DE10159336B4 - Process for self-adjustment of a sensor and self-adjusting sensor - Google Patents

Process for self-adjustment of a sensor and self-adjusting sensor Download PDF

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Abstract

Verfahren zur automatischen Selbstjustierung eines Sensors, umfassend einen Aufnehmer (1), mit einem Ausgang (1A), der eine Ausgangsspannung (Ua) abgibt, und einen ersten Komparator (31), an welchen die Ausgangsspannung (Ua) sowie eine Referenzspannung (Uref) angelegt sind, wobei der erste Komparator (31) ein Schaltsignal abgibt, falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die Referenzspannung (Uref), und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (Uref) der Ausgangsspannung (Ua) automatisch nachgeführt wird wie folgt:
(a) Falls die Ausgangsspannung (Ua) sowohl
– kleiner oder gleich einer oberen Grenzspannung (UGo) ist, welche durch die Summe aus der Referenzspannung (Uref) plus einem ersten Spannungsabstand (dU1) gegeben ist, als auch
– größer oder gleich einer unteren Grenzspannung (UGu) ist, welche durch die Differenz der Referenzspannung (Uref) minus einem zweiten Spannungsabstand (dU2) gegeben ist, so wird die Referenzspannung (Uref) konstant gehalten,
(b) falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die obere...
Method for the automatic self-adjustment of a sensor, comprising a sensor (1) with an output (1A), which outputs an output voltage (Ua), and a first comparator (31), to which the output voltage (Ua) and a reference voltage (Uref) are applied, the first comparator (31) emitting a switching signal if the output voltage (Ua) is greater than the reference voltage (Uref) and otherwise not emitting a switching signal, or vice versa, characterized in that the reference voltage (Uref) of the output voltage ( Ua) is automatically updated as follows:
(a) If the output voltage (Ua) is both
- Is less than or equal to an upper limit voltage (UGo), which is given by the sum of the reference voltage (Uref) plus a first voltage distance (dU1), as well
- is greater than or equal to a lower limit voltage (UGu), which is given by the difference of the reference voltage (Uref) minus a second voltage distance (dU2), the reference voltage (Uref) is kept constant,
(b) if the output voltage (Ua) is greater than the upper ...

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstjustierung eines Sensors sowie einen selbstjustierenden Sensor, insbesondere zur kapazitiven Erfassung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter sowie zur Abstandsüberwachung.The invention relates to a method for self-adjustment of a sensor and a self-adjusting one Sensor, in particular for capacitive detection of the fill level of a medium in a container as well as for distance monitoring.

Bekannt und vielfach im Einsatz sind kapazitive Sensoren zur berührungslosen Füllstandsüberwachung fester oder flüssiger Medien durch Behälterwände hindurch und die Abfrage verschiedenster Objekte auf Distanz innerhalb des Erfassungsbereichs eines Sensorfeldes, das ist der Schaltabstand.Known and widely used capacitive sensors for non-contact level monitoring solid or liquid Media through container walls and the query of various objects at a distance within the Detection range of a sensor field, that is the switching distance.

Das Funktionsprinzip derartiger Sensoren beruht auf der Beeinflussung des aktiven Feldes eines kapazitiven Sensors durch Einbringung der Dielektrika (Er) der zu erfassenden Objekte oder Medien. Durch Einbringung dieser Dielektrika wird die Kapazität eines Kondensators, welcher durch die kapazitiv aktive Fläche des Sensors einerseits und Erde oder die auf Massepotential liegenden Sensorteile andererseits gebildet wird, vergrößert. Wird ein gewisser Kapazitätswert überschritten, löst der Sensor ein Schaltsignal aus; der Sensor ist „betätigt". Dies ist z.B. dann der Fall, wenn der Füllstand eines Mediums die aktive Fläche des Sensors ausreichend bedeckt oder ein Objekt eine gewisse Entfernung zur aktiven Fläche unterschritten hat.The principle of operation of such sensors is based on influencing the active field of a capacitive sensor by introducing the dielectrics (Er) of the objects to be detected or media. By introducing these dielectrics, the capacitance becomes one Capacitor, which is due to the capacitively active area of the Sensors on the one hand and earth or those lying at ground potential Sensor parts on the other hand is formed, enlarged. If a certain capacity value is exceeded, solves the Sensor off a switching signal; the sensor is "activated". This is the case, for example, if the level the active surface of a medium of the sensor is sufficiently covered or an object is a certain distance to the active area has fallen below.

Die Ansprechempfindlichkeit (Schaltabstand auf eine geerdete Metallplatte) eines kapazitiven Sensors muß hierbei immer an die jeweilige Meß- oder Überwachungsaufgabe (Applikation) angepaßt werden. Dies resultiert daraus, dass die Umgebung der aktiven Fläche immer durch andere kapazitive Einflüsse "vorbelastet" wird. Dies ist bei der kapazitiven Füllstandsmessung z.B. die Kapazität der Behälterwandung, durch welche hindurchgemessen wird, oder bei der Distanzabfrage unerwünschte Objekte im Hintergrund, die auch innerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors liegen, jedoch nicht miterfasst werden sollen. Z.B. bei der Füllstandserfassung durch eine Behälterwand hindurch bewirkt bereits die Wandung eine erhebliche kapazitive Vorbelastung, die höher sein kann als die eigentliche Kapazität des zu erfassenden Mediums. Ferner bestimmt die Wanddicke zudem die Entfernung zum Medium. Zudem liefern z.B. Stoffe wie Granulat und Öl geringe, Wasser hingegen hohe Er-Werte bzw. Kapazitäten.The response sensitivity (switching distance on a grounded metal plate) of a capacitive sensor always to the respective measuring or monitoring task (Application) can be adjusted. This results from the fact that the area around the active area is always is "preloaded" by other capacitive influences. This is at capacitive level measurement e.g. the capacity the container wall, through which is measured, or when querying the distance undesirable Objects in the background that are also within the detection range of the sensor, but should not be included. For example, during level detection a container wall through this, the wall already causes a considerable capacitive Preload, the higher can be as the actual capacity of the medium to be detected. The wall thickness also determines the distance to the medium. moreover deliver e.g. Substances such as granules and oil low, water, however high Er values or capacities.

Der Sensor muß also je nach Wandstärke, Wandmaterial und zu erfassendem Medium individuell eingestellt werden, um den Füllstand präzise erfassen zu können. Ein zu empfindlich eingestellter Sensor würde bereits allein aufgrund der Wandung eines leeren Gefäßes in den betätigten Zustand übergehen, während ein zu unempfindlicher Sensor auch bei Vollbedeckung der aktiven Fläche kein Schaltsignal auslöst. Auch bei der Distanzabfrage von Objekten würde z.B. eine unmittelbar dahinter liegende Metallwand einen zu empfindlichen Sensor in den dauerbetätigten Zustand bringen, da dieser in einer bestimmten Entfernung schon nur die Metallwand erkennen würde. Der Sensor muß daher präzise auf eine Empfindlichkeit gebracht werden, die gerade ausreicht in diesem Beispiel bei Überschreitung der Gesamtkapazität Objekt+Metallwand ein Schaltsignal auszulösen. Die jeweilige kapazitive Vorbelastung bewirkt also eine Art unerwünschten "Offsets" bzw. Verschiebung des "Arbeitspunktes", welche durch eine entsprechende Sensoreinstellung kompensiert wird.The sensor must therefore, depending on the wall thickness, wall material and the medium to be recorded can be individually adjusted to the level precise to be able to record. A sensor that was set too sensitive would already be due alone the wall of an empty vessel in the actuated Change state, while a sensor that is too insensitive even when the active ones are completely covered area no switching signal triggers. Even when querying the distance of objects, e.g. one immediately behind lying metal wall a too sensitive sensor in the continuously operated state bring, since this only the Would recognize metal wall. The sensor must therefore precise be brought to a sensitivity that is just sufficient in this example when exceeded of the total capacity Object + metal wall to trigger a switching signal. The respective capacitive Preloading thus causes a kind of undesirable "offset" or shift of the "working point", which is caused by a appropriate sensor setting is compensated.

Kapazitive Sensoren arbeiten nach dem Stand der Technik mit kritisch gekoppelten RC-Oszillatoren, welche auf kleine Kapazitätsänderungen mit Aufschwingen oder Abschwingen (Amplitudenauswertung) oder starker Frequenzbeeinflussung (Frequenzauswertung) reagieren. Ferner gibt es einige fremdgesteuerte Verfahren, welche eine kapazitätsabhängige Gleichspannung liefern. Die Einstellung der Empfindlichkeit erfolgt meist durch eine Veränderung der Parameter des kapazitiven Verfahrens selbst, meist der Änderung eines Verstärkungsfaktors im RC-Oszillator (Anschwingschwelle), oder durch Änderung der Schwelle eines Komparators, welcher bei Erreichen einer bestimmten justierenden Gleichspannung das Schaltsignal auslöst.Capacitive sensors rework the state of the art with critically coupled RC oscillators, which is due to small capacity changes with swinging up or swinging down (amplitude evaluation) or stronger Frequency influence (frequency evaluation) react. Furthermore there there are some externally controlled methods, which have a capacity-dependent DC voltage deliver. The sensitivity is usually set by a change the parameter of the capacitive process itself, mostly the change a gain factor in the RC oscillator (Start-up threshold), or by change the threshold of a comparator which, when a certain one is reached adjusting DC voltage triggers the switching signal.

Gebräuchlich und Stand der Technik sind folgende Methoden zur Empfindlichkeitseinstellung:

  • – Mit Hilfe eines kleinen Schraubendrehers wird ein im Sensor befindliches Potentiometer mit X-Gang Wendel oder 270 Grad Drehwinkel auf die gewünschte Empfindlichkeit justiert. Dieser Vorgang ist meist zeitraubend und erfordert gewisse Übung bei oft kritischen Einstellungen.
  • – Mit Hilfe eines kleinen Tasters am Sensor wird in der laufenden Applikation auf Tastendruck die Justage automatisch durchgeführt. Hierzu muß die Applikation in einen gewissen Zustand gebracht werden, z.B. Gefäß leer oder voll. Je nach Zustand sind dann unterschiedliche Tasten in bestimmter Reihenfolge oder eine Taste für bestimmte Zeitdauern zu drücken. Ferner signalisieren Leuchtdioden den Abgleichstatus und müssen ggf. beobachtet und je nach Anzeige weitere Eingaben durchgeführt werden. Der Anwender muß hierzu die Bedienungsanleitung studieren und zum Betätigen der meist wassergeschützten Taste(n) unter Folie oder Gummi ein geeignetes Werkzeug zu Hand haben. Stand der Technik sind auch Sensoren mit Busschnittstellen für PC-Anschluß. Hier erfolgt die Justage über die PC-Tastatur. In jedem Fall erfordert auch diese Methode einige Zeit und Aufwand. Solche "teachbaren" Sensoren arbeiten i.d.R. mit Mikroprozessor und A/D-Wandler. Die kapazitätsabhängige Ausgangsspannung des kapazitiven Aufnehmers wird digitalisiert und der Mikroprozessor erzeugt hieraus mit einem bestimmten Algorithmus einen mehr oder weniger richtigen Schaltpunkt. Hierzu existieren z.B. auch die Offenlegungsschriften DE 195 07094 A1 und DE 19715146 A1 .
The following methods for setting the sensitivity are common and state of the art:
  • - With the help of a small screwdriver, a potentiometer in the sensor with X-turn or 270 degrees of rotation is adjusted to the desired sensitivity. This process is usually time-consuming and requires some practice with often critical settings.
  • - With the help of a small button on the sensor, the adjustment is carried out automatically at the push of a button in the running application. For this purpose, the application must be brought into a certain state, eg the container is empty or full. Depending on the state, different keys are then to be pressed in a specific order or a key for specific periods of time. Furthermore, LEDs indicate the alignment status and may need to be observed and, depending on the display, further entries made. To do this, the user must study the operating instructions and have a suitable tool to operate the mostly water-protected button (s) under film or rubber. State of the art are also sensors with bus interfaces for PC connection. Here the adjustment is done via the PC keyboard. In any case, this method also takes some time and effort. Such "teachable" sensors usually work with a microprocessor and A / D converter. The capacitance-dependent output voltage of the capacitive transducer is digitized and the microprocessor uses this to generate a algorithm more or less correct switching point. For this purpose there are also the published documents DE 195 07094 A1 and DE 19715146 A1 ,

Durch die DE 197 15 146 A1 ist ein Verfahren mit zwei getrennten, unabhängig voneinander variablen Schwellen E1 und E2 bekannt geworden. Dies führt zu einem aufwendigen Einlernvorgang, der alle Zustände einer Applikation erfassen muß, z.B. Füllstand voll bzw. leer, und nicht selbständig ohne Bedienung ablaufen kann.Through the DE 197 15 146 A1 A method with two separate, independently variable thresholds E1 and E2 has become known. This leads to a complex teach-in process, which has to record all states of an application, eg fill level full or empty, and cannot run independently without operation.

Durch die DE 197 07 263 A1 ist eine selbstkalibrierende Sensoranordnung mit einem Sensor und einer im Ausgangskreis des Sensors liegenden Kalibrierschaltung bekannt geworden, die einen Offset im Ausgangskreis derart einstellt, dass die Schaltpunkte mit Referenzwerten zusammenfallen. Dabei ist einem Offset-D/A-Umsetzer, der den Offset im Ausgangskreis einstellt, eine Detektorschaltung zur Ermittlung von Signalspitzen im Ausgangssignal des Sensors nachgeschaltet, welche aus einem Stromteiler und einem Stromspiegel besteht. Zwischen dem Offset-D/A-Umsetzer und der Detektorschaltung liegt eine Kalibrierlogik, die von Komparatoren angesteuert ist, denen die Ausgangssignale des Stromteilers und des Stromspiegels einerseits und das Ausgangssignal des Sensors andererseits zugeführt sind.Through the DE 197 07 263 A1 A self-calibrating sensor arrangement with a sensor and a calibration circuit located in the output circuit of the sensor has become known, which adjusts an offset in the output circuit in such a way that the switching points coincide with reference values. An offset D / A converter, which sets the offset in the output circuit, is followed by a detector circuit for determining signal peaks in the output signal of the sensor, which comprises a current divider and a current mirror. Between the offset D / A converter and the detector circuit lies a calibration logic which is controlled by comparators, to which the output signals of the current divider and the current mirror, on the one hand, and the output signal of the sensor, on the other hand, are fed.

Durch die DE 196 00 803 A1 ist Sensorsignal-Prozessor mit einem Verstärkerschaltkreis mit einem Betriebsgrenzwert und einer Differenzverstärkung zur Veranlassung einer Verstärkung eines alternierenden Sensorausgangssignals aus einem Sensor bekannt geworden, um diesen Betriebsgrenzwert zu überschreiten. Der Verstärkerschaltkreis dient der Eingabe des Sensorausgangssignals und einer Vergleichsspannung, um eine Differenz zwischen diesem Sensorausgangssignal und dieser Vergleichsspannung als ein Ausgangssignal zu verstärken und auszugeben. Es ist ein umwandelnder Schaltkreis vorhanden, der das Ausgangssignal aus dem Verstärkerschaltkreis in ein Signal Vaus mit einem binären Wert umwandelt, indem er dieses Ausgangssignal mit einem Schwellenwert vergleicht. Zur Bewertung, ob sich dieses Ausgangssignal aus dem Verstärkerschaltkreis innerhalb eines vorherbestimmten Amplitudenbereichs befindet, und zur Änderung dieser Vergleichsspannung, wenn dieses Ausgangssignal aus dem vorherbestimmten Amplitudenbereich abweicht, so dass es näher am Ausgangssignal des Verstärkerschaltkreises liegt, ist ein Vergleichsspannungs-Änderungsschaltkreis vorhanden.Through the DE 196 00 803 A1 Sensor signal processor with an amplifier circuit with an operating limit value and a differential amplification for causing amplification of an alternating sensor output signal from a sensor has become known in order to exceed this operating limit value. The amplifier circuit is used to input the sensor output signal and a comparison voltage to amplify and output a difference between this sensor output signal and this comparison voltage as an output signal. There is a converting circuit which converts the output signal from the amplifier circuit into a signal Vout with a binary value by comparing this output signal with a threshold value. A comparative voltage changing circuit is provided for evaluating whether this output signal from the amplifier circuit is within a predetermined amplitude range and for changing this comparison voltage if this output signal deviates from the predetermined amplitude range so that it is closer to the output signal of the amplifier circuit.

