DE10145669A1

DE10145669A1 - Abstandssensor und Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination

Info

Publication number: DE10145669A1
Application number: DE2001145669
Authority: DE
Inventors: Manfred Jagiella; Sorin Fericean; Markus Fritton
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: DE10145669C2

Abstract

Um einen Abstandssensor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sensorelement, welches durch einen von außen an das Gehäuse heranführbaren Gegenstand beeinflußbar ist, mit einer Signalschaltung zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals in Abhängigkeit eines Meßabstands zwischen Gegenstand und Sensorelement und mit einem Ausgangsanschluß, an welchem das Meßabstand-Ausgangssignal abgreifbar ist, so zu verbessern, daß das Einsatzgebiet solcher Abstandssensoren vergrößert wird, ist vorgesehen, daß innerhalb des Gehäuses ein Temperaturfühler angeordnet ist und daß ein Ausgangsanschluß vorgesehen ist, an dem ein Temperatur-Ausgangssignal abgreifbar ist, welches von der dem Temperaturfühler ermittelten Temperatur abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstandssensor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sensorelement, welches durch einen von außen an das Gehäuse heranführbaren Gegenstand beeinflußbar ist, mit einer Signalschaltung zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals in Abhängigkeit eines Meßabstands zwischen Gegenstand und Sensorelement und mit einem Ausgangsanschluß, an welchem das Meßabstand-Ausgangssignal abgreifbar ist.

Solche Abstandssensoren, bei denen es sich beispielsweise um induktive Näherungssensoren, kapazitive Näherungssensoren, Magnetfeldsensoren oder auch Optosensoren handeln kann, werden beispielsweise zur Überwachung der Relativlage von Teilen einer Werkzeugmaschine eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einsatzgebiet solcher Abstandssensoren zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird bei einem Abstandssensor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Gehäuses ein Temperaturfühler angeordnet ist und daß ein Ausgangsanschluß vorgesehen ist, an dem ein Temperatur-Ausgangssignal abgreifbar ist, welches von der vom Temperaturfühler ermittelten Temperatur abhängt.

Ein solcher Abstandssensor, der ein Temperatursignal liefert, kann damit gleichzeitig selbst als Temperaturfühler eingesetzt werden. Ist solch eine Kombination erforderlich, dann läßt sich durch die Integration in eben den Abstandssensor Platz sparen, Kosten sparen und auch der Verdrahtungsaufwand ist geringer. Da der abstandssensitive Teil des Abstandssensors und der temperatursensitive Teil in räumlich enger Nachbarschaft: liegen, läßt sich eine sehr genaue Abstandsmessung durchführen, da ein möglicher räumlicher Temperaturgradient zwischen Meßart und zu überwachendem Ort minimiert ist.

Der Temperaturausgang selber läßt sich dazu nutzen, den Abstandssensor intern zu überwachen und so beispielsweise eine Überlastung bzw. Überhitzung des Abstandssensors zu erkennen.

Weiterhin lassen sich intrinsische Eigenschaften des Abstandssensors über den Temperaturausgang beispielsweise auch zeitgelöst unter suchen; eine mögliche Anwendung ist die Überwachung des thermischen Einschwingvorgangs und Bestimmung des eingeschwungenen, stabilen Zustands. Dies wiederum läßt sich vorteilhafterweise einsetzen, wenn Meßabstände hochpräzise, beispielsweise im Mikrometerbereich, bestimmt werden sollen.

Über den Abstandssensor lassen sich auch Meßdaten für eine Temperaturregelung gewinnen.

Das Temperatur-Ausgangssignal läßt sich auch dazu nutzen, um auf rechnerische Weise temperaturkompensierte Abstand-Ausgangssignale zu erzeugen, in denen beispielsweise Temperaturdrifts eines Sensorausgangs oder Temperaturdrifts von elektronischen Komponenten des Abstandssensors kompensiert sind. Damit lassen sich intrinsische, dem Abstandssensor zugehörige Temperaturdrifts kompensieren.

Darüber hinaus lassen sich auch thermische Längenänderungen, die zu Veränderungen des Meßabstand-Ausgangssignals gegenüber einem Vergleichssignal führen, kompensieren; insbesondere läßt sich eine Temperaturausdehnung eines zu überwachenden Gegenstands detektieren, um so wiederum unterscheiden zu können, ob eine Änderung eines Meßabstand-Ausgangssignals auf eine Schwerpunktbewegung des Gegenstands oder auf eine Temperaturausdehnung zurückzuführen ist. Auf diese Weise läßt sich insbesondere die Temperaturausdehnung mechanischer Präzisionsteile überwachen.

Bei dem Temperatur-Ausgangssignal handelt es sich insbesondere um ein Spannungssignal oder Stromsignal, das sich entsprechend auf einfache Weise weiterverarbeiten läßt, um beispielsweise bestimmte Auswertungen oder rechnerische Kompensationen durchführen zu können. Insbesondere handelt es sich dabei um ein massebezogenes Spannungssignal.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Temperatur-Ausgangssignal die gleiche elektrische Größe ist wie das Meßabstand-Ausgangssignal, um auf einfache Weise eine rechnerische Verarbeitung durchführen zu können.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn ein Impedanzwandler und/oder hochohmiger Verstärker für das Meßabstand-Ausgangssignal zur Minimierung des Laststroms durch den Sensor bei Signalabgriff vorgesehen ist. Die Durchströmung eines Laststroms aufgrund des Signalabgriffs kann eine Temperaturänderung innerhalb des Abstandssensors insbesondere aufgrund ohmscher Wärmeverluste darstellen. Dies wiederum kann die Präzision des Meßabstand-Ausgangssignals beeinflussen. Durch einen Impedanzwandler und hochohmigen Verstärker läßt sich das Meßabstand-Ausgangssignal im wesentlichen laststromfrei abgreifen, um so eine minimale Erwärmung aufgrund der ohmschen Verluste von Lastströmen zu bewirken.

