).

Anstelle des über die Wirkungsrichtungsumkehr angesteuerten Um- schalters 24 ist es auch möglich, eine Lösung über einzelne Schalter 26,27 durchzuführen, wie dies in der Fig. 6b ausge- führt ist.

Gravierende Vorteile ergeben sich für Steuer-und Ausgangskreis einer Sensorvorrichtung bei Verwendung eines oder mehrerer Mi- kro-Relais durch die Möglichkeit, eine vereinfachte Ansteuerung zu schaffen, da ein entsprechendes Mikro-Relais auf Halbleiter- basis üblicherweise einen hochohmigen Eingang hat und auch die galvanische Trennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis zur Ver- fügung stellt.

Bei herkömmlichen elektro-mechanischen Relais wären diese An- steuerungsmöglichkeiten in der Praxis wegen zu hoher Ansteuer- ströme nicht denkbar.

In Fig. 9a ist eine vereinfachte Beschaltung des Eingangs für y ein herkömmliches elektro-mechanisches Relais gezeigt. Zwischen den Versorgungsanschlüssen 32 und 33 liegt in Serie ein Lastwi- derstand 34 mit einem Transistor 35, dessen Emitter auf den An- schluss 33 geführt ist. Bei Ansteuerung über den Basisanschluss 37 erhält man am Anschluss 36 ein entsprechendes Signal.

Würde man bei dieser Beschaltung ein herkömmliches elektro- mechanisches Relais verwenden, so tritt dies an die Stelle des Lastwiderstandes 34. Falls ein herkömmliches Relais jedoch über die Anschlüsse 36 und 33 eingefügt werden sollte, müßte der Wi- derstand 34 so niedrig gewählt werden, dass sich diese An- schlussart durch den viel zu hohen Querstrom verbietet.

Auch bei anderen Alternativen, wie z. B. der Ansteuerung eines elektro-mechanischen Relais über die Ausgangsstufen entsprechen- der Operationsverstärker, Komparatoren oder über eine Logik, müssten diese für die Erzeugung hoher Treiberströme ausgelegt sein. Eine weitere Schwierigkeit tritt hinzu, wenn eine Wir- kungsrichtungsumkehr beim entsprechenden Relais gewünscht wird, da dies auf alle Fälle weitere Bauelemente und damit eine Ver- teuerung bedingt.

Bei Verwendung eines Mikro-Relais 1 lässt sich hingegen die Be- schaltung des Einganges relativ einfach und kostengünstig durch- führen.

Bei einer allgemeinen Schaltstufe, wie sie in Fig. 9a darge- stellt ist, kann, wie in der Fig. 9b gezeigt, das Mikro-Relais 1 zwischen dem positiven Anschluss 32 und dem Anschluss 36, der am Kollektor des Transistors 35 liegt, angeschlossen werden.

Im Beispiel nach der Fig. 9c hingegen liegt das Mikro-Relais 1 an der negativen Versorgungsspannung 33. Aufgrund dieser Wahl- freiheit für die Eingangsbeschaltung des Mikro-Relais 1 kann oh- ne zusätzliche Bauteile und daher sehr kostengünstig eine ge- wünschte Wirkungsrichtungsumkehr erreicht werden.

Da der Eingangswiderstand des Mikro-Relais 1 stets als sehr viel größer angenommen werden kann, als der Widerstandswert des Ar- beitswiderstandes 34, ergeben sich auch im Hinblick auf die Di- mensionierung des Arbeitswiderstandes keine Probleme.

Anhand der Schaltungen nach den Figuren 9b und 9c ist daher ge- zeigt, wie eine Wirkungsrichtungsumkehr allein durch die Varia- tion der Position des Mikro-Relais 1 im Schaltplan erreicht wer- den kann. Das Mikro-Relais 1 kann sowohl parallel zum Lastwider- stand 34 als auch parallel zum Transistor 35 gelegt werden. Dies gilt unabhängig davon, ob das Mikro-Relais 1 als Schließer oder Öffner realisiert ist.

Insbesondere im Hinblick auf die in der Automatisierungsindu- strie gängige Randbedingung, dass z. B. bei Stromausfall der Aus- gang des Sensors eine vorgegebene Schaltstellung einnehmen muss, zeigt sich, dass all diese Varianten in der Praxis gebraucht werden.