Durch die DE 195 40 835 C1 ist ein Verfahren zur Umwandlung von EIN/AUS-Analogsignalen in entsprechende EIN/AUS-Digitalsignale bei Erreichen eines jeweils spezifischen, einem Komparator vorgebbaren EIN-Referenzschwellwertes bzw. AUS-Referenzschwellwertes bekannt geworden. Dem Komparator wird für die EIN-Analogsignale eines Signalgebers ein erster, ein EIN-Analogsignal erkennender Referenzschwellwert (EIN-Ref) zugeordnet. Dem Komparator wird für die AUS-Analogsignale eines Signalgebers ein zweiter, ein AUS-Analogsignal erkennender, gegenüber dem ersten Referenzschwellwert (Ein-Ref) hinsichtlich seines Pegels niedrigerer, Referenzschwellwert (AUS-Ref) zugeordnet. Der erste Referenzschwellwert (EIN-Ref) ist in Nachführabhängigkeit von den Amplitudenwerten, des jeweiligen EIN-Analogsignals gestellt. Der zweite Referenzschwellwert (AUS-Ref) ist in Nachführabhängigkeit von den absoluten Amplitudenwerten des jeweiligen AUS-Analogsignals in Nachführabhängigkeit gestellt. Dabei wird der erste Referenzschwellwert (EIN-Ref) im Sinne eines Störabstandes von dem zweiten Referenzschwellwert (AUS-Ref) beabstandet. Der erste Referenzschwellwert (EIN-Ref) bzw. der zweite Referenzschwellwert (AUS-Ref) liegt jeweils innerhalb eines Schwellwertbereiches mit einer oberen und einer unteren Bereichsgrenze (EINmax; EINmin bzw. AUSmax; AUSmin). Dabei werden die Bereichsgrenzen des zugehörigen Schwellwertbereiches in einem Initialisierungsvorgang aufgrund der maximalen und minimalen Werte von zuvor erfassten AUS-Analogsignalen festgelegt.Through the DE 195 40 835 C1 A method for converting ON / OFF analog signals into corresponding ON / OFF digital signals has become known when a specific ON reference threshold value or OFF reference threshold value that can be predetermined by a comparator is reached. A first reference threshold value (EIN-Ref), which detects an ON-analog signal, is assigned to the comparator for the ON-analog signals of a signal generator. For the OFF analog signals of a signal generator, the comparator is assigned a second reference threshold value (AUS Ref), which recognizes an OFF analog signal and is lower in level than the first reference threshold value (On-Ref). The first reference threshold value (EIN-Ref) is set as a function of the amplitude values of the respective ON analog signal. The second reference threshold value (AUS-Ref) is set as a dependency on the absolute amplitude values of the respective OFF analog signal as a dependency on tracking. The first reference threshold value (ON-Ref) is spaced from the second reference threshold value (OFF-Ref) in the sense of a signal-to-noise ratio. The first reference threshold value (ON-Ref) and the second reference threshold value (OFF-Ref) are each within a threshold value range with an upper and a lower range limit (EINmax; EINmin or AUSmax; AUSmin). The range limits of the associated threshold value range are determined in an initialization process on the basis of the maximum and minimum values of previously detected OFF analog signals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstjustierenden Sensor und ein Verfahren zur Selbstjustierung eines Sensors anzugeben, wobei eine vollauto matische Anpassung des Sensors an eine Vielzahl von Applikationen ohne jegliches Bedienelement am Sensor und ohne Eingreifen des Anwenders erfolgt.The invention is based on the object a self-adjusting sensor and a method for self-adjustment specify a sensor, with a fully automatic adjustment of the Sensors to a variety of applications without any control element on the sensor and without user intervention.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur automatischen Selbstjustierung eines Sensors, umfassend einen Aufnehmer, mit einem Ausgang, der eine Ausgangsspannung abgibt, und einen ersten Komparator, an welchen die Ausgangsspannung sowie eine Referenzspannung angelegt sind, wobei der erste Komparator ein Schaltsignal abgibt, falls die Ausgangsspannung größer ist als die Referenzspannung, und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung der Ausgangsspannung automatisch nachgeführt wird wie folgt:

  • (a) Falls die Ausgangsspannung sowohl – kleiner oder gleich einer oberen Grenzspannung ist, welche durch die Summe aus der Referenzspannung plus einem ersten Spannungsabstand gegeben ist, als auch – größer oder gleich einer unteren Grenzspannung ist, welche durch die Differenz der Referenzspannung minus einem zweiten Spannungsabstand) gegeben ist, so wird die Referenzspannung konstant gehalten,
  • (b) falls die Ausgangsspannung größer ist als die obere Grenzspannung, so wird die Referenzspannung angehoben, und
  • (c) falls die Ausgangsspannung kleiner ist als die untere Grenzspannung, so wird die Referenzspannung abgesenkt.
The object is achieved according to the invention by a method for the automatic self-adjustment of a sensor, comprising a sensor with an output which outputs an output voltage and a first comparator to which the output voltage and a reference voltage are applied, the first comparator outputting a switching signal, if the output voltage is greater than the reference voltage and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized in that the reference voltage is automatically tracked to the output voltage as follows:
  • (a) If the output voltage is both - less than or equal to an upper limit voltage, which is given by the sum of the reference voltage plus a first voltage distance, and - greater than or equal to a lower limit voltage, which is given by the difference of the reference voltage minus a second Voltage distance), the reference voltage is kept constant,
  • (b) if the output voltage is greater than the upper limit voltage, the reference voltage is raised, and
  • (c) if the output voltage is less than that lower limit voltage, the reference voltage is lowered.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur automatischen Selbstjustierung eines Sensors, umfassend einen Aufnehmer, mit einem Ausgang, der eine Ausgangsspannung abgibt, einen Analog-Digital-Wandler, an welchen die Ausgangsspannung angelegt ist und welcher derselben einen digitalen Ausgangswert zuordnet, und eine EDV-Einrichtung, in welche der digitale Ausgangswert eingelesen wird und welche den Ausgangswert mit einem Referenzwert vergleicht und ein Schaltsignal abgibt, falls der Ausgangswert größer ist als der Referenzwert, und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert dem Ausgangswert automatisch nachgeführt wird wie folgt:

  • (a) Falls der Ausgangswert sowohl – kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert ist, welche durch die Summe aus dem Referenzwert plus einem ersten Abstandswert gegeben ist, als auch – größer oder gleich einem unteren Grenzwert ist, welche durch die Differenz des Referenzwertes minus einem zweiten Abstandswert gegeben ist, so wird der Referenzwert konstant gehalten,
  • (b) falls der Ausgangswert größer ist als der obere Grenzwert, so wird der Referenzwert angehoben, und
  • (c) falls der Ausgangswert kleiner ist als der untere Grenzwert, so wird der Referenzwert abgesenkt.
The object is further achieved by a method for the automatic self-adjustment of a sensor, comprising a transducer with an output that outputs an output voltage, an analog-digital converter to which the output voltage is applied and to which the latter assigns a digital output value, and a EDP device into which the digital output value is read and which compares the output value with a reference value and emits a switching signal if the output value is greater than the reference value and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized in that the reference value corresponds to the output value is automatically updated as follows:
  • (a) If the initial value is both - less than or equal to an upper limit value, which is given by the sum of the reference value plus a first distance value, and - greater than or equal to a lower limit value, which is given by the difference of the reference value minus a second Distance value is given, the reference value is kept constant,
  • (b) if the initial value is greater than the upper limit, the reference value is increased, and
  • (c) if the output value is less than the lower limit, the reference value is lowered.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen selbstjustierenden Sensor, umfassend einen Aufnehmer mit einem Ausgang, der eine Ausgangsspannung abgibt, und einen ersten Komparator mit einem Signaleingang, an welchen über eine erste Leitung die Ausgangsspannung angelegt ist, und einem Referenzeingang, an welchen eine von einer Spannungsquelle abgegebene Referenzspannung angelegt ist, wobei der erste Komparator ein Schaltsignal abgibt, falls die Ausgangsspannung größer ist als die Referenzspannung, und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle eine Nachführschaltung ist, an welche ebenfalls die Ausgangsspannung angelegt ist und welche die Referenzspannung

  • (a) konstant hält, falls die Ausgangsspannung sowohl – kleiner oder gleich einer oberen Grenzspannung ist, welche gegeben ist durch die Summe aus der Referenzspannung plus einem ersten Spannungsabstand, als auch – größer oder gleich einer unteren Grenzspannung ist, welche gegeben ist durch die Differenz der Referenzspannung minus einem zweiten Spannungsabstand,
  • s(b) oder anhebt, falls die Ausgangsspannung größer ist als die obere Grenzspannung,
  • (c) oder absenkt, falls die der Ausgangsspannung kleiner ist als die untere Grenzspannung.
The object is further achieved by a self-adjusting sensor comprising a transducer with an output that outputs an output voltage, and a first comparator with a signal input to which the output voltage is applied via a first line and a reference input to which one of one Voltage source output reference voltage is applied, wherein the first comparator outputs a switching signal if the output voltage is greater than the reference voltage, and otherwise does not output a switching signal, or vice versa, characterized in that the voltage source is a tracking circuit to which the output voltage is also applied and which is the reference voltage
  • (a) holds constant if the output voltage is both - less than or equal to an upper limit voltage, which is given by the sum of the reference voltage plus a first voltage distance, and - is greater than or equal to a lower limit voltage, which is given by the difference the reference voltage minus a second voltage gap,
  • s (b) or increases if the output voltage is greater than the upper limit voltage,
  • (c) or reduced if the output voltage is less than the lower limit voltage.

Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch einen selbstjustierenden Sensor, umfassend einen Aufnehmer, mit einem Ausgang, der eine Ausgangsspannung abgibt, einen Analog-Digital-Wandler, an welchen die Ausgangsspannung angelegt ist und welcher derselben einen digitalen Ausgangswert zuordnet, und eine EDV-Einrichtung, in welche der digitale Ausgangswert einlesbar ist und welche den Ausgangswert mit einem in der EDV-Einrichtung gespeicherten Referenzwert zu vergleichen imstande ist und ein Schaltsignal abgibt, falls der Ausgangswert größer ist als der Referenzwert, und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet,
daß die EDV-Einrichtun den Referenzwert

  • (a) konstant hält, falls der Ausgangswert sowohl – kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert ist, welcher gegeben ist durch die Summe aus dem Referenzwert plus einem ersten Abstandswert, als auch – größer oder gleich einem unteren Grenzwert ist, welcher gegeben ist durch die Differenz des Referenzwertes minus einem zweiten Abstandswert,
  • (b) oder anhebt, falls der Ausgangswert größer ist als der obere Grenzwert,
  • (c) oder absenkt, falls der Ausgangswert kleiner ist als der untere Grenzwert.
The object is further achieved by a self-adjusting sensor comprising a transducer with an output that outputs an output voltage, an analog-digital converter to which the output voltage is applied and to which it assigns a digital output value, and an EDP device , into which the digital output value can be read and which is able to compare the output value with a reference value stored in the EDP device and emits a switching signal if the output value is greater than the reference value and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized .
that the computer equipment the reference value
  • (a) holds constant if the output value is both - less than or equal to an upper limit value, which is given by the sum of the reference value plus a first distance value, and - is greater than or equal to a lower limit value, which is given by the difference the reference value minus a second distance value,
  • (b) or increases if the initial value is greater than the upper limit,
  • (c) or lowered if the output value is less than the lower limit.

Gemäß einer Variante der Erfindung wird die Referenzspannung erst dann angehoben bzw. abgesenkt, wenn die Ausgangsspannung für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzspannung. In diesem Fall hebt die Nachführschaltung die Referenzspannung erst dann an bzw. senkt die Referenzspannung erst dann ab, wenn die Ausgangsspannung für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzspannung. Auf diese Weise können die erfindungsgemäße Nachführung der Referenzspannung zu höheren und/oder tieferen Werten und damit die Selbstjustage des Sensors bei Bedarf mit jeweils einer beliebigen zeitlichen Verzögerung, also jeweils einer beliebigen Ansprechdauer, erfolgen. Damit kann z.B. vorteilhafterweise ein unerwünschtes Ansprechen der Nachführung z.B. auf kurze Störungen der Ausgangsspannung verhindert werden.According to a variant of the invention the reference voltage is only raised or lowered when the output voltage for a first predeterminable or second predeterminable response time is greater or has remained smaller than the upper or lower limit voltage. In in this case the tracking circuit lifts only then does the reference voltage increase or decrease the reference voltage only when the output voltage for a first specifiable or second predefinable response time remained larger or smaller is the upper or lower limit voltage. That way they can tracking of the invention Reference voltage to higher and / or lower values and thus the self-adjustment of the sensor if necessary with any time delay, in other words, any response time. So that can e.g. advantageously an unwanted response of the tracking e.g. for short disturbances of the Output voltage can be prevented.

Ebenso wird gemäß einer anderen Variante der Erfindung der Referenzwert erst dann angehoben bzw. abgesenkt, wenn der Ausgangswert für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzwert. In diesem Fall hebt die EDV-Einrichtung den Referenzwert erst dann an bzw. senkt die EDV-Einrichtung den Referenzwert erst dann ab, wenn der Ausgangswert für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer größer bzw. kleiner geblieben ist als der obere bzw. untere Grenzwert.Likewise, according to another variant of the invention, the reference value is only raised or lowered when the initial value has remained greater or smaller than the upper or lower limit value for a first predefinable or second predefinable response time period. In this case, the computer equipment only raises the reference value or the computer equipment only lowers the reference value then when the output value has remained greater or smaller than the upper or lower limit value for a first predeterminable or second predefinable response time period.

Die erste und/oder die zweite Ansprechzeitdauer brauchen zeitlich nicht konstant zu sein. Sie können z.B. in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangswertes und/oder der Referenzspannung bzw. Referenzwertes verändert werden, d.h. variabel sein.The first and / or the second response period need not be constant in time. You can e.g. dependent on the time behavior of the output voltage or output value and / or the reference voltage or reference value are changed, i.e. variable his.

Der erste und/oder der zweite Spannungsabstand bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert können zeitlich konstant sein. Gemäß einer anderen Variante der Erfindung sind der erste und/oder der zweite Spannungsabstand bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert zeitlich veränderlich. Hierbei können der erste und/oder der zweite Spannungsabstand bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert insbesondere in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangswertes und/oder der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes veränderlich sein. In einer weiteren Verfeinerung dieser Variante nehmen der erste und/oder der zweite Spannungsabstand bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert in Abhängigkeit von einem durch zeitliche Mittelung gewonnenen Durchschnittswert des Betrages der Steigung Ausgangsspannung bzw. des Ausgangswertes und/oder der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes zu oder ab. Die Spannungsabstände bzw. Abstandswerte können auf diese Weise z.B. bei Sensoren mit nichtlinearer aber stetiger Abstands-Ausgangsspannungs-Kennlinie im laufenden Betrieb individuell mit der Höhe der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangswertes angepaßt werden.The first and / or the second voltage gap or the first and / or the second distance value can be temporal be constant. According to one other variants of the invention are the first and / or the second Voltage distance or the first and / or the second distance value changeable over time. Here you can the first and / or the second voltage spacing or the first and / or the second distance value in particular depending on the behavior over time the output voltage or the output value and / or the reference voltage or the reference value. In a further refinement of this variant, take the first and / or the second voltage spacing or the first and / or the second distance value depending from an average value obtained over time the amount of the slope of the output voltage or the output value and / or the reference voltage or the reference value to or from. The voltage gaps or distance values can in this way e.g. for sensors with non-linear but steady Distance-output voltage characteristic during operation, individually with the level of the output voltage or adjusted from the initial value become.