Insbesondere ist dabei der Impedanzwandler extern angeordnet, so daß er je nach Anwendungsfall zugeschaltet werden kann.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Temperaturfühler auf der gleichen Platine und insbesondere auf dem gleichen Chip angeordnet ist wie die Signalschaltung. Der Temperaturfühler läßt sich dann "on board" ausbilden. Er läßt sich somit auf einfache Weise herstellen und in dem Gehäuse des Abstandssensors unterbringen. Gleichzeitig kann er dann direkt über die Eingangsspannung des Abstandssensors mit elektrischer Energie versorgt werden und die Spannungsstabilisierungsschaltung für die Signalschaltung und das Sensorelement läßt sich auch dazu nutzen, den Temperaturfühler mit einer geregelten, stabilisierten Spannung zu versorgen.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Temperaturfühler in der Nähe des Sensorelements angeordnet ist. Grundsätzlich kann eine Umgebungstemperatur von der inneren Temperatur in dem Sensor abweichen. Diese Abhängigkeit streut mit den elektrischen und thermischen Abstandssensoreigenschaften bzw. den Einsatzbedingungen. Ist der Temperaturfühler in der Nähe des Sensorelements angeordnet, dann läßt sich zumindest die innere Temperatur in der Nähe des Sensorelements genau erfassen.

Insbesondere handelt es sich bei dem Abstandssensor um einen induktiven Näherungssensor, bei dem das Abstandssignal über Wirbelstromdämpfung eines Schwingkreises ermittelbar ist. Das Sensorelement umfaßt dann einen LC-Oszillator. Bei solchen induktiven Näherungssensoren läßt sich ein analoges Ausgangssignal erhalten, welches eine gute Linearität aufweist mit einer guten Auflösung. Es lassen sich Meßabstände bis in den Mikrometerbereich bestimmen.

Es ist dann vorteilhaft, wenn ein Meßabstand-Ausgangssignal mindestens in einem bestimmten Abstandsintervall eine im wesentlichen lineare Funktion des Meßabstands ist. Ein induktiver Näherungssensor mit einem Ausgangssignal guter Linearität mindestens innerhalb eines bestimmten Abstandsintervalls läßt sich insbesondere dadurch realisieren, daß ein eine Induktivität und eine Kapazität aufweisender Resonanzkreis vorgesehen ist, dessen Resonanzkreiswiderstand von einem Bedämpfungsabstand zwischen der Induktivität und dem Gegenstand abhängt und im Bereich kleiner Bedämpfungsabstände steil ansteigt, im Bereich mittlerer Bedämpfungsabstände weniger steil weiter ansteigt und im Bereich großer Bedämpfungsabstände im wesentlichen einen konstanten Wert aufweist, wobei ferner eine einen Schleifenstrom für den Resonanzkreis liefernde geschlossene adaptive Schleifenstufe vorgesehen ist, welche einen vom Bedämpfungsabstände unabhängigen Amplitudenwertverlauf erzeugt und auch eine eine am Resonanzkreis anliegende Oszillatorspannung erfassende Auswerteschaltung vorgesehen ist. Die adaptive Schleifenstufe ist dabei so aufgebaut, daß sie einen mit dem Bedämpfungsabstand variierenden Amplitudenwertverlauf des Schleifenstroms erzeugt, welcher im Bereich kleiner Bedämpfungsabstände mindestens ein schwingungserhaltendes Segment aufweist, dessen Steigung kleiner ist als die Steigung des Amplitudenwertverlaufs im Bereich mittlerer Bedämpfungsabstände. Ein derartiger induktiver Näherungssensor ist in der EP 0 626 595 B1 oder der US 5 504 425 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Günstigerweise ist dabei das Sensorelement in einer Kappe aus einem Kunststoffmaterial angeordnet, welche an dem Gehäuse angeordnet ist. Die Platine mit dem Temperaturfühler wiederum ist mit dem Sensorelement verbunden. Dadurch läßt sich eine thermische Entkopplung des Temperaturfühlers und auch des Sensorelements von dem Gehäuse des Abstandssensors erreichen, so daß thermische Ausdehnungen des Gehäuses, die aufgrund des üblicherweise verwendeten metallischen Materials größer sind, nicht die Platine und damit den Temperaturfühler beeinflussen.

Günstigerweise liefert der Temperaturfühler ein Temperatur-Ausgangssignal, welches mindestens in erster Näherung proportional zur Temperatur ist. Ein solches Temperatur-Ausgangssignal läßt sich dann auf einfache Weise weiterverarbeiten und insbesondere auch zu Kompensations-Rechnungsprozessen nutzen.

Vorteilhafterweise ist also eine Temperatur-Signalempfindlichkeit im wesentlichen konstant.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn eine Temperatur-Signalempfindlichkeit beim Spannungs-Temperatur-Ausgangssignal mindestens 2 mV/K beträgt.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Temperaturfühler Halbleiterbauelemente mit temperaturabhängiger Ladungsträgerkonzentration umfaßt, welche so geschaltet sind, daß sich ein temperaturabhängiges Ausgangssignal ergibt. Dadurch lassen sich Temperatur-Ausgangssignale mit mindestens in erster Näherung linearem Temperaturverhalten herstellen. Solche Temperaturfühler sind des weiteren auf einfache Weise in integrierter Bauweise mit sehr geringer Exemplarstreuung herstellbar; darüber hinaus lassen sich ihre Eigenschaften gezielt einstellen. Damit läßt sich eine platzsparende und kostengünstige Herstellung durchführen.

Bei einer Variante einer Ausführungsform umfaßt der Temperaturfühler eine Stromspiegelschaltung und insbesondere eine Wilsonsche Stromspiegelschaltung. Dadurch lassen sich Temperaturfühler realisieren, welche theoretisch eine Temperatur-Ausgangsspannung liefern, die exakt proportional zur Temperatur ist. Darüber hinaus lassen sich relativ große Proportionalitätsfaktoren, d. h. Temperaturempfindlichkeiten, einstellen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination mit einem Abstandssensor wie oben beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination auszubilden, mittels welcher sich hochpräzise Meßergebnisse bezüglich der Abstandsmessung erhalten lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Auswerteeinrichtung ein modifiziertes Abstand-Ausgangssignal abgreifbar ist, welches durch Verknüpfung des Meßabstand-Ausgangssignals des Abstandssensors und des Temperatur-Ausgangssignals des Abstandssensors gebildet ist.