Geht man daher für die Anpassungselektronik einer Sensorvorrich- tung von einem entsprechenden Layout des Substrates für diese Elektronik aus, so lässt sich eine Realisierung aller Kombina- tionen aus Wirkungsrichtung und Schaltertyp, n-schaltend etc., dadurch verwirklichen, dass das entsprechende Mikro-Relais ein- fach auf die passend angeordneten Kontaktflächen des entspre- chenden Layouts aufgesetzt wird, ohne dass weitere Bauelemente vorgesehen werden müssen.

Die gewünschte Funktion wird daher allein durch das Positionie- ren des entsprechenden Mikro-Relais auf dem Schaltungsträger für die Elektronik des Ausgangskreises erreicht.

Weitere vorteilhafte Varianten, um eine Wirkungsrichtungsumkehr des Mikro-Relais 1 zu erreichen, sind in den Figuren 10a, 10b dargestellt. In der Fig. 10a erfolgt die Beschaltung des Ein- gangs des Mikro-Relais 1 über ein strombegrenzendes Element, z. B. Widerstand 41, der einerseits an der Versorgungsspannung VDD 32 und andererseits am Mikro-Relais 1 und einer parallel da- zu vorgesehenen Brücke 44 liegt. Die Brücke 44 liegt mit dem an- deren Pol am Signalanschluss 4. Ebenfalls ist die andere Versor- gungsspannung VSS vom Anschluss 33 über ein weiteres strombe- grenzendes Element, z. B. Widerstand 42, dem Mikro-Relais 1 und einer weiteren Brücke 45 zugeführt. Diese weitere Brücke 45 liegt mit ihrem anderen Pol ebenfalls am Signalanschluss 4.

Mittels der Brücken 44,45 kann daher eine programmierbare Wir- kungsrichtung des Mikro-Relais 1 erreicht werden. Dies geschieht beispielsweise durch Auftrennen der entsprechenden Brücke oder Hinzufügen bzw. Schließen der entsprechenden Brücke. Eine derar- tige Anschlussänderung kann sowohl fest bei der Herstellung des Sensors erfolgen, als auch vom Anwender am Einsatzort wahlweise durchgeführt werden. So können diese Brücken 44,45 von außen, z. B. in einem Klemmenraum, zugänglich sein.

Eine steuerbare Wirkungsrichtungsumkehr des Mikro-Relais 1 ist in Fig. 10b dargestellt. Hierbei wird eine Graetz-Brücke dem Mi- kro-Relais 1 vorgeschaltet.

Aufgrund der besonderen Eigenschaften des Mikro-Relais 1 wie Po- tenzialfreiheit am Steuereingang, galvanische Trennung zwischen Eingangs-und Ausgangsseite und hoher Eingangsimpedanz, kann eine WRU-Funktion in besonders einfacher Weise mit einer Gleich- richterbrücke, speziell einer Graetzbrücke 46, ausgeführt wer- den.

Die entsprechende Beschaltung ist schematisch in Fig. 10b darge- stellt. Die Gleichrichterbrücke 46 liegt mit ihren Gleichspan- nungsanschlüssen am Mikro-Relais 1. Weiterhin ist der Signala- schluss 4 und, umschaltbar über den Umschalter 47, ein entspre- chender Anschluss der Versorgungsspannung 32 bzw. 33 an die Gleichrichterbrücke gelegt.

Bei Verwendung eines herkömmlichen elektro-mechanischen Relais würde dies keine sinnvolle Schaltungstechnik zur Ansteuerung des Relais darstellen.

Die Wirkungsrichtungsumkehr kann im letztgenannten Fall der Be- schaltung nach Fig. 10b entweder durch das wahlweise Einfügen einer Brücke, die extern zugänglich sein kann, oder durch eine Steuerlogik am entsprechenden Steuereingang 31 bewirkt werden.

Diese Steuerung kann bei entsprechenden Vorgaben auch die Wir- kungsrichtungsumkehr im laufenden Betrieb der Sensorvorrichtung beeinflussen. Eine feste Verschaltung des Steuereingangs mit ei- nem Bezugspotenzial ist ebenfalls möglich.