Der erste bzw. zweite Spannungsabstand kann die Flußspannung einer oder einer Serienschaltung von Dioden sein, was bedeutet, daß diese Spannungsabstände hardwaremäßig auf sehr einfache Weise bereitgestellt werden können.The first or second voltage gap can the river tension one or a series connection of diodes, which means that these phase clearances hardware on can be provided in a very simple manner.

Durch Serienschaltung weiterer Dioden, Zusatzdioden, können die Spannungsabstände jeweils stufenweise erhöht werden. Durch Überbrückung einzelner Dioden mit Schaltern können die Spannungsabstände des weiteren stufenweise veränderbar sein. Selbstverständlich können die Spannungsabstände auch kontinuierlich veränderbar sein.By connecting further diodes in series, Additional diodes, can the voltage gaps gradually increased become. By bridging individuals Diodes with switches can the voltage gaps further changeable step by step his. Of course can the voltage gaps also continuously changeable his.

Die zeitliche Änderungsrate der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes kann auf einen vorgebbaren Höchstwert begrenzt sein, so daß die Referenzspannung bzw. der Referenzwert z.B. sprunghaften Änderungen der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangswertes nur mit begrenzter Geschwindigkeit folgt. Dies kann z.B. dann vorteilhaft sein, wenn die Ausgangsspannung mit hochfrequenten Störungen überlagert ist. Die zeitliche Änderungsrate der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes braucht dabei nicht konstant zu sein, sondern kann zeitlich veränderlich sein und dabei z.B. von der Differenz zwischen Ausgangs- und Referenzspannung bzw. Ausgangs- und Referenzwert abhängen. Gemäß einer Variante der Erfindung startet die zeitliche Änderungsrate der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes nach Beginn jedes Nachführvorganges mit einem bestimmten Wert und nimmt dann asymptotisch mit der Zeit ab. Der Höchstwert kann zeitlich verändert werden, also zeitlich variabel sein.The rate of change of the reference voltage over time or the reference value can reach a predeterminable maximum value be limited so that the reference voltage or the reference value e.g. sudden changes in the output voltage or follows the output value only at a limited speed. This can e.g. then be advantageous if the output voltage with high frequency Interference superimposed is. The rate of change over time the reference voltage or the reference value does not need to be constant, but can change over time and e.g. the difference between output and reference voltage or output and depend on the reference value. According to one Variant of the invention starts the rate of change of the reference voltage over time or the reference value after the start of each tracking process with a specific one Value and then decreases asymptotically with time. The maximum can be changed over time will be variable in time.

Die Nachführschaltung kann eine reine Analogschaltung ohne digitale Bauelemente sein und z.B. eine erste und eine zweite Diode sowie einen Ladekondensator umfassen, wobei die beiden Dioden antiparallel zwischen den Ausgang des Aufnehmers und den Referenzeingang des Komparators geschaltet sind und der Referenzeingang des Komparators über den Ladekondensator an Masse gelegt ist.The tracking circuit can be a pure one Analog circuit without digital components and e.g. a first and comprise a second diode and a charging capacitor, wherein the two diodes antiparallel between the output of the transducer and the reference input of the comparator are switched and the reference input of the comparator the charging capacitor is connected to ground.

Die Nachführschaltung kann ferner eine Hybridschaltung oder eine digitale Schaltung ohne Mikroprozessor sein. Ferner kann die Nachführschaltung einen Analog/Digital-Wandler und einen Mikroprozessor umfassen, wobei die Ausgangsspannung an den Analog/Digital-Wandler angelegt ist und dieser die Ausgangsspannung zu digitalisieren und in digitaler Form an den Mikroprozessor auszugeben imstande ist, welcher die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der deren zeitlichem Verhalten zu berechnen und über einen Mikroprozessorausgang abzugeben imstande ist.The tracking circuit can also be a Hybrid circuit or a digital circuit without a microprocessor his. Furthermore, the tracking circuit comprise an analog / digital converter and a microprocessor, the output voltage being applied to the analog / digital converter is and this digitize the output voltage and in digital Is able to output form to the microprocessor which is the Reference voltage depending from the output voltage to calculate their temporal behavior and over is able to deliver a microprocessor output.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Nachführschaltung folgende Komponenten:

  • a) einen zweiten und einen dritten Komparator mit je einem Signaleingang, je einem Referenzeingang sowie je einem Schaltsignal-Ausgang, wobei der zweite bzw. dritte Komparator dann und nur dann ein Schaltsignal über seinen Ausgang abgibt, wenn an seinem Signaleingang eine höhere Spannung anliegt als an seinem Referenzeingang,
  • b) eine Serienschaltung aus einem dritten Widerstand, einer dritten Diode D3, einer vierten Diode und einem vierten Widerstand, wobei der dritte Widerstand mit seinem von der dritten Diode abgewandten Anschluß an einen Spannungpol und der vierte Widerstand mit seinem von der vierten Diode abgewandten Anschluß an Masse gelegt ist und die dritte und die vierte Diode in jeweils Durchlaßrichtung geschaltet sind, so daß von dem Spannungspol über diese Serienschaltung ein Strom nach Masse fließt,
  • c) eine zweite Leitung, welche zwischen der dritten und der vierten Diode von der Serienschaltung abzweigt und mit dem Ausgang des Aufnehmers verbunden ist, so daß zwischen diesen Dioden die Ausgangsspannung anliegt,
  • d) eine dritte Leitung, welche zwischen dem dritten Widerstand (R3) und der dritten Diode von der Serienschaltung abzweigt und an den Referenzeingang des dritten Komparators angelegt ist,
  • d) eine vierte Leitung, welche zwischen dem vierten Widerstand und der vierten Diode von der Serienschaltung abzweigt und an den Signaleingang des zweiten Komparators angelegt ist,
  • e) einen Binärzähler mit einem Zähleingang, einem Richtungseingang, Ausgängen sowie mit einem an diese Ausgänge angeschlossenen R- oder R2R-Netzwerk mit Widerständen, wobei der Richtungseingang mit dem Schaltsignal-Ausgang des zweiten Komparators verbunden ist und der Binärzähler einen internen Zählerstand inkrementiert, falls an seinem Zähleingang ein Taktpuls ankommt und an seinem Richtungseingang ein High-Signal anliegt, und den internen Zählerstand dekrementiert, falls an seinem Zähleingang ein Taktpuls ankommt und an seinem Richtungseingang ein Low-Signal anliegt, und der Binärzähler über seine Ausgänge und das Widerstandsnetzwerk eine in Stufen veränderliche, dem internen Zählerstand proportionale Spannung an eine fünfte Leitung abzugeben imstande ist, welche an den Signaleingang des dritten Komparators sowie an die Referenzeingänge sowohl des zweiten als auch des ersten Komparators angelegt ist,
  • f) ein UND-Gatter mit einem ersten und einem zweiten UND-Eingang und einem logischen UND-Ausgang, welcher an den Zähleingang des Binärzählers angelegt ist,
  • g) einen Taktgenerator, welcher über seinen Taktausgang Taktimpulse abgibt, wobei der Taktausgang mit dem ersten UND-Eingang des UND-Gatters verbunden ist, und
  • h) ein ODER-Gatter mit einem ersten und einem zweiten ODER-Eingang und einem logischen ODER-Ausgang, welcher an den zweiten UND-Eingang des UND-Gatters angeschlossen ist, wobei der Schaltsignal-Ausgang des dritten Komparators an den ersten ODER-Eingang und der Schaltsignal-Ausgang des zweiten Komparators an den zweiten ODER-Eingang angeschlossen ist.
In one embodiment of the invention, the tracking circuit comprises the following components:
  • a) a second and a third comparator, each with a signal input, a reference input and a switching signal output, the second or third comparator emitting a switching signal via its output only when a higher voltage is present at its signal input than at his reference entrance,
  • b) a series circuit comprising a third resistor, a third diode D3, a fourth diode and a fourth resistor, the third resistor with its connection facing away from the third diode to a voltage pole and the fourth resistor with its connection facing away from the fourth diode Is connected to ground and the third and fourth diodes are switched in the forward direction, so that a current flows to ground from the voltage pole via this series connection,
  • c) a second line which branches off from the series circuit between the third and fourth diodes and is connected to the output of the sensor, so that the output voltage is present between these diodes,
  • d) a third line which branches off from the series circuit between the third resistor (R3) and the third diode and is connected to the reference input of the third comparator,
  • d) a fourth line which branches off between the fourth resistor and the fourth diode from the series circuit and to the signal input of the second comparator,
  • e) a binary counter with a counting input, a direction input, outputs and with an R or R2R network with resistors connected to these outputs, the direction input being connected to the switching signal output of the second comparator and the binary counter incrementing an internal counter reading if A clock pulse arrives at its counter input and a high signal is present at its direction input, and decrements the internal counter reading if a clock pulse arrives at its counter input and a low signal is present at its direction input, and the binary counter receives an in via its outputs and the resistor network Is capable of delivering step-variable voltage proportional to the internal meter reading to a fifth line which is applied to the signal input of the third comparator and to the reference inputs of both the second and the first comparator,
  • f) an AND gate with a first and a second AND input and a logic AND output which is applied to the counting input of the binary counter,
  • g) a clock generator which emits clock pulses via its clock output, the clock output being connected to the first AND input of the AND gate, and
  • h) an OR gate with a first and a second OR input and a logical OR output, which is connected to the second AND input of the AND gate, the switching signal output of the third comparator to the first OR input and the switching signal output of the second comparator is connected to the second OR input.

Zu der ersten bzw. zweiten bzw. dritten bzw. vierten Diode können zur Erhöhung der Flußspannung mindestens eine erste bzw. zweite bzw. dritte bzw. vierte Zusatzdiode in Serie geschaltet sein, deren Durchlaßrichtung mit derjenigen der ersten bzw. zweiten bzw. dritten bzw. vierten Diode übereinstimmt. Dies erlaubt eine stufenweise Erhöhung des oberen bzw. unteren Spannungsabstandes.The first, second and third or fourth diode can to increase the flow voltage at least one first or second or third or fourth additional diode be connected in series, the forward direction with that of first or second or third or fourth diode matches. This allows a gradual increase in the upper or lower Voltage spacing.

Die Nachführschaltung kann einen Analog/Digital-Wandler und eine Digitalschaltung umfassen, wobei die Ausgangsspannung an den Analog/Digital-Wandler angelegt ist und dieser die Ausgangsspannung zu digitalisieren und in digitaler Form an die Digitalschaltung auszugeben imstande ist, welche die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung oder deren zeitlichem Verhalten zu berechnen und an den Referenzeingang des ersten Komparators abzugeben imstande ist.The tracking circuit can be an analog / digital converter and comprise a digital circuit, the output voltage being on the analog / digital converter is applied and this digitizes the output voltage and is able to output in digital form to the digital circuit, which is the reference voltage depending on the output voltage or to calculate their temporal behavior and to the reference entrance of the first comparator is able to deliver.

Die Nachführschaltung kann einen von einem ersten Gleichstrom durchflossenen siebten Widerstand und/oder einen von einem zweiten Gleichstrom durchflossenen achten Widerstand umfassen, wobei der Spannungsabfall an dem siebten bzw. achten Widerstand als erster bzw. zweiter Spannungsabstand dient.The tracking circuit can be one of a first direct current through which a seventh resistor flows and / or an eighth resistor through which a second direct current flows include, the voltage drop across the seventh and eighth resistor, respectively serves as the first and second voltage spacing.

Erfindungsgemäß erfolgt eine vollautomatische Anpassung des Sensors an eine Vielzahl von Applikationen ohne jegliches Bedienelement am Sensor und ohne Eingreifen des Anwenders. Der erfindungsgemäße Sensor braucht vorteilhafterweise nur noch installiert zu werden und lernt selbständig die richtige Einstellung auf die Applikation, die er nach dem Einbau "sieht". Bei einem Wechsel der Applikation stellt sich der Sensor von allein neu ein: er „teacht" sich selbst.According to the invention, it is fully automatic Adaptation of the sensor to a variety of applications without any Control element on the sensor and without user intervention. The sensor according to the invention advantageously only needs to be installed and learns independently the correct setting for the application that he "sees" after installation. With a change The sensor automatically adjusts itself to the application: it "teaches" itself.

Die automatische Nachführung der Referenzspannung erfolgt in weitgehender Analogie zum Schleppzeigerprinzip und kann z.B. mittels normaler Analogtechnik, einfacher Digitaltechnik oder eines Mikroprozessors realisiert werden. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber der herkömmlichen Teachtechnik besteht im Wegfall jeglicher Sensorbedienung. Ferner können die richtigen Einstellungen des Sensors mit Hilfe der Erfindung mit noch höherer Präzision getroffen werden als mit der herkömmlichen Teachtechnik. Die Erfindung erlaubt je nach Realisierung auch eine Anpassung der Sensorempfindlichkeit in "Echtzeit". Dies kann in "dynamischen Applikationen" mit schnell wechselnden Anforderungen von größtem Vorteil sein.The automatic tracking of the The reference voltage is largely analogous to the drag pointer principle and can e.g. using normal analog technology, simple digital technology or a microprocessor can be realized. A major advantage across from the conventional Teach technology consists in the elimination of any sensor operation. Further can the correct settings of the sensor with the help of the invention with even higher ones precision be met than with the conventional teach technique. The Depending on the implementation, the invention also allows an adaptation of the sensor sensitivity Real time". This can happen in "dynamic applications" with rapidly changing Requirements of the greatest advantage his.

Die erfindungsgemäße Nachführung mit starren "Arbeitsfenstern", welche erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung Ua in ihrer Gesamtheit verschoben werden, d.h. die beiden Spannungsabstände dU1 und dU2 können, nachdem sie einmal vorgegeben sind, jeweils konstant bleiben. Selbstverständlich können jedoch im Bedarfsfall, z.B. im Fall einer stark gekrümmten Abstands-Spannungs-Kennlinie eines Sensors, individuelle Anpassungen dieser Werte z.B. in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung Ua z.B. durch einen Mikroprozessor erfolgen.The tracking according to the invention with rigid "working windows", which depend on the invention of the time course of the output voltage Ua in its entirety be shifted, i.e. the two voltage spacings dU1 and dU2 can after once specified, they remain constant. Of course you can if necessary, e.g. in the case of a strongly curved distance-voltage characteristic of a sensor, individual adjustments of these values e.g. dependent on from the output voltage Ua e.g. done by a microprocessor.

Die erfindungsgemäße Nachführung ist höchst vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik. Ein erfindungsgemäßer Sensor läßt sich mit sehr geringem technischen oder softwaremäßigen Aufwand realisieren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß eine automatische Rückstellung des Sensors bei Applikationswechsel immer stattfindet, d.h. eine Anpassung ist in Echtzeit möglich. Der Einlernvorgang ist beliebig kurz, es genügt nur ein Zustand einer Applikation, zum Beispiel volles Gefäß, zum Einlernen.The tracking according to the invention is highly advantageous over the State of the art. A sensor according to the invention can be realize with very little technical or software effort. Another important advantage of the invention is in particular in that one automatic reset of the sensor always takes place when the application is changed, i.e. a Adjustment is possible in real time. The teach-in process is as short as you like, it is only necessary to have one state of an application Example full vessel, for teaching.