Durch eine solche Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination lassen sich modifizierte Abstand-Ausgangssignale erhalten, welche bezüglich intrinsischer Temperaturdriften des Abstandssensors kompensiert sind und/oder bei denen thermisch bedingte Längenänderungen von Sensorelementen und/oder eines zu detektierenden Gegenstands kompensierbar sind. Es lassen sich also das Meßabstand-Ausgangssignal und das Temperatur-Ausgangssignal des Abstandssensors gezielt korrelieren, um ein gewünschtes modifiziertes Ausgangssignal bereitzustellen.

Insbesondere ist es vorgesehen, daß das modifizierte Abstand-Ausgangssignal so gebildet ist, daß temperaturänderungsbedingte Anteile in dem Meßabstand- Ausgangssignal des Abstandssensors im wesentlichen kompensiert sind.

Vorteilhafterweise läßt sich das modifizierte Abstand-Ausgangssignal durch eine Differenz des Meßabstand-Ausgangssignals und eines modifizierten Temperatur-Ausgangssignals des Abstandssensors bilden. In dem modifizierten Temperatur-Ausgangssignal lassen sich intrinsische Temperaturdrifts des Abstandssensors, gerechnet über die durch den Temperaturfühler ermittelte Temperatur, berücksichtigen.

Vorteilhafterweise ist eine Modifikationsfunktion vorgesehen oder sind Modifikationsparameter vorgesehen, um das Temperatur-Ausgangssignal des Abstandssensors in ein modifiziertes Temperatur-Ausgangssignal modifizieren zu können, wobei diese Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter vor allem einstellbar sind. Je nach Temperaturgang des Abstandssensors oder nach den entsprechenden Parametern wie Dimension und thermischer Längenausdehnungskoeffizient des zu detektierenden Gegenstands läßt sich so eine optimale Kombination erreichen, so daß das modifizierte Abstand-Ausgangssignal im wesentlichen nur noch von dem Meßabstand abhängt.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter so eingestellt sind, daß das modifizierte Abstand-Ausgangssignal im wesentlichen temperaturunabhängig ist, d. h. daß über die entsprechende Modifikation die temperaturabhängigen Anteile des Meßabstand- Ausgangssignals rechnerisch eliminiert werden.

Es kann auch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, daß die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter so eingestellt sind, daß temperaturbedingte Veränderungen des Meßabstand-Ausgangssignals des Abstandssensors aufgrund intrinsischen Temperaturgangs der Bauelemente des Abstandssensors im wesentlichen kompensiert sind.

Weiterhin ist es günstig, wenn die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter so eingestellt sind, daß temperaturbedingte Veränderungen des Meßabstand-Ausgangssignals des Abstandssensors aufgrund thermischer Dimensionsveränderungen im wesentlichen kompensierbar sind. Es handelt sich dabei insbesondere um Dimensionsänderungen des zu detektierenden Gegenstands; es kann sich aber auch um den Einfluß von Wärmedehnungen des Abstandssensors selber handeln. Auf diese Weise lassen sich vor allem hochpräzise Abstandsüberwachungen durchführen, mit denen unterscheidbar ist, ob sich ein Schwerpunkt des zu überwachenden Gegenstands bewegt hat, oder ob thermische Ausdehnungen des zu überwachenden Gegenstands zu einer Veränderung des Meßabstand-Ausgangssignals geführt haben.

Dazu ist es insbesondere günstig, wenn geometrische Dimensionen und thermische Ausdehnungskoeffizienten eines zu detektierenden Gegenstands in der Auswerteeinrichtung speicherbar sind, um eine geeignete Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter bestimmen zu können.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines induktiven Näherungssensors als Beispiel eines Abstandssensors, wobei ein Ausgangsanschluß für ein Temperatur-Ausgangssignal vorgesehen ist;
Fig. 2 ein Diagramm, welches in durchgezogenen Linien die Abhängigkeit eines Meßabstand-Ausgangssignals (U_a) von dem Meßabstand (s) bei einer bestimmten Temperatur zeigt und in durchbrochenen Linien die Verschiebung dieser Abhängigkeit bei Temperaturänderungen, wobei die Verschiebungen aufgrund intrinsischer Eigenschaften der Bauelemente des Abstandssensors hervorgerufen werden;
Fig. 3 eine Abhängigkeit des Meßabstand-Ausgangssignals (U_a) in Abhängigkeit von der Temperatur bei einem bestimmten Meßabstand (s);
Fig. 4 schematisch die Anordnung eines Abstandssensors bei einer Anwendung in einer Teildarstellung mit einem Sensorelement;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung-Abstandssensor- Kombination;
Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Temperaturfühlers;
Fig. 7 die Abhängigkeit einer Temperatur-Ausgangsspannung (UT) des Abstandssensors gemäß Fig. 1 mit einem Temperaturfühler gemäß Fig. 6;
Fig. 8 das Verhalten der Temperatur-Ausgangsspannung bei Abstandsänderungen, wobei bei der oberen Kurve die Messung sofort nach Einschalten des Abstandssensors vorgenommen wurde, während bei der unteren Kurve für jeden neuen Abstand eine Warmlaufphase abgewartet wurde;
Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild eines Abstandssensors mit einem Impedanzwandler und einem hochohmigen Verstärker;
Fig. 10 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Temperaturfühlers und
Fig. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Temperaturfühlers in der Form einer PTAT-Quelle.
In Fig. 1 ist schematisch als ein Ausführungsbeispiel für einen Abstandssensor ein induktiver Näherungssensor 10 gezeigt. Dieser umfaßt einen Sensorteil 12 mit einem Sensorelement, welches wiederum einen Oszillator mit einem LC-Schwingkreis umfaßt.
Ferner umfaßt der induktive Näherungssensor 10 einen Auswertungsteil 14 mit einer Signalschaltung, welche ein Oszillatorsignal in ein Ausgangssignal, beispielsweise ein Spannungssignal U_a, umwandelt. Dieses Ausgangssignal ist an einem Ausgangsanschluß 16 abgreifbar.
Das Ausgangssignal U_a ist dabei ein Meßabstand-Ausgangssignal, welches abhängig ist von einem Abstand s des Sensorelements und einem metallischen Gegenstand 18, dessen Abstand zu dem induktiven Näherungssensor 10 zu detektieren ist. Das Meßabstand-Ausgangssignal U_a ist ein analoges Signal, d. h. es besteht eine kontinuierliche und insbesondere auch eindeutige Abhängigkeit der Spannung von dem Meßabstand s (Fig. 2). Unter einem analogen Ausgangssignal wird dabei auch ein Signal mit hoher Quantisierung beispielsweise in der Form einer Digitalrampe verstanden.
Vorzugsweise liegt das Meßabstand-Ausgangssignal innerhalb standardisierter Wertebereiche wie [0V, 10V] für ein Spannungssignal oder [0,20 mA] oder [4 mA, 20 mA] für ein Stromsignal.
Vorzugsweise ist dabei die Abhängigkeit der Ausgangsspannung U_a mindestens in einem Abstandsintervall [S_min, S_max] im wesentlichen linear, d. h. das Meßabstand-Ausgangssignal ist bestimmt durch die Funktion