Ein erfindungsgemäßer Sensor kann insbesondere für normale Standardapplikationen eingesetzt werden. Der Sensor kann ein z.B. kapazitiver oder ein induktiver oder ein akustischer Sensor oder ein Sensor für elektromagnetische Strahlung, z.B. optoelektronischer Sensor, oder ein mechanischer Tastsensor oder ein kapazitiver Taster sein. Gegenüber herkömmlichen Sensoren besteht der wesentliche Unterschied, daß die externe Justierung des Sensors z.B. durch Einstellen eines Potentiometer mittels eines Schraubendrehers oder Bedienknopfes aufgrund der erfindungsgemäßen Selbstjustierung vorteilhafterweise entfällt; hierdurch wird zudem die in vielen Anwendungen nötige wasser- oder lufttdichte Kapselung des Sensors wesentlich erleichtert, da bei einem erfindungsgemäßen Sensor keinerlei Bedienelemente durch das Sensorgehäuse geführt oder von außen mechanisch zugänglich zu sein brauchen. Auch entfällt jegliches Verlegen von Kabeln für eine elektrische Fernjustierung des Sensors Diese Vorteile kommen z.B. dann ganz besonders vorteilhaft zum Tragen, wenn der Sensor an nicht oder nicht ohne Weiteres oder nur unter Gefahr zugänglichen Stellen betrieben werden muß, etwa unter Wasser, in radioaktiv stark belasteten Räumen (etwa innerhalb von Kernkraftwerken), in toxisch stark belasteten Räumen oder in explosionsgefährdeten Räumen.A sensor according to the invention can be used in particular for normal standard applications. The sensor can be, for example, a capacitive or an inductive or an acoustic sensor or a sensor for electromagnetic radiation, for example an optoelectronic sensor, or a mechanical touch sensor or a capacitive button. Gegenü The main difference over conventional sensors is that the external adjustment of the sensor, for example by adjusting a potentiometer by means of a screwdriver or control button, is advantageously eliminated due to the self-adjustment according to the invention; this also considerably facilitates the water-tight or airtight encapsulation of the sensor required in many applications, since in the case of a sensor according to the invention, no operating elements need to be guided through the sensor housing or need to be mechanically accessible from the outside. There is also no need to lay any cables for electrical remote adjustment of the sensor. These advantages are particularly advantageous, for example, if the sensor has to be operated in places that are not or not easily accessible or only at risk, such as under water, in radioactive environments Rooms (e.g. within nuclear power plants), in rooms with high toxic loads or in rooms with a risk of explosion.

Ferner gleicht ein erfindungsgemäßer Sensor Verschiebungen des Arbeitspunkes, welche ggf. während der Applikation z.B. durch Verschmutzungen, Taubildung, Befeuchtung des Mediums (z.B. im Freien bei Regen) oder Wechsel des Mediums auftreten selbsttätig aus, was den Wartungsaufwand zum Betrieb des Sensors wesentlich reduziert. Die Erfindung ermöglicht "plug and play" in praktisch allen Applikationen.Furthermore, a sensor according to the invention is the same Shifts in the working point, which may occur during the application e.g. due to contamination, dew formation, moistening of the medium (e.g. outdoors in the rain) or change of medium occur automatically, which significantly reduces the maintenance required to operate the sensor. The invention enables "plug and play" in practically all Applications.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Vielzahl herkömmlicher Sensoren ohne Weiteres mit einer erfindungsgemäßen Nachführschaltung nachgerüstet und dann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann.Another advantage of the invention is that a Variety of conventional Sensors easily upgraded with a tracking circuit according to the invention and then be operated using the method according to the invention can.

Ein erfindungsgemäßer Sensor kann für jede Applikation eingesetzt werden, für welche ein herkömmlicher Sensor einsetzbar ist, und eignet sich z.B. für folgende Applikationen:

  • – Füllstandsüberwachung (alle Medien die Standardsensor kann, Wasser, Öl, Granulat etc.) bei gängigen Wandstärken,
  • - Distanzüberwachung mit Hintergrundausblendung.
A sensor according to the invention can be used for any application for which a conventional sensor can be used and is suitable, for example, for the following applications:
  • - Level monitoring (all media the standard sensor can, water, oil, granules etc.) with common wall thicknesses,
  • - Distance monitoring with background suppression.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in welcher zeigen:Brief description of the drawing, in which show:

1 eine lineare Abstands-Ausgangsspannungs-Kennlinie eines kapazitiven Aufnehmers, 1 a linear distance-output voltage characteristic of a capacitive transducer,

2 ein Prinzipschaltbild eines herkömmlichen kapazitiven Sensors, der durch externes Einstellen eines Potentiometers zu justieren ist, 2 1 shows a basic circuit diagram of a conventional capacitive sensor that can be adjusted by external adjustment of a potentiometer,

3 ein Prinzipschaltbild eines anderen herkömmlichen kapazitiven Sensors, welcher durch externes Einstellen eines Potentiometers zu justieren ist, 3 2 shows a basic circuit diagram of another conventional capacitive sensor which can be adjusted by external adjustment of a potentiometer,

4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer Nachführschaltung, 4 2 shows a block diagram of a sensor according to the invention with a tracking circuit,

5a ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung eines kapazitiven Aufnehmers sowie der zugehörigen Referenzspannung, wobei die erfindungsgemäße Nachführung nicht aktiviert wird, 5a an example of a time course of the output voltage of a capacitive transducer and the associated reference voltage, the tracking according to the invention not being activated,

5b den zeitlichen Verlauf eines Sensor-Schaltsignals, welches zu den Spannungsverläufen von 5a gehört, 5b the time profile of a sensor switching signal, which leads to the voltage profiles of 5a heard,

5c,d,e Beispiele für zeitliche Verläufe der Ausgangsspannung eines kapazitiven Aufnehmers sowie der zugehörigen Referenzspannungen, wobei jeweils die erfindungsgemäße Nachführung aktiviert wird, 5c . d . e Examples of temporal profiles of the output voltage of a capacitive transducer and the associated reference voltages, the tracking according to the invention being activated in each case,

6a,b,c mechanische Analogien zur erfindungsgemäßen Nachführung für verschiedene Betriebszustände, 6a . b . c mechanical analogies for tracking according to the invention for different operating states,

7a,b Beispiele für den Vorgang der Selbstjustierung eines erfindungsgemäßen Sensors nach Einbau in eine Applikation, und 7a . b Examples of the process of self-adjustment of a sensor according to the invention after installation in an application, and

8, 9,10 Ausführungsformen erfindungsgemäßer Nachführschaltungen. 8th . 9 . 10 Embodiments of tracking circuits according to the invention.

Wege zur Ausführung der Erfindung:Ways to Execute the Invention:

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird zunächst anhand von 1 als Ausgangsbasis ein herkömmlicher kapazitiver Aufnehmer mit hinreichend linearer Abhängigkeit seiner Ausgangsspannung Ua vom Abstand der aktiven Fläche des Sensors von einer geerdeten Metallplatte, auch „Target" genannt, betrachtet; der Sensor besitzt also eine annähernd lineare Abstands-Ausgangsspannungs-Kennlinie, wie in 1 anhand eines Beispiels dargestellt ist. Dieses lineare Verhalten ist u.a. sehr leicht mit einem gewöhnlichen, in der kapazitiven Sensorik mit Stand der Technik häufig verwendeten RC-Oszillator bei entsprechender Dimensionierung und angepaßter Gleichrichtung der Oszillator-Ausgangsspannung erreichbar.To further explain the invention is first of all with reference to 1 a conventional capacitive transducer with a sufficiently linear dependence of its output voltage Ua on the distance of the active surface of the sensor from a grounded metal plate, also called "target", is considered as the starting basis; the sensor therefore has an approximately linear distance-output voltage characteristic, as in 1 is shown using an example. This linear behavior can be achieved very easily, inter alia, with a conventional RC oscillator, which is frequently used in capacitive sensor technology with the prior art, with appropriate dimensioning and adapted rectification of the oscillator output voltage.

Bei einem herkömmlichen Sensor gemäß dem Stand der Technik, 2, wird nun die über einen Ausgang 1A abgegebene Ausgangsspannung Ua des Aufnehmers 1 in einem Komparator 31 mit einer einstellbaren Referenzspannung Uref verglichen. Hierzu sind die Ausgangsspannung Ua über eine erste Leitung L1 an den Signaleingang 31A und die Referenzspannung Uref über eine siebte Leitung L7 an den Referenzeingang 31B des Komparators 31 gelegt. Die Referenzspannung Uref wird i.d.R. mit einem an eine Spannung Uo angelegtes Potentiometer 3 erzeugt und durch Abgreifen eingestellt, wodurch die Sensorempfindlichkeit verstellt, der Sensor also justiert werden kann, was in 2 anhand eines Beispiels dargestellt ist.In a conventional sensor according to the prior art, 2 , is now via an output 1A output voltage Ua of the transducer 1 in a comparator 31 compared with an adjustable reference voltage Uref. For this purpose, the output voltage Ua is connected to the signal input via a first line L1 31A and the reference voltage Uref via a seventh line L7 to the reference input 31B of the comparator 31 placed. The reference voltage Uref is usually with a potentiometer applied to a voltage Uo 3 generated and adjusted by tapping, which adjusts the sensor sensitivity, so the sensor can be adjusted, what in 2 is shown using an example.

In anderen herkömmlichen Sensoren wird nicht die Referenzspannung am Komparator eir gestellt – diese bleibt vielmehr auf einem immer gleichen festen Wert – sondern die Sensorausgangsspannung Ua kann durch Veränderung des Verstärkungsfaktors des Oszillators oder anderer Parameter in dem Sensor eingestellt, d.h. justiert werden.In other conventional sensors is not the reference voltage is set at the comparator - it rather stays on always the same fixed value - but the sensor output voltage Among other things, through change of the gain factor the oscillator or other parameters set in the sensor, i.e. be adjusted.

Übersteigt in 2 die am Signaleingang 31A anliegende Sensorausgangsspannung Ua die vom Potentiometer 3 vorgegebene, am Referenzeingang 31B anliegende Referenzspannung Uref, so schaltet („kippt") der Komparator 31 in den „positiven" Zu stand, d.h. er erzeugt ein Schaltsignal und gibt dieses über eine sechste Leitung L6 ab, was dem Schaltzustand „Ein" entspricht. Andernfalls befindet sich der Komparator 31 im „negativen" Zustand, d.h. er gibt kein Schaltsignal ab, was dem Schaltzustand „Aus" entspricht. Mit Hilfe eines ersten und eines zweiten Widerstandes R1, R2 (3) wird zudem i.d.R. eine kleine Hysterese erzeugt, damit der Komparator 31 immer eindeutig und stabil in einen der Zustände „positiv" oder „negativ" kippt. Da diese Hysterese üblicherweise sehr klein gewählt wird, wird sie in den folgenden Betrachtungen vernachlässigt, wobei hierzu die Bedingung gilt: R2>>>Ri.Exceeds in 2 the one at the signal input 31A applied sensor output voltage Ua from the potentiometer 3 given at the reference entrance 31B If reference voltage Uref is applied, the comparator switches ("tilts") 31 in the "positive" state, ie it generates a switching signal and emits it via a sixth line L6, which corresponds to the switching state "on". Otherwise the comparator is located 31 in the "negative" state, ie it does not emit a switching signal, which corresponds to the switching state "Off". With the help of a first and a second resistor R1, R2 ( 3 ) a small hysteresis is usually generated so that the comparator 31 always clearly and stably tilts into one of the states "positive" or "negative". Since this hysteresis is usually chosen to be very small, it is neglected in the following considerations, whereby the condition applies: R2 >>> Ri.

Erfindungsgemaß erfolgt demgegenüber die Einstellung der Referenzspannung Uref selbsttätig. Ein erfindungsgemäßer selbstjustierender Sensor umfaßt eine vollautomatisch arbeitende Nachführschaltung, durch welche eine den Sensor korrekt justierende Referenzspannung Uref elektronisch aus der Ausgangsspannung Ua abgeleitet wird. Das Potentiometer 3 ist nicht mehr erforderlich. 4 zeigt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Blockschaltbild eines Sensors mit einer Nachführschaltung 10, welche unten unter Bezug auf die 8 und 9 anhand von Ausführungsbeispielen 10A, 10B derselben noch näher erläutert wird. Die Ausgangsspannung Ua wird von der Leitung L1 abgegriffen und der Nachführschaltung 10 zugeführt. Die Nachführschaltung 10 fungiert als Spannungsquelle, welche die Referenzspannung Uref erzeugt und an den Referenzeingang 31B abgibt.In contrast, according to the invention, the reference voltage Uref is set automatically. A self-adjusting sensor according to the invention comprises a fully automatic tracking circuit, through which a reference voltage Uref correctly adjusting the sensor is electronically derived from the output voltage Ua. The potentiometer 3 is no longer required. 4 shows a block diagram of a sensor with a tracking circuit according to an embodiment of the invention 10 which below with reference to the 8th and 9 based on exemplary embodiments 10A . 10B the same is explained in more detail. The output voltage Ua is tapped from line L1 and the tracking circuit 10 fed. The tracking circuit 10 acts as a voltage source, which generates the reference voltage Uref and at the reference input 31B emits.

Im folgenden wird unter Bezug auf die 5, 6 und 7 die Wirkungsweise einer bevorzugten Variante einer erfindungsgemäßen Nachführung der Referenzspannung Uref weiter erläutert.The following will refer to the 5 . 6 and 7 the mode of operation of a preferred variant of a tracking of the reference voltage Uref according to the invention further explained.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nun auf 5a Bezug genommen. Die obere Grenzspannung UGo ist gegeben durch die Referenzspannung Uref plus einem ersten Spannungsabstand dU1, welcher im folgenden auch „oberes Arbeitsfenster" genannt wird. Die untere Grenzspannung UGu ist gegeben durch die Referenzspannung Uref minus einem zweiten Spannungsabstand dU2, welcher im folgenden auch „unteres Arbeitsfenster" genannt wird. Es werden somit ein „oberes Arbeitsfenster" und ein „unteres Arbeitsfenster" generiert. Die Breite dieser „Arbeitsfenster" ist durch den ersten bzw. zweiten Spannungsabstand dU1, dU2 gegeben.To further explain the invention, reference will now be made to 5a Referred. The upper limit voltage UGo is given by the reference voltage Uref plus a first voltage distance dU1, which is also referred to below as the “upper work window”. The lower limit voltage UGu is given by the reference voltage Uref minus a second voltage distance dU2, which in the following also referred to as “lower work window” " is called. An “upper work window” and a “lower work window” are thus generated. The width of these “work windows” is given by the first and second voltage spacing dU1, dU2.

Jedes dieser beiden Arbeitsfenster ist somit durch zwei unterschiedliche Spannungen definiert, nämlich durch Uref und UGo bzw. durch Uref und UGu. Die Referenzspannung Uref ist dabei immer höher als UGu und kleiner als UGo. In einer bevorzugten Variante der Erfindung sind der Betrag von dU1 und der Betrag dU2 jeweils konstant.Each of these two working windows is therefore defined by two different voltages, namely by Uref and UGo or by Uref and UGu. The reference voltage Uref is always higher as UGu and smaller than UGo. In a preferred variant of the invention the amount of dU1 and the amount dU2 are constant.