U_a = S.(s-s_min)

mit einem Steigungsfaktor S (Fig. 2).
Der induktive Näherungssensor 10 weist ferner Versorgungsspannung- Anschlüsse 20 und 22 auf.
Das Sensorteil 12 und das Auswertungsteil 14 sind in einem Gehäuse 24 (Fig. 4) angeordnet. Innerhalb des Gehäuses ist ein als Ganzes mit 26 bezeichneter Temperaturfühler angeordnet, welcher ein Temperatur-Ausgangssignal wie beispielsweise eine Temperatur-Ausgangsspannung U_T liefert. Es kann generell vorgesehen sein, daß das Temperatur-Ausgangssignal ein digitales Signal oder ein analoges Signal ist. Im folgenden wird im Zusammenhang mit einer gezeigten Ausführungsform ein analoges Signal beschrieben. Dieser Temperaturfühler 26 mißt die Temperatur innerhalb des Gehäuses 24 und stellt entsprechend an einem Ausgangsanschluß 28 das Temperatur-Ausgangssignal bereit, so daß extern an dem induktiven Näherungssensor 10 ein Temperatursignal abgreifbar ist, d. h. mittels des induktiven Näherungssensors 10 Temperaturmessungen durchführbar sind. Aufgrund der Anordnung des Temperaturfühlers 26 innerhalb des Gehäuses 24 wird dabei die entsprechende Temperatur innerhalb des Gehäuses gemessen.
Es ist insbesondere vorgesehen, daß der Temperaturfühler 26 auf der gleichen Platine angeordnet ist wie die Signalschaltung zur Bestimmung des Meßabstand-Ausgangssignals oder sogar auf dem gleichen Chip wie die Signalschaltung. Weiter unten werden noch entsprechende Ausführungsformen eines Temperaturfühlers 26 erläutert.
Bei dem in Fig. 2 mit 28 bezeichneten Spannungsverlauf über dem Abstand s handelt es sich um einen solchen bei einer bestimmten Temperatur T₀, beispielsweise bei Raumtemperatur. Aufgrund von intrinsischen Temperaturdriften der Bauelemente und insbesondere der elektronischen Bauelemente des induktiven Näherungssensors 10 weist der Spannungsverlauf eine gevuisse Temperaturabhängigkeit auf. In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ein Temperaturverlauf bei einer Temperatur T_min gezeigt, beispielsweise bei -10°C oder -40°C. Ferner ist mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ein Spannungsverlauf bei einer Temperatur T_max gezeigt, beispielsweise bei +70°C oder 120°C. Diese Temperaturverschiebungen, welche sich auf den Innenbereich des Gehäuses 24 auswirken, verursachen eine Abweichung des Spannungsverlaufs von demjenigen bei der Referenztemperatur T₀ (Spannungsverlauf 28). Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel äußern sich diese temperaturbedingten Spannungsabweichungen in einer Parallelverschiebung zu dem Spannungsverlauf 28.
In Fig. 3 ist ein Diagramm gezeigt, in dem die Meßabstand-Ausgangsspannung U_a für einen bestimmten Abstand über der Temperatur T gezeigt ist.
Unterhalb der Referenztemperatur erhält man eine höhere Meßabstand-Ausgangsspannung als oberhalb der Referenztemperatur T₀.
Die tatsächlich sich ergebende Abhängigkeit der Meßsignal-Ausgangsspannung von dem Meßabstand s ergibt sich dann zu

U_a = S.(s - s_min) + TC (T - T₀)

mit einem Temperaturkoeffizienten TC, wenn man eine lineare Abhängigkeit annimmt. Für den Abstandssensor mit den Eigenschaften, wie sie sich gemäß Fig. 3 ergeben, ist der Temperaturkoeffizient TC negativ.
Oftmals ist es bei Anwendungen wichtig, den absoluten Abstand s zwischen dem zu detektierenden Gegenstand 18 und einem anderen Gegenstand 34, beispielsweise einem Maschinenteil, zu erfassen (Fig. 4). Beispielsweise ist dazu der induktive Näherungssensor 10 bündig in eine Wand 34 eingebaut. Um den Abstand s dann absolut bestimmen zu können, kommt es auch auf die absolute Größe des Meßabstand-Ausgangssignals U_a an. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, muß jedoch, um bei Temperaturdriften aus der Meßsignal-Ausgangsspannung U_a den Abstand s bestimmen zu können, eine mögliche Temperaturverschiebung (Verschiebung des Spannungsverlaufs 80 zu den Verläufen 30 bzw. 32) berücksichtigt werden. Dies läßt sich erfindungsgemäß über die Ermittlung der Temperatur durch den Temperaturfühler 26 und entsprechende Auswertung des Temperatur-Ausgangssignals U_T erreichen:
Wie in Fig. 5 schematisch gezeigt, ist eine Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination 36 dadurch gebildet, daß eine Auswerteeinrichtung 38 mit einem Eingang 40 an den Ausgang 16 des induktiven Näherungssensors 10 geschaltet ist und mit einem weiteren Eingang 42 an den Ausgang 28 des induktiven Näherungssensors 10 geschaltet ist. Dadurch kann dann die Auswerteeinrichtung 38 die von dem induktiven Näherungssensor 10 gelieferten Meßabstand-Ausgangssignale U_a und Temperatur-Ausgangssignale U_T verarbeiten.
Die Auswerteeinrichtung 38 weist einen Ausgangsanschluß 44 auf, an dem ein modifiziertes Abstand-Ausgangssignal abgebbar ist, welches insbesondere temperaturänderungskompensiert ist.
Die Auswerteeinrichtung 38 umfaßt ein oder mehrere Korrektureinrichtungen 46, 48, die das Temperatur-Ausgangssignal U_T in ein modifiziertes Signal U_T' modifizieren. Dieses modifizierte Temperatur-Ausgangssignal U_T wird wiederum einem Differenzbilder 50 zugeführt, welcher die Differenz zwischen dem Meßabstand-Ausgangssignal U_a des induktiven Näherungssensors 10 und dem modifizierten Temperatur-Ausgangssignal U_T bildet, um das modifizierte Abstand-Ausgangssignal U_a' zu erhalten:

U_a' = U_a - U_T'.
Sind in der oder den Korrektureinrichtungen 46, 48 die Modifikationsfunktionen bzw. Modifikationsparameter entsprechend gewählt, dann läßt sich aus der modifizierten Abstand-Ausgangsspannung U_a' der Abstand s im wesentlichen ohne Temperaturbeeinflussung erhalten.
Beispielsweise dient die Korrektureinrichtung 46 dazu, von der Spannung U_T eine Spannung U_T* = U_T0 + F₁ (T - T₀) (U_T0 ist die Temperatur-Ausgangsspannung bei der Referenztemperatur T₀) abzuziehen, wobei F₁ insbesondere gleich ist wie die Temperaturempfindlichkeit TC. Damit ist dann die nach der Differenzbildung erhaltene modifizierte Meßabstand-Ausgangsspannung U_a' = S.(s - s_max), d. h. diese ist temperaturkompensiert, also unabhängig von der Temperatur, um so den Meßabstands direkt ermitteln zu können. Die Spannung U_T* dagegen ist temperaturabhängig mit einer von dem Temperaturfühler 26 ermittelten Temperatur, um eben die Kompensation zu erreichen.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde eine lineare Temperaturabhängigkeit angesetzt. Wenn man die Temperaturabhängigkeit des Meßabstand-Ausgangssignals U_a kennt, dann kann auch eine entsprechend angepaßte Modifizierungsfunktion gewählt werden, um eine möglichst weitgehende Temperaturkompensation bei dem Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 38 zu erhalten. Zur Ermittlung der Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter können auch digitale Algorithmen implementiert werden und/oder die Auswerteeinrichtung kann die benötigten Parameter in Teach-In-Verfahren ermitteln.
Der Abstand zwischen dem Gegenstand 18 und dem induktiven Näherungssensor 10 kann sich, auch ohne Schwerpunktbewegung des Gegenstands 18, dadurch ändern, daß aufgrund von Temperaturänderungen eine Dimensionsänderung des Gegenstands aufgrund Wärmedehnung bzw. Zusammenziehens stattfindet. Bei hochpräzisen Messungen des Abstands, insbesondere im Mikrometerbereich, kann es sinnvoll sein, eine Kompensation auch hierfür durchzuführen, um unterscheiden zu können, ob eine Änderung des Meßabstand-Ausgangssignals von einer Bewegung des Gegenstands 18 herrührt oder von thermischen Effekten.
Zur Durchführung einer solchen Kompensation ist insbesondere die Korrektureinrichtung 48 vorgesehen:
Der tatsächliche Abstand zwischen dem induktiven Näherungssensor 10 und dem Gegenstand 18 betrage s' (Fig. 5), wobei

s' = s - d.α (T - T₀)