In 5a ist ferner ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf der Sensor-Ausgangsspannung Ua gezeigt. Diese übersteigt in dem in 5a gezeigten Beispiel nach einer bestimmten Zeit (Zeitpunkt t1) die Referenzspannung Uref (Sensor „betätigt") mit der Folge, daß der Komparator 31 (4) in den „positiven" Schaltzustand übergeht und ein Schaltsignal S abgibt (5b). Nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne (Zeitpunkt t2) fällt in dem in 5a gezeigten die Sensor-Ausgangsspannung Ua wieder unter die Referenzspannung Uref (Sensor „unbetätigt") mit der Folge, daß der Komparator 31 (4) in den „negativen" Schaltzustand übergeht und kein Schaltsignal mehr abgibt (5b).In 5a an example of a time course of the sensor output voltage Ua is also shown. This exceeds in the 5a Example shown after a certain time (time t1) the reference voltage Uref (sensor "actuated") with the result that the comparator 31 ( 4 ) changes to the "positive" switching state and emits a switching signal S ( 5b ). After a further period of time (time t2) in which 5a shown the sensor output voltage Ua again below the reference voltage Uref (sensor "not actuated") with the result that the comparator 31 ( 4 ) changes to the "negative" switching state and no longer outputs a switching signal ( 5b ).

In 5a ist die Bedingung, daß die Ausgangsspannung Ua sowohl kleiner als die obere Grenzspannung UGo als auch größer als die untere Grenzspannung UGu ist, erfüllt. Erfindungsgemäß wird daher die Referenzspannung Uref in 5a konstant gehalten, Damit bleiben auch die obere und die untere Grenzspannung UGo, UGu konstant, so daß die Lage der beiden Arbeitsfenster in 5a unverändert bleibt.In 5a is the condition that the output voltage Ua is both less than the upper limit voltage UGo and greater than the lower limit voltage UGu. According to the invention, the reference voltage Uref is therefore in 5a kept constant, so that the upper and lower limit voltage UGo, UGu remain constant, so that the position of the two working windows in 5a remains unchanged.

5c ein weiteres Beispiel für zeitliche Verläufe der Ausgangsspannung Ua, der Referenzspannung Uref sowie der beiden Grenzspannungen UGo, UGu, Die Ausgangsspannung beträgt bis zu einem Zeitpunkt t3 Null Volt und steigt dann auf einen bestimmten Plateauwert Uao, welcher zu einem Zeitpunkt t5 erreicht wird. Dieser Zeitverlauf kann z.B. einem zum Zeitpunkt t = 0 stattfindenden Einschaltvorgang eines Füllstandssensors entsprechen, wobei die Ausgangsspannung Ua ab dem Zeitpunkt t3 anzusteigen beginnt, z.B. weil der vom Sensor zu überwachende Füllstand eines Behälters so weit angewachsen ist, daß er die Ausgangsspannung Ua merklich zu beeinflussen beginnt. 5c a further example of the time profiles of the output voltage Ua, the reference voltage Uref and the two limit voltages UGo, UGu, the output voltage is zero volts up to a point in time t3 and then rises to a certain plateau value Uao, which is reached at a point in time t5. This course of time can correspond, for example, to a level sensor being switched on at time t = 0, the output voltage Ua beginning to rise from time t3, for example because the level of a container to be monitored by the sensor has increased to such an extent that it noticeably influences the output voltage Ua starts.

Entsprechend weist auch die Referenzspannung Uref anfangs den Wert Null Volt auf. Die obere bzw. die untere Grenzspannung UGo bzw. UGu sind erfindungsgemäß gegeben durch die Summe aus der Referenzspannung Uref plus dem ersten Spannungsabstand dU1 bzw. durch die Differenz der Referenzspannung Uref minus einem zweiten Spannungsabstand (dU2), was bedeutet, daß die Referenzspannung Uref, die obere Grenzspannung UGo und die untere Grenzspannung UGu stets zueinander parallelverschoben verlaufen. Die obere bzw. die untere Grenzspannung UGo bzw. UGu verlaufen daher zunächst jeweils horizontal in einem Abstand dU1 bzw. dU2 oberhalb bzw. unterhalb der Null-Volt-Linie von 5c.Accordingly, the reference voltage Uref also initially has the value zero volts. According to the invention, the upper and the lower limit voltage UGo and UGu are given by the sum of the reference voltage Uref plus the first voltage distance dU1 or by the difference of the reference voltage Uref minus a second voltage distance (dU2), which means that the reference voltage Uref, the upper limit voltage UGo and the lower limit voltage UGu always run parallel to each other. The upper and lower limit voltages UGo and UGu therefore initially run horizontally at a distance dU1 and dU2 above and below the zero volt line from 5c ,

Die Referenzspannung ändert sich bis zum Zeitpunkt t4 erfindungsgemäß nicht, da die Bedingung erfüllt ist, daß die Ausgangsspannung Ua sowohl kleiner oder gleich der oberen Grenzspannung UGo als auch größer oder gleich der unteren Grenzspannung UGu ist. Zum Zeitpunkt t4 jedoch überschreitet die Ausgangsspannung Ua die obere Grenzspannung UGo. Erfindungsgemäß wird nun die Referenzspannung Uref angehoben. Jeweils hierzu parallelverschoben steigen auch die obere und die untere Grenzspannung UGo, UGu an. Die Lage der oben definierten „Arbeitsfenster" wandert dem entsprechend ab dem Zeitpunkt t4 in 5c nach oben, d.h. die Referenzspannung Uref sowie die „Arbeitsfenster" werden ab dem Zeitpunkt t4 der Ausgangsspannung Ua nachgeführt.According to the invention, the reference voltage does not change until time t4, since the condition is fulfilled that the output voltage Ua is both less than or equal to the upper limit voltage UGo and greater than or equal to the lower limit voltage UGu. At time t4, however, the output voltage Ua exceeds the upper limit voltage UGo. According to the invention, the reference voltage Uref is now raised. In each case the upper and lower limit voltages UGo, UGu also rise in parallel displacement. The position of the “work window” defined above migrates accordingly from time t4 onwards 5c upwards, ie the reference voltage Uref and the “work windows” are tracked from the output voltage Ua from time t4.

Zum Zeitpunkt t5 erreicht die Ausgangsspannung Ua in dem Beispiel von 5c den Plateauwert Uao und wächst nicht weiter an, beispielsweise weil der maximale Füllstand des zu überwachenden Behälters erreicht ist, jedoch ist die Ausgangsspannung Ua weiterhin größer als die obere Grenzspannung UGo, weshalb die Referenzspannung Uref und damit auch die beiden Grenzspannungen UGo, UGu erfindungsgemäß weiterhin anwachsen.At time t5, the output voltage Ua reaches in the example of 5c the plateau value Uao and does not continue to increase, for example because the maximum fill level of the container to be monitored has been reached, but the output voltage Ua is still greater than the upper limit voltage UGo, which is why the reference voltage Uref and thus the two limit voltages UGo, UGu continue to increase according to the invention ,

Zum Zeitpunkt t6 hat die obere Grenzspannung UGo ebenfalls den Plateauwert Uao erreicht, d.h., die Bedingung, daß die Ausgangsspannung Ua sowohl kleiner oder gleich der oberen Grenzspannung UGo als auch größer oder gleich der unteren Grenzspannung UGu ist, ist erfüllt. Erfindungsgemäß bleiben nun die Referenzspannung Uref und mit ihr auch die obere und die untere Grenzspannung UGo, UGu konstant. Die Referenzspannung Uref und damit der Sensor haben sich erfindungsgemäß selbsttätig justiert. Die obere Grenzspannung UGo fällt nun mit der Ausgangsspannung Ua zusammen; in 5c sind diese beiden Spannungen lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit geringfügig gegeneinander versetzt eingezeichnet.At time t6, the upper limit voltage UGo has also reached the plateau value Uao, ie the condition that the output voltage Ua is both less than or equal to the upper limit voltage UGo and greater than or equal to the lower limit voltage UGu is fulfilled. According to the invention, the reference voltage Uref and with it also the upper and lower limit voltages UGo, UGu remain constant. The reference voltage Uref and thus the sensor have adjusted themselves according to the invention. The upper limit voltage UGo now coincides with the output voltage Ua; in 5c these two voltages are shown slightly offset from one another merely for reasons of clarity.

Gemäß der unter Bezug auf 5c erläuterten Variante der Erfindung wächst die Referenzspannung im Zeitintervall t4 bis t6 langsamer an als die Ausgangsspannung Ua im Zeitintervall t3 bis t5. Ein solches Verhalten der Referenzspannung Uref kann aus verschiedenen Gründen vorteilhaft sein, z.B. dann, wenn die Ausgangsspannung Ua durch von außen eingestreute schnelle Störpulse („Spikes") überlagert ist.According to the referring to 5c In the variant of the invention explained, the reference voltage increases more slowly in the time interval t4 to t6 than the output voltage Ua in the time interval t3 to t5. Such a behavior of the reference voltage Uref can be advantageous for various reasons, for example when the output voltage Ua is superimposed by fast interference pulses (“spikes”) that are scattered in from the outside.

Eine weitere Variante der Erfindung wird nun anhand von 5d erläutert, in welcher die Ausgangsspannung denselben Verlauf zeigt wie in 5c. Jedoch wachsen die Referenzspannung Uref und damit auch die Grenzspannungen UGo, UGu in 5d im Zeitintervall t4 bis t6 ebenso schnell an wie die Ausgangsspannung Ua im Zeitintervall t3 bis t5. Die Zeitpunkte t5 (Erreichen der Plateauspannung Uao durch Ua) und t6 (Erreichen der Plateauspannung Uao durch UGo) fallen daher in 5d zusammen. Ein solches Verhalten der Referenzspannung Uref kann z.B. dann vorteilhaft sein, wenn die Selbstjustierung des Sensors sehr schnell erfolgen oder mittels geringstmöglichem Hardware-Aufwand unter Verzicht auf eigene Verzögerungsglieder realisiert werden soll Die Referenzspannung Uref wurde somit der Ausgangsspannung Ua in Analogie zum Schleppzeigerprinzip nachgeführt, d.h. die Ausgangsspannung Ua hat die Referenzspannung Uref in einem bestimmten Spannungsabstand, nämlich dU1, „hinter sich hergezogen". Die „Arbeitsfenster" wurden dabei „mitgezogen". Hierbei wird beim "Mitziehen' ein bestimmter, vorgebbarer Abstand dU1 zwischen Ua und Uref eingehalten.Another variant of the invention is now based on 5d explained in which the output voltage shows the same curve as in 5c , However, the reference voltage Uref and thus also the limit voltages UGo, UGu in grow 5d in the time interval t4 to t6 as quickly as the output voltage Ua in the time interval t3 to t5. The times t5 (reaching the plateau voltage Uao by Ua) and t6 (reaching the plateau voltage Uao by UGo) therefore fall 5d together. Such a behavior of the reference voltage Uref can be advantageous, for example, if the self-adjustment of the sensor is to be carried out very quickly or if the hardware is to be implemented with the least possible hardware outlay, without having to use its own delay elements.The reference voltage Uref was thus tracked to the output voltage Ua in analogy to the drag pointer principle, i.e. the The output voltage Ua has the reference voltage Uref at a certain voltage distance, namely dU1, "pulled behind it". The "working windows" have been "pulled along". In this case, a certain, predeterminable distance dU1 between Ua and Uref is maintained when "pulling".

Uref wird mit dem Abstand dU1 durch Ua nachgeführt, so daß gilt Ua = Uref + dU1 bzw. Uref = Ua – dU1. Ua ist ab dem Zeitpunkt t4 (5d) um dU1 größer als die Referenzspannung Uref. Der Komparator 31 (4) erzeugt ein Schaltsignal (High-Signal), weil Ua größer ist als Uref, d. h. der Sensor ist ab dem Zeitpunkt t4 (5d) betätigt.Uref is tracked by Ua at the distance dU1, so that Ua = Uref + dU1 or Uref = Ua - dU1. Among other things, from time t4 ( 5d ) by dU1 greater than the reference voltage Uref. The comparator 31 ( 4 ) generates a switching signal (high signal) because Ua is greater than Uref, ie the sensor is on from time t4 ( 5d ) operated.

Die Ausgangsspannung Ua sinke nun z.B. aufgrund eines fallenden Füllstandes nach dem Zeitpunkt t6 (5c, 5d) ab einem Zeitpunkt t7 wieder ab (5e). Die Referenzspannung Uref und damit auch die beiden Grenzspannungen UGo, UGu bleiben jedoch erfindungsgemäß konstant, solange Ua nicht unter UGu absinkt; d.h. die beiden „Arbeitsfenster" behalten ihre Lage bei. Die Referenzspannung Uref, d.h. der Arbeitspunkt des Sensors, ist somit "fixiert", d.h. die erfindungsgemäß automatisch herbeigeführte Justierung des Sensors bleibt unverändert erhalten, solange Ua nicht unter UGu absinkt (oder über UGo hinaus ansteigt).The output voltage Ua now drops, for example due to a falling fill level after the time t6 ( 5c . 5d ) from a time t7 onwards ( 5e ). According to the invention, however, the reference voltage Uref and thus also the two limit voltages UGo, UGu remain constant as long as Ua does not drop below UGu; ie the two “work windows” maintain their position. The reference voltage Uref, ie the working point of the sensor, is thus “fixed”, ie the adjustment of the sensor which is automatically brought about according to the invention remains unchanged as long as Ua does not drop below UGu (or above UGo) increases).

Sinkt Ua nun unter den "fixierten" Wert von Uref (Zeitpunkt t8 in 5e), so gibt der Komparator 31 (4) kein Schaltsignal mehr bzw. ein Low-Signal ab, d.h. der Sensor schaltet aus, was anzeigt, daß ein bestimmter Füllstand unterschritten ist. Der beliebig vorgebbare erste Spannungsabstand dU1 ist also im vorliegenden Beispiel ein Maß für die Empfindlichkeit, mit welcher der Sensor auf einen abfallenden Füllstand anspricht.If Ua now drops below the "fixed" value of Uref (time t8 in 5e ), the comparator gives 31 ( 4 ) no more switching signal or a low signal, ie the sensor switches off, which indicates that the level is below a certain level. In the present example, the arbitrarily definable first voltage distance dU1 is a measure of the sensitivity with which the sensor responds to a falling fill level.

Nun sinke die Ausgangsspannung Ua noch weiter ab und unterschreite zu einem Zeitpunkt t9 die untere Grenzspannung UGu (5e). Erfindungsgemäß wird nun die Referenzspannung Uref abgesenkt, wobei sich 5e auf eine solche Variante der Erfindung bezieht, bei welcher die Referenzspannung Uref ab dem Zeitpunkt t9 mit der selben Geschwindigkeit fällt wie die Ausgangsspannung Ua. Jeweils zu Uref parallelverschoben fallen auch die obere und die untere Grenzspannung UGo, UGu ab. Die Lage der oben definierten „Arbeitsfenster" wandert dem entsprechend ab dem Zeitpunkt t9 in 5e nach unten, d.h. die Referenzspannung Uref sowie die „Arbeitsfenster" werden ab dem Zeitpunkt t9 der Ausgangsspannung Ua nachgeführt, bis Ua nicht mehr weiter abfällt (Zeitpunkt t10 in 5e). Erfindungsgemäß bleiben nun die Referenzspannung Uref und mit ihr auch die obere und die untere Grenzspannung UGo, UGu konstant. Die Referenzspannung Uref und damit der Sensor haben sich erfindungsgemäß selbsttätig justiert. Die untere Grenzspannung UGu fällt nun mit der Ausgangsspannung Ua zusammen; in 5e sind diese beiden Spannungen lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit geringfügig gegeneinander versetzt eingezeichnet.Now the output voltage Ua drops even further and falls below the lower limit voltage UGu (t9) 5e ). According to the invention, the reference voltage Uref is now lowered, whereby 5e relates to such a variant of the invention, in which the reference voltage Uref falls from the time t9 at the same speed as the output voltage Ua. The upper and lower limit voltages UGo, UGu also drop parallel to Uref. The position of the “work window” defined above migrates accordingly from time t9 onwards 5e downwards, ie the reference voltage Uref and the “work windows” are tracked from the output voltage Ua from time t9 until Ua no longer drops (time t10 in 5e ). According to the invention, the reference voltage Uref and with it also the upper and lower limit voltages UGo, UGu remain constant. The reference voltage Uref and thus the sensor have adjusted themselves according to the invention. The lower limit voltage UGu now coincides with the output voltage Ua; in 5e these two voltages are shown slightly offset from one another merely for reasons of clarity.

Steigt nun umgekehrt Ua wieder an, z.B. weil der Füllstand wieder ansteigt, bleiben die Referenzspannung Uref und die Lage der „Arbeitsfenster" "fixiert" und ändern sich erst dann wieder, wenn Ua die obere Grenzspannung UGo übersteigt. Dann werden die Referenzspannung und die „Arbeitsfenster" wieder nach oben „mitgezogen", d.h. der Ausgangsspannung Ua nachgeführt. Vorher überschreitet Ua jedoch die noch "fixierte" Referenzspannung Uref, und der Sensor schaltet wieder ein. Der beliebig vorgebbare zweite Spannungsabstand dU2 ist also im vorliegenden Beispiel ein Maß für die Empfindlichkeit, mit welcher der Sensor auf einen ansteigenden Füllstand anspricht.Conversely, if, inter alia, rises again, for example because the level rises again, the reference remains voltage Uref and the position of the "working window""fix" and only change again when Ua exceeds the upper limit voltage UGo. Then the reference voltage and the "working window" are "pulled up" again, ie the output voltage Ua However, Ua exceeds the still "fixed" reference voltage Uref and the sensor switches on again. In the present example, the second voltage spacing dU2, which can be set as desired, is a measure of the sensitivity with which the sensor responds to an increasing fill level.

Selbstverständlich ist in völliger Analogie zu 5c auch bei der unter Bezug auf 5e erläuterten Nachführung der Referenzspannung nach unten eine Variante möglich, bei welcher die Referenzspannung langsamer abfällt als die Ausgangsspannung. Ferner braucht die Ausgangsspannung Ua selbstverständlich nicht, wie in 5a, c, d und e gezeigt, abschnittsweise linear zu verlaufen; der Verlauf kann vielmehr auch gekrümmt sein. Gemäß einer Variante der Erfindung sind ferner die Anstiegs- bzw. Sinkgeschwindigkeit der Referenzspannung Uref nicht, wie in 5a, c, d und e gezeigt, konstant, sondern zeitlich variabel, z.B. betragsmäßig progressiv mit der Zeit wachsend. Selbstverständlich brauchen ferner die Zeitabhängigkeiten der Anstiegs- und der Sinkgeschwindigkeit der Referenzspannung Uref nicht entgegengesetzt gleich zu sein.Of course, is in complete analogy 5c also referring to the 5e explained downward adjustment of the reference voltage, a variant is possible in which the reference voltage drops more slowly than the output voltage. Furthermore, of course, the output voltage Ua does not need, as in 5a . c . d and e shown to be linear in sections; the course can also be curved. According to a variant of the invention, the rate of rise or fall of the reference voltage Uref is not, as in FIG 5a . c . d and e shown, constant, but variable in time, eg progressively increasing in amount with time. Of course, the time dependencies of the rising and falling speed of the reference voltage Uref need not be the same in opposite directions.

Gemäß weiterer Varianten der Erfindung wird mit der Nachführung der Referenzspannung Uref nicht sofort begonnen, sobald die Ausgangsspannung Ua die obere Grenzspannung UGo überschreitet bzw., die untere Grenzspannung UGu unterschreitet. Vielmehr beginnt die Nachführung der Referenzspannung Uref nach oben gemäß einer dieser Varianten erst dann, wenn die Ausgangsspannung Ua für eine bestimmte erste vorgebbare Ansprechzeitdauer T1 größer geblieben ist als die obere Grenzspannung UGo. Gemäß einer anderen dieser Varianten beginnt die Nachführung der Referenzspannung Uref nach unten erst dann, wenn die Ausgangsspannung Ua für eine bestimmte zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer T2 kleiner geblieben ist als die untere Grenzspannung UGu. Diese Varianten, die selbstverständlich auch miteinander kombiniert sein können, können z.B. dann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Selbstjustierung des Sensors nicht durch kurze, z.B. erschütterungsbedingte Störungen der Ausgangsspannung Ua ausgelöst werden soll.According to further variants of the invention with the tracking the reference voltage Uref does not start immediately as soon as the output voltage Ua exceeds the upper limit voltage or, the lower limit voltage UGu falls below. Rather begins the tracking of the reference voltage Uref according to one of these variants then when the output voltage Ua can be predetermined for a specific first Response time T1 remained longer is as the upper limit voltage UGo. According to another of these variants tracking begins the reference voltage Uref down only when the output voltage Ua for a certain second predeterminable response time period T2 has remained smaller is than the lower limit voltage UGu. These variants, of course, too can be combined with each other can e.g. then be advantageous if the self-adjustment according to the invention of the sensor by short, e.g. vibration-related disorders of the Output voltage Ua triggered shall be.

Man kann den anhand von 5d, 5e erläuterten Nachführvorgang mit einem mechanischen Schleppzeigerprinzip vergleichen, welches nun anhand der 6a, 6b und 6c näher erläutert wird. An einem Hauptzeiger 22 ist quer zu diesem starr eine Mitnehmerkralle 23 so befestigt, daß der Hauptzeiger 22 und die Mitnehmerkralle 23 ein asymmetrisches Kreuz 22,23 bilden, wobei die Mitnehmerkralle 23 den Querbalken des Kreuzes 22,23 bildet und nach der einen Seite um eine Strecke X1, nach der anderen Seite um eine Strecke X2 über den Hauptzeiger 22 übersteht. Der Hauptzeiger 22 ist ähnlich wie Uhrzeiger um ein Drehzentrum 24 schwenkbar gelagert und besitzt einen (nicht gezeigten) Antrieb, welcher den Hauptzeiger 22 in- und entgegen dem Uhrzeigersinn um das Drehzentrum 24 zu schwenken imstande ist. Aufgrund der starren Verbindung mit dem Hauptzeiger 22 folgt die Mitnehmerkralle 23 allen Schwenkbewegungen des Hauptzeigers 22 um das Drehzentrum 24.You can use the 5d . 5e Compare the explained tracking process with a mechanical drag pointer principle, which is now based on the 6a . 6b and 6c is explained in more detail. On a main pointer 22 is a driver claw rigidly to this 23 attached so that the main pointer 22 and the driving claw 23 an asymmetrical cross 22 . 23 form, the driving claw 23 the crossbar of the cross 22 . 23 forms and on one side by a distance X1, on the other side by a distance X2 over the main pointer 22 survives. The main pointer 22 is like clock hands around a turning center 24 pivoted and has a drive (not shown), which is the main pointer 22 clockwise and counterclockwise around the turning center 24 is able to swing. Due to the rigid connection to the main pointer 22 follows the driving claw 23 all pivoting movements of the main pointer 22 around the turning center 24 ,

Um das Drehzentrum 24 ist ferner ebenfalls ähnlich wie ein Uhrzeiger ein Schleppzeiger 21 schwenkbar angeordnet, wobei die Mitnehmerkralle 23 den Schleppzeiger 21 überkreuzt, ohne mit ihm mechanisch verbunden zu sein. Der Schleppzeiger 21 verfügt nicht über einen eigenen Antrieb.To the turning center 24 is also similar to a clock hand, a drag pointer 21 arranged pivotably, the driving claw 23 the slave pointer 21 crossed without being mechanically connected to it. The drag pointer 21 does not have its own drive.

Die Mitnehmerkralle 23 besitzt an ihren beiden Enden Anschläge 23A, 23B für den Schleppzeiger 21, welche die Größe der Relativverschiebung zwischen Mitnehmerkralle 23 und Schleppzeiger 21 und damit auch den maximalen Winkelabstand zwischen Hauptzeiger 22 und Schleppzeiger 21 jeweils auf einen bestimmten Spielraum begrenzen; bei einer Bewegung der Mitnehmerkralle 23 über diesen Spielraum hinaus wird der Schleppzeiger 21 über einen der Anschläge 23A, 23B von der Mitnehmerkralle 23 mitgezogen und dadurch den Schwenkbewegungen des Hauptzeigers 22 um das Drehzentrum 24 mit einem bestimmten Abstand nachgeführt. Falls die Strecken X1, X2, wie im vorliegenden Beispiel der 6a-6c, nicht gleich groß sind, sondern das Kreuz 22,23 bezüglich des Hauptzeigers 22 asymmetrisch ist, ist der maximale Winkelabstand zwischen Hauptzeiger 22 und Schleppzeiger 21 bei Bewegungen im Uhrzeigersinn von demjenigen bei Bewegungen gegen den Uhrzeigersinn verschieden.The driving claw 23 has stops at both ends 23A . 23B for the slave pointer 21 , which is the size of the relative displacement between driving claw 23 and drag pointer 21 and thus also the maximum angular distance between the main pointer 22 and drag pointer 21 limit each to a certain scope; with a movement of the driving claw 23 the trailing pointer is beyond this scope 21 over one of the attacks 23A . 23B from the driving claw 23 pulled and thereby the pivoting movements of the main pointer 22 about the center of rotation 24 tracked with a certain distance. If the lines X1, X2, as in the present example, the 6a-6c , are not the same size, but the cross 22 . 23 regarding the main pointer 22 is asymmetrical, is the maximum angular distance between the main pointer 22 and drag pointer 21 for clockwise movements is different from that for counterclockwise movements.

Der maximale Winkelabstand, um welchen der Hauptzeiger 22 gegenüber dem Schleppzeiger 21 in bzw. gegen den Uhrzeigersinn auslenkbar ist, ist durch die Länge der Strecken X1 bzw. X2 sowie durch die Entfernung des Kreuzungspunkten zwischen Mitnehmerkralle 23 und Hauptzeiger 22 vom Drehzentrum 24 vorgegeben.The maximum angular distance by which the main pointer 22 opposite the drag pointer 21 can be deflected clockwise or counterclockwise by the length of the lines X1 or X2 and by the distance of the crossing points between the driving claw 23 and main pointer 22 from the turning center 24 specified.

Der Schleppzeiger 21 befinde sich zunächst in einer bestimmten Ruheposition. Wird nun der Hauptzeiger 22 durch seinen Antrieb z.B. im Uhrzeigersinn immer weiter gegenüber dem Schleppzeiger 21 ausgelenkt, so schlägt die Mitnehmerkralle 23 zunächst mit ihrem Anschlag 23A am Schleppzeiger 21 an. Wird nun der Hauptzeiger 22 durch seinen Antrieb z.B. noch weiter im Uhrzeigersinn gegenüber dem Schleppzeiger 21 ausgelenkt, so wird letzterer vom Hauptzeiger 22 über die Mitnehmerkralle 23 im Uhrzeigersinn in eine neue Ruheposition mitgezogen, d.h. nachgeführt (6a). Der Hauptzeiger 22 verfügt nun gegenüber dem Schleppzeiger 21 über einen neuen asymmetrischen Spielraum, der nach beiden Seiten ebenso groß ist wie der bisherige Spielraum, jedoch gegenüber diesem im Uhrzeigersinn verschoben ist.The drag pointer 21 is initially in a certain rest position. Now becomes the main pointer 22 due to its drive, for example clockwise, always further towards the drag pointer 21 deflected, the driving claw strikes 23 first with their stop 23A on the slave pointer 21 on. Now becomes the main pointer 22 due to its drive, for example, still clockwise in relation to the drag pointer 21 deflected, the latter is the main pointer 22 over the driving claw 23 dragged clockwise to a new rest position, i.e. adjusted ( 6a ). The main pointer 22 now has opposite the drag pointer 21 about a new asymmetrical scope that is as large on both sides as the previous scope, but clockwise compared to this meaning is shifted.

Nun werde der Hauptzeiger 22 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt (6b). Wieder wird der Schleppzeiger 21 der Bewegung des Hauptzeigers 22 durch die Mitnehmerkralle 23 nachgeführt, sobald der Hauptzeiger 22 seinen Spielraum – diesmal entgegen dem Uhrzeigersinn – verläßt; der Schleppzeiger 21 wird dann wiederum in eine neue Ruheposition nachgeführt, usw. (6c). Der Schleppzeiger 21 tritt immer erst dann in Aktion, wenn der Hauptzeiger 22 seinen Spielraum verläßt.Now become the main pointer 22 pivoted counterclockwise ( 6b ). Again the drag pointer 21 the movement of the main pointer 22 through the driving claw 23 tracked as soon as the main pointer 22 leaves his scope - this time counterclockwise -; the drag pointer 21 is then again moved to a new rest position, etc. ( 6c ). The drag pointer 21 only comes into action when the main pointer 22 leaves its scope.

Dieses mechanische Beispiel ist in der Erfindung konsequent in die Sensortechnik übertragen. Die Position des Hauptzeigers 22 entspricht der Ausgangsspannung Ua, diejenige des Schleppzeigers 21 der Referenzspannung Uref. Der Spielraum des Hauptzeigers 22 gegenüber dem Schleppzeiger nach beiden Seiten entspricht der Größe des ersten bzw. zweiten Spannungsabstandes dU1, dU2 bzw. der Breite der „Arbeitsfenster", Die Nachführung des Schleppzeigers 21 durch den Hauptzeiger 22 entspricht somit derjenigen der Referenzspannung Uref durch die Ausgangsspannung Ua; die Nachführung wird in beiden Fällen erst dann aktiv, wenn ein vorgegebener Spielraum zwischen nachführender und nachgeführter Größe ausgeschöpft ist. Der Schaltpunkt des Sensors ist erreicht, wenn Ua = Uref ist, was in der mechanischen Analogie von 6 der (nicht gezeigten) Situation entspricht, daß sich Haupt- und Schleppzeiger gerade decken.This mechanical example is consistently transferred to sensor technology in the invention. The position of the main pointer 22 corresponds to the output voltage Ua, that of the drag pointer 21 the reference voltage Uref. The scope of the main pointer 22 Compared to the drag pointer on both sides, the size of the first or second voltage spacing dU1, dU2 or the width of the "work window" corresponds to the tracking of the drag pointer 21 through the main pointer 22 thus corresponds to that of the reference voltage Uref by the output voltage Ua; In both cases, the tracking becomes active only when a predetermined scope between the tracking and tracking size has been exhausted. The switching point of the sensor is reached when Ua = Uref, which is in the mechanical analogy of 6 the situation (not shown) corresponds to the fact that the main and trailing pointers overlap.

Unter der Konvention, daß eine Bewegung der Zeiger 21 bzw. 22 im Uhrzeigersinn einer Zunahme der Spannung Uref bzw. Ua und einer entgegengesetzte Bewegung der Zeiger 21 bzw. 22 einer Abnahme dieser Spannungen entspricht, entspricht die in 6a dargestellte Situation daher einem betätigten Sensor (Ua>Uref) und einer Verschiebung (Nachführung) der Referenzspannung Uref und der Arbeitsfenster nach oben. Die Situation von 6b entspricht einem unbetätigten Sensor (Ua<Uref) und einer "fixierten" Lage der Referenzspannung Uref und Arbeitsfenster. Die Situation von 6c entspricht einem unbetätigten Sensor (Ua<Uref) und einer Verschiebung (Nachführung) der Referenzspannung Uref und der Arbeitsfenster nach unten.Under the convention that a movement of the hands 21 respectively. 22 clockwise an increase in voltage Uref or Ua and an opposite movement of the hands 21 respectively. 22 corresponds to a decrease in these tensions, corresponds to that in 6a shown situation therefore an actuated sensor (Ua> Uref) and a shift (tracking) of the reference voltage Uref and the working window upwards. The situation of 6b corresponds to an unactuated sensor (Ua <Uref) and a "fixed" position of the reference voltage Uref and working window. The situation of 6c corresponds to an unactuated sensor (Ua <Uref) and a shift (tracking) of the reference voltage Uref and the working window downwards.