mit s dem Meßabstand ohne thermische Ausdehnung, d einer Dimension des Gegenstands 18 in Ausdehnungsrichtung und α dem linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Ausdehnungsrichtung.
Wird die über die Korrektureinrichtungen 46 und 48 modifizierte Temperatur- Ausgangsspannung U_T' gebildet gemäß U_T' = U_T - U_T0 - F₂ (T - T₀) und F₂gewählt als F₂ = TC - S.d.α, dann erhält man eine modifizierte Abstand- Ausgangsspannung U_a', welche sowohl bezüglich intrinsischen Änderungen im induktiven Näherungssensor 10 aufgrund von Temperaturänderungen als auch bezüglich der thermischen Ausdehnung des Gegenstands 18 kompensiert ist. Diese Spannung ermittelt damit den Abstand zwischen dem Gegenstand 18 und dem induktiven Näherungssensor 10 auf eine temperaturkompensierte Weise, d. h. Änderungen im modifizierten Abstand-Ausgangssignal U_a' sind auf eine Abstandsänderung des Schwerpunktes des Gegenstands 18 relativ zu dem induktiven Näherungssensor 10 zurückzuführen. Es lassen sich damit hochgenaue Abstandsmessungen durchführen mit einer Kompensation der thermischen Ausdehnung eines zu überwachenden Gegenstands 18.
Um eine solche Überwachung durchführen zu können, sind in der Auswerteeinrichtung 38 die entsprechenden Parameter des Gegenstands 18, d. h. dessen Dimension d und dessen Ausdehnungskoeffizient α speicherbar, um eben entsprechend den Modifizierungsparameter F₂ berechnen zu können.
Um thermische Längenänderungen des Gegenstands 18 möglichst unabhängig von thermischen Längenänderungen des induktiven Näherungssensors 10 erfassen zu können, wird vorzugsweise eine Anordnung der relevanten Bauelemente und insbesondere des Sensorelements und des Temperaturfühlers 26 gewählt, welche weitgehend unbeeinflußt ist von Wärmeausdehnungen. Dazu ist insbesondere das Gehäuse 24 des induktiven Näherungssensors 10 an seinem vorderen Ende 52, dem aktiven Kopf mit einer aktiven Fläche, mit einer Kunststoffkappe 54 verschlossen, welche über einen Zylinderbereich 56in das Gehäuse 24 gesteckt ist. Dieser Zylinderbereich 56 bildet einen Innenraum 58 aus, in welchem eine Spule 60 des Oszillators des Sensorelements angeordnet ist. Diese Spule ist an Innenwänden des Zylinderbereichs 56 so gehalten, daß die Lagerung des Sensorelements im wesentlichen entkoppelt ist von thermischen Längenänderungen des Gehäuses 24.
Die Signalschaltung und der Temperaturfühler 26 sind ebenfalls so auf einer Platine angeordnet, daß der Einfluß direkter thermischer Längenänderungen vernachlässigbar ist. Insbesondere ist die Platine mit der Spule 60 gekoppelt in der Kappe 54 gehalten, wobei die Platine dann auch noch in dem Gehäuse 24 umgossen oder umschäumt ist.
Ein Temperaturfühler 26 läßt sich auf einfache Weise in dem induktiven Näherungssensor 10 anordnen, wenn er über Halbleiterbauelemente mit temperaturabhängiger Ladungsträgerkonzentration gebildet ist. Durch die Messung von ladungsträgerkonzentrationsabhängigen elektrischen Größen läßt sich folglich die Temperatur am Ort des Temperaturfühlers 26 innerhalb des Gehäuses 24 des induktiven Näherungssensors bestimmen. Halbleiterbauelemente lassen sich insbesondere auf der gleichen Platine wie der Oszillator und/oder der Signalschaltung integrieren und weisen beispielsweise gegenüber temperaturabhängigen Widerständen (NTC-, PTC-Widerstände) eine bessere Linearität im Temperaturverhalten, verringerte Exemplarstreuung und flexible Einstellbarkeit auf.
Bei einer ersten Ausführungsform eines Temperaturfühlers, welche in Fig. 6 schematisch gezeigt und als Ganzes mit 62 bezeichnet ist, ist eine Diode 64 mit einem konstanten Strom I versorgt. Die Diode ist durch einen Transistor gebildet, beispielsweise einen npn-Transistor, dessen Emitter auf Masse liegt, die Basis mit dem Kollektor verbunden ist und die Spannung U_T gegenüber Masse abgegriffen wird. Diese Spannung wird in einem Verstärker 66 beispielsweise um das Fünffache verstärkt und liefert dann die an dem Ausgang 28 abgreifbare Temperatur-Ausgangsspannung U_T.
Bei dieser Schaltung hängt die Temperatur-Ausgangsspannung U_T von der Temperatur über ein erstes Glied linear ab und über ein zweites Glied in einer T.InT-Abhängigkeit ab. Dies bedeutet, daß die Temperaturemfindlichkeit dU_T/dT selber von der Temperatur abhängt, aber schwach. Die Beziehung ist folglich nicht exakt linear, wobei sich jedoch Abweichungen kleiner als 1% bei entsprechender Auswahl der Bauelemente einstellen lassen. Durch die Schaltung gemäß Fig. 6 lassen sich massebezogene Ausgangsspannungen ableiten mit Steigungen der Kennlinie (Temperaturempfindlichkeit) der Größenordnung 2 mV/K oder größer.
In Fig. 7 ist eine gemessene Temperatur-Ausgangsspannung U_T mit einem Temperaturfühler 62 über der Temperatur, und zwar im Temperaturbereich zwischen -30°C und 70°C gezeigt. Man erkennt, daß sich eine annähernd lineare Abhängigkeit einstellt, so daß sich auf einfache Weise aus der Temperatur-Ausgangsspannung U_T die Temperatur T am Ort des Fühlers 62 innerhalb des induktiven Näherungssensors 10 ablesen läßt. Die Temperaturempfindlichkeit ergibt sich gemäß K = -9,11 mV/K (nach einer Verstärkung von 5).
In Fig. 8 ist ein Anwendungsbeispiel gezeigt, bei dem der Abstand des induktiven Näherungssensors zu dem Gegenstand 18 verändert wurde und dabei die Temperatur-Ausgangsspannung U_T in Abhängigkeit des Abstands s gemessen wurde. Die obere Kurve 68 zeigt dabei bei Raumtemperatur als Referenztemperatur T₀ den Verlauf, wenn die Messung unmittelbar nach Einschalten des Näherungssensors durchgeführt wird, d. h. wenn keine Aufwärmphase des induktiven Näherungssensors 10 abgewartet wird. Die Messungen wurden unter klimatisierten Bedingungen, also bei konstanter Umgebungstemperatur, durchgeführt. Man erkennt, daß bei kleinen Abständen eine in der Relation höhere Temperatur-Ausgangsspannung U_T (und damit bei negativem TC eine relativ niedrigere Temperatur herrscht) an dem Ausgang 28 abgreifbar ist, die sich zu größeren Abständen hin zu verringert. Bei festem Lastwiderstand wächst der Laststrom mit der Lastspannung U_a, welche wiederum mit dem Abstand wächst (vgl. Fig. 2). Die untere Kurve 70 zeigt die Spannungsabhängigkeit über dem Abstand, wenn jeweils vor Messung eine Warmlaufphase des Abstandssensors abgewartet wird.
Die Kurven 68 und 70 haben bei einem Abstand 73 einen Knick, wobei dieser Abstand bei dem untersuchten Näherungssensor außerhalb des Linearitätsbereichs liegt. In diesem Funkt wird eine Leuchtdiode angesteuert, was einen zusätzlichen Stromfluß zur Folge hat und damit eine sekundäre, parasitäre Wärmequelle darstellt. Diese minimalen Temperaturänderungen lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Temperaturfühlers 62 feststellen.
Die Spannungsänderung in der Kurve 68 zu größeren Abständen s zu ist darauf zurückzuführen, daß innerhalb des induktiven Näherungssensors 10 beim Abgriff einer Meßabstand-Ausgangsspannung U_a vor allem nach dem Einschalten und zu größeren Abständen hin entsprechende größere Lastströme fließen, was zu einer zusätzlichen Erwärmung insbesondere aufgrund ohmscher Verluste führt.