In den häufigsten Fällen in der Praxis der Sensortechnik werden die „Arbeitsfenster" nur bei der Montage oder Demontage des Sensors in die bzw. aus der Applikation verschoben. In der Applikation selbst variiert die Ausgangsspannung Ua dann meist nur innerhalb der Fensterbreiten dU1, dU2 um den die Referenzspannung Uref (="Arbeitspunkt"). Dies liegt meist daran, dass die Behälterwand bei einer Füllstandsapplikation einen so hohen Beitrag zur Gesamtkapazität liefert, daß auch ohne Medium die Ausgangsspannung Ua kaum jemals auf 0 Volt absinkt, sondern nur auf einen kleineren Wert als derjenige, der sich bei Vollbedeckung durch das Medium einstellt. Die Maxima und Minima der Ausgangsspannung Ua liegen bei den meisten Applikationen i.d.R. nur innerhalb der Breite des jeweiligen „Arbeitsfensters". Für jede Applikation stellen sich die beiden „Arbeitsfenster" selbsttätig durch die erfindungsgemäße Nachführung der Referenzspannung Uref durch die Ausgangsspannung Ua auf den richtigen Wert ein, der Arbeitspunkt stimmt dann automatisch.In the most common cases in the practice of sensor technology are the "working window" only during assembly or disassembly of the sensor moved into or out of the application. The output voltage Ua then usually varies in the application itself only within the window widths dU1, dU2 around which the reference voltage Uref (= "working point"). This is usually the case remember that the container wall with a fill level application makes such a large contribution to the total capacity that even without Medium the output voltage Ua hardly ever drops to 0 volts, but only to a smaller value than the one who is at full coverage through the medium. The maxima and minima of the output voltage In most applications, for example, only within the Width of the respective "working window". For every application the two "work windows" put themselves through the tracking of the invention Reference voltage Uref to the correct one by the output voltage Ua Value, the operating point is then correct automatically.

Im folgenden werden einige im Praxisbetrieb eines kapazitiven Füllstandssensors ermittelte bzw. vorteilhaft eingestellte Zahlenwerte angegeben:

  • 1. Ua = OV bei Sensor in der Luft (Abstand unendlich), Ua = 7V bei Sensor vollbedämpft, maximale Kapazität bzw. Abstand zu einer geerdeten Meattplatte = 0 erster Spannungsabstand: dU1 = 0,3V zweiter Spannungsabstand: dU2 = 1,2V
  • 2. Füllstandsapplikation desselben Sensors mit Medium Wasser und Behälter aus Plexiglas mit 6mm Wandstärke: Ua = 6V bei vollbedecktem Sensor, Ua 4,4V bei leerem Behälter Nun wird der Sensor an einen vollen Behälter montiert. Der Arbeitspunkt wird mit Ua auf Uref = 5,7V (d.h. UGu = 4,5V) verschoben. Der Sensor schaltete ein da Ua über Uref liegt. Der Füllstand sank nun langsam ab. Bei etwa hälftiger Bedeckung der aktiven Sensorfläche unterschritt Ua die auf 5,7V "fixierte" Referenzspannung Uref; der Sensor schaltete aus. Bei leerem Gefäß sank Ua nun auf 4,4 V. Die untere Grenzspannung UGu lag um 100mV höher, nämlich bei UGu = 4,5V. Die Arbeitsfenster und Uref wurden also um 100mV nach unten nachgeführt. Uref war also jetzt erfindungsgemäß automatisch auf 5,6V abgesenkt worden. Beim Wiederansteigen des Flüssigkeitsspiegels schaltete der Sensor daher bei etwa 40% Bedeckung wieder ein. Durch die Fensterverschiebung hat sich der Schaltpunkt (Arbeitspunkt) also nur geringfügig verschoben, die Applikation ist voll erfüllt.
  • 3. Füllstandsapplikation desselben Sensors mit Medium Kunststoffgranulatperlen in Behälter mit 2mm Wandstärke aus Plexiglas: Ua= 3,8V bei vollem Behälter, Ua = 2,8V bei leerem Behälter. Der Sensor wurde an ein volles Gefäß montiert. Die Referenzspannung wurde mit Ua auf Uref = 3,5V, die untere Grenzspannung auf UGu = 2,3V verschoben, der Sensor schaltete ein da Ua um 0,3V über der erfindungsgemäß automatisch "fixierten" Referenzspannung von 3,5V lag. Der Füllstand sank nun ab. Bei etwa hälftiger Bedeckung der aktiven Sensorfläche unterschritt Ua den Wert 3,5V und der Sensor schaltete daher aus. Bei weiterem Absinken bis zum Leerzustand erreichte Ua den Tiefstwert von 2,8V. Dieser Wert lag somit über der unteren Grenzspannung UGu. Eine Nachführung erfolgte daher nicht. Beim Wiederanstieg des Füllstandes schaltete der Sensor wieder bei Ua = 3,5V und mittiger Bedeckung ein.
Some numerical values determined or advantageously set in practical operation of a capacitive level sensor are given below:
  • 1. Ua = OV with sensor in the air (distance infinite), Ua = 7V with sensor fully damped, maximum capacitance or distance to a grounded plate = 0 first voltage distance: dU1 = 0.3V second voltage distance: dU2 = 1.2V
  • 2. Level application of the same sensor with medium water and plexiglass container with 6mm wall thickness: Ua = 6V with fully covered sensor, Ua 4.4V with empty container Now the sensor is mounted on a full container. The working point is shifted with Ua to Uref = 5.7V (ie UGu = 4.5V). The sensor switched on because Ua is above Uref. The fill level now dropped slowly. When the active sensor surface is covered by about half, Ua falls below the reference voltage Uref "fixed" at 5.7V; the sensor switched off. When the vessel was empty, Ua now dropped to 4.4 V. The lower limit voltage UGu was 100mV higher, namely UGu = 4.5V. The working windows and uref were adjusted downwards by 100mV. According to the invention, Uref was now automatically reduced to 5.6V. When the liquid level rose again, the sensor therefore switched on again at about 40% coverage. Due to the window shift, the switching point (working point) has only shifted slightly, the application is fully fulfilled.
  • 3. Level application of the same sensor with medium plastic granulate beads in containers with 2mm wall thickness made of plexiglass: Ua = 3.8V with full container, Ua = 2.8V with empty container. The sensor was mounted on a full vessel. The reference voltage was shifted with Ua to Uref = 3.5V, the lower limit voltage to UGu = 2.3V, the sensor switched on since Ua was 0.3V above the automatically fixed 3.5V reference voltage. The fill level now dropped. If the active sensor area is covered by about half, the value falls below 3.5 V and the sensor therefore switches off. With a further decrease to the empty state, Ua reached the lowest value of 2.8V. This value was therefore above the lower limit voltage UGu. There was therefore no tracking. When the level rose again, the sensor switched on again at Ua = 3.5V and central coverage.

Die 7a, 7b zeigen zur weiteren allgemeinen Veranschaulichung des erfindungsgemäßen automatischen Justiervorgangs (Einlernvorgang) eines Sensors am Beispiel einer Füllstandsapplikation die zugehörigen zeitlichen Verläufe der Spannungen. Der Sensor befindet sich jeweils zunächst in der Luft (Zeitspanne t11-t12 in 7a, t18-t19 in 7b) und wird dann (zum Zeitpunkt t12 in 7a, zum Zeitpunkt t19 in 7b) an einem Behälter montiert, der von dem Sensor darauf überwacht werden soll, ob er voll ist oder nicht. Hier sind insbesondere zwei Extremfälle möglich und praxisrelevant: Der auf seinen Füllstand zu überwachende Behälter kann nach Montage und Inbetriebnahme des Sensors zunächst voll sein (7a) oder leer sein (7b).The 7a . 7b show for further general NEN illustration of the automatic adjustment process (teach-in process) according to the invention of a sensor using the example of a fill level application, the associated time profiles of the voltages. The sensor is initially in the air (time span t11-t12 in 7a , t18-t19 in 7b ) and then (at time t12 in 7a , at time t19 in 7b ) mounted on a container to be monitored by the sensor for whether it is full or not. In particular, two extreme cases are possible and relevant in practice: The container to be monitored for its fill level can initially be full after the sensor has been installed and commissioned ( 7a ) or be empty ( 7b ).

In dem der 7a zu Grunde gelegten Beispiel wird der Sensor zum Zeitpunkt t12 an einen bereits vollen Behälter montiert. Dadurch steigt die Ausgangsspannung Ua, auf den höchsten in der Applikation vorkommenden Wert für Ua, nämlich Uamax an. Die Referenzspannung Uref sowie die Grenzspannungen UGo, UGu werden zum Zeitpunkt t12 erfindungsgemäß nachgeführt. Der Sensor ist erfindungsgemäß korrekt betätigt (Schaltsignal high, Behälter voll) und ab dem Zeitpunkt t12 automatisch richtig justiert, ohne daß hierzu eine Bedienung oder externe Einstellung des Sensors erforderlich war. Zum Zeitpunkt t13 beginnen der Füllstand und damit die Ausgangsspannung Ua abzufallen. Zum Zeitpunkt t14 unterschreitet Ua den Wert von Uref: der Sensor schaltet korrekt aus (Schaltsignal low).In which the 7a based on the example, the sensor is mounted on an already full container at time t12. As a result, the output voltage Ua rises to the highest value for Ua occurring in the application, namely Ua max . The reference voltage Uref and the limit voltages UGo, UGu are tracked according to the invention at time t12. According to the invention, the sensor is actuated correctly (switching signal high, container full) and is automatically correctly adjusted from time t12 without the need for an operation or external adjustment of the sensor. At time t13, the fill level and thus the output voltage Ua begin to drop. At time t14, Ua falls below the value of Uref: the sensor switches off correctly (switching signal low).

Zum Zeitpunkt t15 ist der Behälter leer; Ua erreicht daher den in dieser Applikation minimalen möglichen Wert, nämlich Uamin , welcher aber im vorliegenden Beispiel immer noch größer ist als die untere Grenzspannung UGu, so daß keine Nachführung der Referenzspannung Uref und der Grenzspannungen UGu, UGo erfolgt. Anschließend wird der Behälter im vorliegenden Beispiel wieder aufgefüllt (t15 – tt17). Zum Zeitpunkt t16 erreicht die Ausgangsspannung Ua wieder den Wert, welchen sie zum Zeitpunkt t14 aufwies, nämlich Uref; der Sensor schaltet wieder ein.At time t15 the container is empty; Ua therefore reaches the minimum possible value in this application, namely Ua min , which in the present example, however, is still greater than the lower limit voltage UGu, so that the reference voltage Uref and the limit voltages UGu, UGo are not tracked. The container is then refilled in the present example (t15 - tt17). At time t16, the output voltage Ua again reaches the value it had at time t14, namely Uref; the sensor switches on again.

In dem der 7b zu Grunde gelegten Beispiel wird der Sensor zum Zeitpunkt t19 an einen leeren Behälter montiert. Aufgrund der Eigenkapazität der Behälterwand und evtl. anderer Störeffekte bleibt die Ausgangsspannung Ua nicht auf dem Wert Null, sondern steigt auf den minimalen in der Applikation vorkommenden Wert für Ua, nämlich auf Uamin an. Erfindungsgemäß werden Uref und die Grenzspannungen UGo, UGu nachgeführt, was jedoch noch nicht ausreicht, um den Sensor bereits endgültig zu justieren: Ua ist zwischen t19 und t21 größer als Uref, so daß der Sensor auslöst, obwohl der Behälter leer bzw. noch nicht voll ist: es liegt also zunächst einmal eine Fehlauslösung vor.In which the 7b based on the example, the sensor is mounted on an empty container at time t19. Due to the inherent capacity of the container wall and possibly other interference effects, the output voltage Ua does not remain at the value zero, but rather rises to the minimum value for Ua occurring in the application, namely to Ua min . According to the invention, Uref and the limit voltages UGo, UGu are tracked, but this is still not sufficient to finally adjust the sensor: Ua is larger than Uref between t19 and t21, so that the sensor trips even though the container is empty or not yet full is: First of all, there is a false trigger.

Zum Zeitpunkt t20 beginnt die Befüllung des Behälters. Daher steigen nun der Füllstand des Mediums und somit auch Ua weiter an; Uref und die "Arbeitsfenster" werden "mitgezogen", d.h. erfindungsgemäß nachgeführt. Zum Zeitpunkt t21 ist der Behälter voll; Ua hat den Wert Uamax erreicht und steigt nicht weiter an, Uref sowie die "Arbeitsfenster" sind "fixiert", sie "sitzen nun richtig" und der Sensor hat sich spätestens zu diesem Zeitpunkt dauerhaft selbst eingestellt. Zum Zeitpunkt t21 beginnt eine Leerung des Behälters; Ua beginnt zu fallen. Zum Zeitpunkt t22 unterschreitet Ua den "fixierten" Wert von Uref, der Sensor schaltet korrekt aus (Schaltsignal low).Im Zeitintervall t23 bis t24 ist der Behälter leer, an t24 beginnt eine erneute Befüllung. zum Zeitpunkt t25 – Überschreiten der dauerhaft "fixierten" Referenzspannung Uref – schaltet der weiterhin korrekt justierte Sensor wieder ein (Schaltsignal high).The filling of the container begins at time t20. Therefore, the fill level of the medium and thus Ua continue to increase; Uref and the "work window" are "dragged along", ie tracked according to the invention. At time t21 the container is full; Ua has reached the value Ua max and does not rise any further, Uref and the "work windows" are "fixed", they "now sit correctly" and the sensor has adjusted itself permanently at this point at the latest. At time t21, the container begins to be emptied; Among other things, begins to fall. At time t22, Ua falls below the "fixed" value of Uref, the sensor switches off correctly (switching signal low). The container is empty in the time interval t23 to t24, and refilling begins at t24. at time t25 - if the permanently "fixed" reference voltage Uref is exceeded - the sensor, which is still correctly adjusted, switches on again (switching signal high).

Die Spannungsabstände dU1, dU2 sind vorteilhaft so gewählt, daß die durch die Schwankung der Ausgangsspannung Ua zwischen Uam in und Uamax der durch dU1 und dU2 gegebene Spielraum (vgl. mechanische Schleppzeiger-Analogie in 6) nicht ausgeschöpft wird: Uref bleibt für die gesamte weitere Applikation des Sensors "fixiert". Der Sensor muß also sozusagen den Vorgang einmal durchlaufen bzw. das Medium einmal "gesehen' haben, um sich darauf von selbst einzustellen.The voltage spacings dU1, dU2 are advantageously chosen such that the range given by dU1 and dU2 due to the fluctuation of the output voltage Ua between Ua m in and Ua max (cf. mechanical drag pointer analogy in 6 ) is not exhausted: Uref remains "fixed" for the entire further application of the sensor. The sensor must therefore, so to speak, go through the process once or "see" the medium once in order to adjust itself to it.

8 zeigt ein Prinzipschaltbild einer einfachen technischen Ausführungsform der Erfindung mit einer Ausführungsform 10A der Nachführschaltung 10 von 4 mit einer ersten und einer zweiten Diode D1, D2 sowie einem Ladekondensator C. Die Nachführschaltung 10A umfaßt in dieser einfachen Ausführungsform keine weiteren Bausteine und fungiert als Spannungsquelle, welche die Referenzspannung Uref erzeugt und an den Referenzeingang 31B abgibt. Die beiden Dioden D1, D2 sind antiparallel zwischen den Ausgang 1A des Aufnehmers 1 und den Referenzeingang 31B des Komparators 31 geschaltet. Der Referenzeingang 31B des Komparators 31 ist ferner über den Kondensator C an Masse gelegt. 8th shows a schematic diagram of a simple technical embodiment of the invention with an embodiment 10A the tracking circuit 10 of 4 with a first and a second diode D1, D2 and a charging capacitor C. The tracking circuit 10A in this simple embodiment does not comprise any further components and acts as a voltage source which generates the reference voltage Uref and at the reference input 31B emits. The two diodes D1, D2 are anti-parallel between the output 1A of the transducer 1 and the reference entrance 31B of the comparator 31 connected. The reference entrance 31B of the comparator 31 is also connected to ground via the capacitor C.