Dies ist schematisch in Fig. 9 durch das Bezugszeichen 71 angedeutet. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, verläuft die Kurve 70 flacher als die Kurve 68 und unter dieser, so daß man grundsätzlich höhere Meßgenauigkeiten erreichen kann, wenn eine Warmlaufphase vor einer Abstandsmessung abgewartet wird.
Aus diesen Kurvenverläufen kann geschlossen werden, daß in der Warmlaufphase aufgrund eines Stromflusses in den elektronischen Bauelementen des induktiven Näherungssensors 10 eine Wärmeentwicklung stattfindet, welche das Temperatur-Ausgangssignal beeinflußt.
Über den Ausgang 28 des induktiven Näherungssensors 10 und über das Temperatur-Ausgangssignal U_T läßt sich damit auch der induktive Näherungssensor 10 untersuchen, um Aussagen über sein intrinsisches thermisches Verhalten gewissen zu können. Dadurch wiederum läßt sich bei Berücksichtigung dieser intrinsischen Eigenschaften der Einsatz des induktiven Näherungssensors 10 optimieren, insbesondere wenn hochgenaue Abstandsmessungen im Mikrometerbereich durchgeführt werden sollen. Aus der Fig. 8 beispielsweise ist ableitbar, daß bei hochgenauen Messungen eine Warmlaufphase abgewartet werden sollte, wobei über zeitaufgelöste Messungen auch die Dauer der Warmlaufphase ermittelbar ist.
Für hochpräzise Messungen kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn zum Abgriff des Meßabstand-Ausgangssignals ein möglichst geringer Laststrom durch den induktiven Näherungssensor 10 führt, welcher entsprechend innerhalb des Gehäuses 24 des Sensors Temperaturänderungen verursachen kann. Deshalb ist ein Impedanzwandler 72 vorgesehen, um das entsprechende Signal stromfrei abgreifen zu können. Über einen Verstärker und insbesondere hochohmigen Verstärker (der auch direkt ohne zwischengeschalteten Impedanzwandler einsetzbar ist) wird dann dieses Signal entsprechend verstärkt, um eben ein meßabstandabhängiges Signal zu erhalten.
Auf ähnliche Weise kann ein Impedanzwandler 74 für das Temperatur-Ausgangssignal U_T vorgesehen sein, um auch hier die Strombelastung des induktiven Näherungssensors 10 möglichst gering zu halten.
Diese Impedanzwandler 72 und 74 sind insbesondere extern an dem induktiven Näherungssensor 10 angeordnet, d. h. ein Anwender kann entscheiden, ob bei einer Abstandsermittlung über die Anschlüsse 16 und 28 das weiterzuverarbeitende Signal gewonnen werden soll, oder ein entsprechend über die Impedanzwandler 72, 74 erhaltenes Signal.
Bei einer zweiten Ausführungsform eines Temperaturfühlers, welche in Fig. 10 schematisch als Ganzes mit 76 bezeichnet ist, wird eine Differenzspannung zwischen zwei als Dioden geschalteten Transistoren Q₁ und Q₂ ermittelt. Die Transistoren weisen dabei zugehörige Emitterflächen A₁ und A₂ auf.
Die Spannung U_T ist proportional zur Temperatur, wobei der Proportionalitätsfaktor wiederum proportional zum Logarithmus des Verhältnisses der Ströme I₁ zu I₂ multipliziert mit dem Verhältnis der Emitterflächen A₂ zu A₁ ist. Es ergibt sich daher in der Theorie eine exakte Linearität, d. h. die Empfindlichkeit dU_T/dT ist temperaturunabhängig.
Allerdings lassen sich nur relativ kleine Steigungen der Kennlinie (kleine Temperaturempfindlichkeiten) erhalten, die in der Größenordnung von beispielsweise 0,2 mV/K liegen. Zudem ist die Ausgangsspannung U_T potentialfrei.
Bei einer dritten Ausführungsform eines Temperaturfühlers, welche in Fig. 11 als Ganzes mit 78 bezeichnet ist, ist eine PTAT-Quelle vorgesehen (PTAT: proportional to the absolute temperature), die einen Wilsonschen Stromspiegel 80 mit Transistoren Q₃, Q₄, Q₅, Q₆, Q₇ und Q₈ umfaßt. Der Transistor Q₇ dient dabei zur Ableitung von Basisströmen.
Der Stromspiegel liefert identische Ströme I₁, I₂ und I₃ großer Konstanz. Vor einem als Diode geschalteten Transistor Q₁ mit Emitterfläche A₁ ist ein Widerstand R₁ angeordnet, welcher in einer Emitterleitung des Transistors Q₃ geschaltet ist.
Ferner ist dem Transistor Q₈ ein Widerstand R₂ nachgeschaltet, durch den der Strom I₃ fließt. An dem Widerstand R₂ ist eine Spannung U_T gegenüber Masse abgreifbar, welche proportional zur Temperatur ist, wobei der Proportionalitätsfaktor durch das Verhältnis der Widerstände R₂ zu R₁ multipliziert mit dem logarithmischen Verhältnis der Emitterflächen A₁ zu A₂ ist.
Es ergibt sich damit eine Temperaturempfindlichkeit, die konstant ist, d. h. eine sehr gute Linearität. Des weiteren läßt sich eine hohe Empfindlichkeit erreichen, welche beispielsweise bei entsprechender Wahl der Widerstände bei 10 mV/K liegt. Die entsprechende Schaltung läßt sich auch in CMOS-Technik realisieren.
Der induktive Näherungssensor 10 mit seinem Temperaturausgang 28 läßt sich insgesamt als Temperaturfühler einsetzen, um beispielsweise Meßdaten für eine Temperaturregelung beispielsweise bei Kühlungsprozessen zu erhalten. Gleichzeitig läßt sich ein Abstandssignal gewinnen, d. h., wenn ein Temperaturfühler und ein Abstandssensor vorgesehen werden müssen, dann lassen sich durch die Kombination Platz und Kosten sparen sowie Verdrahtungsaufwand.
Über die insbesondere zeitliche Ermittlung des Temperatur-Ausgangssignals U_T läßt sich der thermische Einschwingvorgang des induktiven Näherungssensors überwachen und der eingeschwungene, stabile Zustand nach einer Aufwärmungsphase ermitteln. Dies kann wiederum für hochpräzise Abstandsmessungen im Mikrometerbereich genutzt werden, um mögliche Fehlerquellen weitgehend ausschalten zu können.
Weiterhin ist über den Temperaturausgang 28 eine Überwachung bezüglich Überlastung bzw. Überhitzung des induktiven Näherungssensors 10 durchführbar.
In Kombination mit der Auswerteeinrichtung 38 lassen sich Temperaturausdehnungen für die Ermittlung der Temperatur rechnerisch kompensieren, und zwar von zu detektierenden Gegenständen oder auch von Antrieben, Sensorhalterungen und dergleichen. Auf ähnliche Weise läßt sich eine Überwachung auf thermische Ausdehnungen durchführen, d. h. über Änderungen des Meßabstand-Ausgangssignals nach Temperaturkompensation der Signallinie kann auf thermische Ausdehnungen geschlossen werden.
Weiterhin können Temperaturdrifts beispielsweise des Sensorausgangs 16 und/oder elektronischer Komponenten des induktiven Näherungssensors 10 ermittelt und kompensiert werden.
Ein solcher Näherungssensor mit Auswerteeinrichtung 38 kann dabei auch andere Sensoren oder elektronische Bauteile in der Nähe des Sensors, so daß davon ausgegangen werden kann, daß dort die gleiche Temperatur herrscht, ebenfalls rechnerisch bezüglich ihrer durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Drifts überwacht werden bzw. es läßt sich eine entsprechende Kompensation durchführen.
Die Auswerteeinrichtung 38 kann insbesondere auch in Kombination mit der Signalschaltung und mit deren Temperaturfühler 26 mit diskreten Bauelementen realisiert sein oder auch als Softwarelösung in einem Milkrocontroller implementiert sein mit einem Temperaturfühleranschluß oder mit integriertem Temperaturfühler.

Claims

1. Abstandssensor mit einem in einem Gehäuse (24) angeordneten Sensorelement, welches durch einen von außen an das Gehäuse heranführbaren Gegenstand (18) beeinflußbar ist, mit einer Signalschaltung zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals (U_a) in Abhängigkeit eines Meßabstands (s) zwischen Gegenstand (18) und Sensorelement und mit einem Ausgangsanschluß (16), an welchem das Meßabstand-Ausgangssignal (U_a) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (24) ein Temperaturfühler (26) angeordnet ist und daß ein Ausgangsanschluß (28) vorgesehen ist, an dem ein Temperatur-Ausgangssignal (U_T) abgreifbar ist, welches von der vom Temperaturfühler (26) ermittelten Temperatur abhängt.

2. Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatur-Ausgangssignal (U_T) ein Spannungssignal oder Stromsignal ist.

3. Abstandssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatur-Ausgangssignal (U_T) ein massebezogenes Spannungssignal ist.

4. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatur-Ausgangssignal (U_T) die gleiche elektrische Größe ist wie das Meßabstand-Ausgangssignal (U_a).

5. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impedanzwandler (72) und/oder hochohmiger Verstärker für das Meßabstand-Ausgangssignal (U_a) zur Minimierung des Laststroms durch den Sensor bei Signalabgriff vorgesehen ist.

6. Abstandssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (72) extern angeordnet ist.

7. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (26) auf der gleichen Platine angeordnet ist wie die Signalschaltung.

8. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (26) in der Nähe des Sensorelements angeordnet ist.

9. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor ein induktiver Näherungssensor (10) ist.

10. Abstandssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement einen LC-Oszillator umfaßt.

11. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßabstand-Ausgangssignal (U_a) mindestens in einem bestimmten Abstandsintervall (s_min, S_max) eine im wesentlichen lineare Funktion des Meßabstands (s) ist.

12. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement in einer Kappe (54) aus einem Kunststoffmaterial sitzt, welche an dem Gehäuse (24) angeordnet ist.

13. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler ein Temperatur-Ausgangssignal (U_T) liefert, welches mindestens in erster Näherung proportional zur Temperatur ist.

14. Abstandssensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalempfindlichkeit (dU_T/dT) im wesentlichen konstant ist.

15. Abstandssensor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalempfindlichkeit (dU_T/dT) bei einem Spannungs-Temperatur- Ausgangssignal (U_T) mindestens 2 mV/K beträgt.

16. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (26) Halbleiterbauelemente mit temperaturabhängiger Ladungsträgerkonzentration umfaßt, welche so geschaltet sind, daß sich ein temperaturabhängiges Ausgangssignal ergibt.

17. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler eine Stromspiegelschaltung umfaßt.

18. Abstandssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler eine Wilsonsche Stromspiegelschaltung (80) umfaßt.

19. Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatur-Ausgangssignal (U_T) zur Bestimmung einer Warmlaufphase des Abstandssensors genutzt wird.

20. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination mit einem Abstandssensor (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und einer Auswerteeinrichtung (38), an welcher ein modifiziertes Abstand-Ausgangssignal (U_a') abgreifbar ist, welches durch Verknüpfung des Meßabstand- Ausgangssignals (U_a) des Abstandssensors (10) und des Temperatur- Ausgangssignals (U_T) des Abstandssensors (10) gebildet ist.

21. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Abstand-Ausgangssignal (U_a') so gebildet ist, daß temperaturänderungsbedingte Anteile an dem Meßabstand-Ausgangssignal (U_a) des Abstandssensors (10) im wesentlichen kompensiert sind.

22. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Abstand-Ausgangssignal durch die Differenz des Meßabstand-Ausgangssignals (U_a) und einem modifizierten Temperatur-Ausgangssignal (U_T') des Abstandssensors (10) gebildet ist.

23. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter (F₁; F₂) zur Modifikation des Temperatur-Ausgangssignals (U_T) des Abstandssensors (10) in ein modifiziertes Temperatur- Ausgangssignal (U_T) einstellbar sind.

24. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter (F₁) so eingestellt sind, daß das modifizierte Meßabstand- Ausgangssignal (U_a') im wesentlichen temperaturunabhängig ist.

25. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter (F₁) so eingestellt sind, daß eine temperaturbedingte Veränderung des Meßabstand-Ausgangssignals des Abstandssensors (10) aufgrund intrinsischer Temperaturgänge der Bauelemente des Abstandssensors (10) im wesentlichen kompensiert ist.

26. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter (F₂) so eingestellt sind, daß temperaturbedingte Veränderungen des Meßabstand-Ausgangssignals (U_a) des Abstandssensors (10) aufgrund thermischer Dimensionsveränderungen im wesentlichen kompensierbar sind.

27. Auswerteeinrichtung-Abstandssensor-Kombination nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß geometrische Dimensionen (d) und thermische Ausdehnungskoeffizienten (α) eines zu detektierenden Gegenstands (18) in der Auswerteeinrichtung (38) speicherbar sind, um eine geeignete Modifikationsfunktion oder Modifikationsparameter (F₂) bestimmen zu können.