Die Ausgangsspannung Ua kann innerhalb des Aufnehmers 1 durch einen dort im Signalweg derselben zwischengeschalteten (nicht gezeigten) nichtinvertierenden Spannungsfolger, welcher einen Spannungsverstärkungsfaktor von 1 besitzt, gepuffert bzw. niederimpedant am Ausgang 1A zur Verfügung gestellt sein. Der Ausgang 1A ist über die Leitung L1 und den ersten Widerstand R1 an den Signaleingang 31A des Komparators 31 gelegt.The output voltage Ua can be inside the transducer 1 buffered or low-impedance at the output by a non-inverting voltage follower (not shown) interposed in the signal path there, which has a voltage amplification factor of 1 1A be made available. The exit 1A is via line L1 and the first resistor R1 to the signal input 31A of the comparator 31 placed.

Die Flußspannungen der Dioden D1, D2 erzeugen die Breiten dU1, dU2 der "Arbeitsfenster" von insgesamt ca. 1,2V bzw. je 0,6V. Erhöht sich die Spannung Ua um mehr als 0,6V über Uref an C, so wird die erste Diode Dl leitend und lädt C auf den Wert Ua – 0,6V = Uref auf. Die Flußspannung der Diode D1 entspricht somit dem Wert des oberen Spannungsabstandes dU1 in o.g. Darstellung. Die "Arbeitsfenster" sind nun eingestellt. Sinkt Ua nun wieder ab, so sperrt die Diode D1, und der Spannungswert Uref wird durch den Ladekondensator C1 gehalten: Uref ist "fixiert".The forward voltages of the diodes D1, D2 generate the widths dU1, dU2 of the "work window" of a total of approximately 1.2V or 0.6V each. Elevated If the voltage Ua increases by more than 0.6V above Uref at C, the first diode Dl conducting and charging C to the value Ua - 0.6V = Uref on. The river tension the diode D1 thus corresponds to the value of the upper voltage gap dU1 in the above Presentation. The "working windows" are now set. If Ua drops again, diode D1 blocks and the voltage value Uref is held by the charging capacitor C1: Uref is "fixed".

Sinkt Ua unter Uref, so schaltet der Sensor aus (kein Schaltsignal bzw. Low-Signal auf Leitung 6). Steigt Ua über Uref, so schaltet der Sensor wieder ein. Sinkt Ua unter den Wert UGu = Uref – 0,6V, so wird die zweite Diode D2 leitend und die Spannung an C folgt Ua solange nach unten, bis Ua stehen bleibt: Uref wird erfindungsgemäß nachgeführt. Der Sensor ist nun unbetätigt, bis Ua wieder Uref überschreitet, hat sich also wieder auf eine neue Applikation eingestellt.If Ua falls below Uref, the sensor switches off (no switching signal or low signal on line 6 ). If Ua rises above Uref, the sensor switches on again. If Ua drops below the value UGu = Uref - 0.6V, the second diode D2 becomes conductive and the voltage at C follows Ua down until Ua remains: Uref is tracked according to the invention. The sensor is now not activated until Ua again exceeds Uref, so it has adjusted itself to a new application.

Die Breite der "Arbeitsfenster" kann durch Einfügen weiterer Diodenstrecken (Zusatzdioden) in Reihe zu den Dioden D1 bzw. D2 in 0,6V-Schritten variiert werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist ein geringer Schaltungsaufwand. Unter Verwendung eines Komparators in C-Mos oder FET-Technologie werden einige Minuten Haltezeit für Uref erreicht. Die Schaltung eignet sich somit in hervorragender Weise für dynamische Applikationen, in denen eine ständige, periodische Änderung der Meßgröße gesichert ist.The width of the "working window" can be added by inserting further diode sections (Additional diodes) varied in series with the diodes D1 and D2 in 0.6V steps become. The advantage of this embodiment is a low switching effort. Using a comparator in C-Mos or FET technology, a few minutes hold time for Uref is achieved. The circuit is therefore ideal for dynamic Applications in which a constant, periodic change the measured variable secured is.

9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform 10B einer Nachführschaltung, welche einen einfachen digitalen Binärzähler 44 und einen zweiten und einen dritten Komparator 32, 33 aufweist. Jeder dieser Komparatoren 32, 33 besitzt einen Signaleingang 32A bzw. 33A, einen Referenzeingang 32B bzw. 33B sowie einen Schaltsignal-Ausgang 32C bzw. 33C und gibt über diesen dann und nur dann ein Schaltsignal ab, wenn die an seinem Signaleingang 32A bzw. 33A anliegende Spannung größer ist als die an seinem Referenzeingang 32B bzw. 33B anliegende Spannung. 9 shows a further embodiment of the invention 10B a tracking circuit, which is a simple digital binary counter 44 and second and third comparators 32 . 33 having. Each of these comparators 32 . 33 has a signal input 32A respectively. 33A , a reference entrance 32B respectively. 33B and a switching signal output 32C respectively. 33C and emits a switching signal via this then and only when the signal input 32A respectively. 33A applied voltage is greater than that at its reference input 32B respectively. 33B applied voltage.

Ein positiver Spannungpol 7 ist über eine Serienschaltung aus einem Widerstand R3, einer dritten Diode D3, einer vierten Diode D4 und einem Widerstand R4 an Masse gelegt, wobei die beiden Dioden D3, D4 in Durchlaßrichtung geschaltet sind, so daß von dem Pluspol 7 über diese Serienschaltung R3, D3, D4, R4 ein Strom nach Masse fließt. Die Spannung des Spannungspols 7 ist um mindestens 0,6V größer als die maximal auftretende Ausgangsspannung Uamax des Aufnehmers 1.A positive voltage pole 7 is connected to ground via a series circuit comprising a resistor R3, a third diode D3, a fourth diode D4 and a resistor R4, the two diodes D3, D4 being connected in the forward direction, so that the positive pole 7 A current flows to ground via this series circuit R3, D3, D4, R4. The voltage of the voltage pole 7 is at least 0.6V higher than the maximum output voltage Ua max of the sensor 1 ,

Die Ausgangsspannung Ua kann innerhalb des Aufnehmers 1 durch einen dort im Signalweg derselben zwischengeschalteten (nicht gezeigten) nichtinvertierenden Spannungsfolger, welcher einen Spannungsverstärkungsfaktor von 1 besitzt, gepuffert bzw. niederimpedant am Ausgang 1A zur Verfügung gestellt sein. Der Ausgang 1A ist, wie bereits in 4 und 8, über die Leitung L1 und den Widerstand R1 an den Signaleingang 31A des ersten Komparators 31 gelegt, welcher ferner den Referenzeingang 31B und den Schaltsignal-Ausgang 31C besitzt, über welchen der erste Komparator 31 ein Schaltsignal auf die Leitung L6 abgibt, wenn die am Signaleingang 31A anliegende Spannung höher ist als die am Referenzeingang 31B anlegende Spannung Uref. Die Nachführschaltung 10B fungiert als Spannungsquelle, welche die Referenzspannung Uref erzeugt und an den Referenzeingang 31B abgibt.The output voltage Ua can be inside the transducer 1 buffered or low-impedance at the output by a non-inverting voltage follower (not shown) interposed in the signal path there, which has a voltage amplification factor of 1 1A be made available. The exit 1A is, as already in 4 and 8th , via line L1 and resistor R1 to the signal input 31A of the first comparator 31 placed, which also the reference entrance 31B and the switching signal output 31C owns the first comparator 31 emits a switching signal on line L6 when the signal input 31A applied voltage is higher than that at the reference input 31B applied voltage Uref. The tracking circuit 10B acts as a voltage source, which generates the reference voltage Uref and at the reference input 31B emits.

Zwischen den beiden Dioden D3, D4 zweigt eine zweite Leitung L2 ab, welche mit der Leitung L1 und somit mit dem Ausgang 1A des Aufnehmers 1 verbunden ist, so daß zwischen den Dioden D3, D4 die Ausgangsspannung Ua anliegt. Der Signaleingang 31A ist ferner, wie ebenfalls bereits in 4 und 8, über den Widerstand R2 mit dem Ausgang 31C des Komparators 31 rückverbunden, wobei der Ohmwert von R2 sehr viel größer ist als derjenige von R1 (R2>>>Rl).A second line L2 branches off between the two diodes D3, D4, which line leads to line L1 and thus to the output 1A of the transducer 1 is connected so that the output voltage Ua is present between the diodes D3, D4. The signal input 31A is also, as also already in 4 and 8th , through resistor R2 with the output 31C of the comparator 31 connected back, whereby the ohmic value of R2 is much larger than that of R1 (R2 >>> Rl).

Zwischen dem Widerstand R3 und der Diode D3 zweigt eine dritte Leitung L3 ab, welche an den Referenzeingang 33B des dritten Komparators 33 angelegt ist. Ferner zweigt zwischen dem Widerstand R4 und der Diode D4 eine vierte Leitung L4 ab, welche an den Signaleingang 32A des zweiten Komparators 32 angelegt ist. Aufgrund der Flußspannungen der Dioden D3, D4 liegt die Leitung L3 auf einer Spannung von Ua + 0,6 Volt, die Leitung L4 auf einer Spannung von Ua – 0,6 Volt.A third line L3 branches off between the resistor R3 and the diode D3, which leads to the reference input 33B of the third comparator 33 is created. Furthermore, a fourth line L4 branches off between the resistor R4 and the diode D4, which leads to the signal input 32A of the second comparator 32 is created. Due to the forward voltages of the diodes D3, D4, the line L3 is at a voltage of Ua + 0.6 volts, the line L4 is at a voltage of Ua - 0.6 volts.

Die Flußspannung der Diode vierten D4 bildet den oberen Spannungsabstand dU1, d.h. die Breite des oberen "Arbeitsfensters" (0,6V), und die Flußspannung der dritten Diode D3 bildet den unteren Spannungsabstand dU2, d.h. die Breite des unteren "Arbeitsfensters" (ebenfalls 0,6V). Diese Werte können durch Einfügen von weiteren Diodenstrecken (Zusatzdioden) in Reihe zu den Dioden D3 bzw. D4 erhöht werden.The forward voltage of the fourth diode D4 forms the upper voltage gap dU1, i.e. the width of the upper "working window" (0.6V), and the forward voltage the third diode D3 forms the lower voltage gap dU2, i.e. the width of the lower "working window" (also 0.6V). These values can by inserting from further diode sections (additional diodes) in series with the diodes D3 or D4 increased become.

Der Binärzähler 44 besitzt eine Mehrzahl von z.B. sechs Ausgängen Q1 bis Q6, welche alle separat an je einen Widerstand 45 an eines R- oder R2R-Netzwerkes 45 angeschlossen sind. Jeder der Widerstände 45 ist an eine fünfte Leitung L5 angeschlossen, welche sowohl an den Signaleingang 33A des Komparators 33 als auch an den Referenzeingang 32B des Komparators 32 als auch an den Referenzeingang 31B des Komparators 31 angeschlossen ist.The binary counter 44 has a plurality of, for example, six outputs Q1 to Q6, all of which are separately connected to a resistor 45 on an R or R2R network 45 are connected. Each of the resistors 45 is connected to a fifth line L5, which is connected to the signal input 33A of the comparator 33 as well as at the reference entrance 32B of the comparator 32 as well as at the reference entrance 31B of the comparator 31 connected.

Der Binärzähler 44 wird in Verbindung mit dem zur einfachen D/A-Umsetzung dienenden R- oder R2R-Netzwerk 45 zur Erzeugung der Referenzspannung Uref benutzt. Über seine Ausgänge Q1 bis Q6 und das Netzwerk 45 gibt der Binärzähler eine Spannung auf eine Leitung L5 ab, welche proportional zu einem internen Zählerstand des Binärzählers 44 und damit stufenweise variabel ist. Es genügen bereits 6 Bit zur Unterteilung dieses Spannungsbereiches in 64 Stufen (je mehr desto besser). Diese Spannung wird als Referenzspannung Uref benutzt und ist über die Leitung L5 sowohl an den Signaleingang 33A des dritten Komparators 33 als auch an den Referenzeingang 32B des zweiten Komparators 32 als auch an den Referenzeingang 31B des ersten Komparators 31 angelegt.The binary counter 44 is used in conjunction with the R or R2R network used for simple D / A conversion 45 used to generate the reference voltage Uref. Via its outputs Q1 to Q6 and the network 45 the binary counter outputs a voltage on a line L5 which is proportional to an internal counter reading of the binary counter 44 and is therefore gradually variable. 6 bits are sufficient to subdivide this voltage range into 64 steps (the more the better). This voltage is used as the reference voltage Uref and is via line L5 both to the signal input 33A of the third comparator 33 as well as at the reference entrance 32B of the second comparator 32 as well as at the reference entrance 31B of the first comparator 31 created.

Die erfindungsgemäße Nachführung der vom Binärzähler 44 erzeugten Referenzspannung Uref ist in der Ausführungsform von 9 realisiert wie folgt.The inventive tracking of the binary counter 44 generated reference voltage Uref is in the embodiment of 9 realized as follows.

Ein Taktgenerator 41 gibt über seinen Ausgang 41A Taktimpulse an den einen, ersten UND-Eingang 42A eines UND-Gatters 42 ab, dessen logischer UND-Ausgang 42C an den Zähleingang 44A des Binärzählers 44 angelegt ist. Der Binärzähler 44 kann über einen Richtungseingang 44B zwischen Vorwärts- und Rückwärtszählmodus (d.h. zwischen Inkrementieren und Dekrementieren des internen Zählerstandes) umgeschaltet werden; er befindet sich im Vorwärtszählmodus, wenn am Richtungseingang 44B ein High-Signal anliegt, und ansonsten im Rückwärtszählmodus. Mit jedem Takt bzw. Impuls am Zählereingang 44A erhöht sich die Spannung Uref am R-Netzwerk (Leitung L5) dann um 1/64 im Vorwärtszählmodus oder erniedrigt sich um 1/64 im Rückwärtszählmodus. Der Zählerstand kann nur zwischen dem Wert Null (es wird keine Spannung erzeugt) und dem Wert 63 (es wird die höchstmögliche Spannung erzeugt) variieren.A clock generator 41 gives about his exit 41A Clock pulses to the one, first AND input 42A an AND gate 42 from, its logical AND output 42C to the counter entrance 44A of the binary counter 44 is created. The binary counter 44 can have a directional entrance 44B toggle between up and down counting modes (ie between incrementing and decrementing the internal counter reading); it is in count up mode when at the direction input 44B a high signal is present, and otherwise in the countdown mode. With every cycle or pulse at the counter input 44A The voltage Uref on the R network (line L5) then increases by 1/64 in the up-counting mode or decreases by 1/64 in the down-counting mode. The counter reading can only vary between the value zero (no voltage is generated) and the value 63 (the highest possible voltage is generated).

Der Schaltsignal-Ausgang 32C des Komparators 32 ist an den Richtungseingang 44B des Binärzählers 44 und ferner auch an den einen ODER-Eingang 43B eines ODER-Gatters 43 angeschlossen. An den anderen ODER-Eingang 43A des ODER-Gatters 43 ist der Ausgang 33C des Komparators 33 angeschlossen.The switching signal output 32C of the comparator 32 is at the direction entrance 44B of the binary counter 44 and also to the one OR input 43B an OR gate 43 connected. To the other OR input 43A of the OR gate 43 is the exit 33C of the comparator 33 connected.

Der logische ODER-Ausgang 43C des ODER-Gatters 43 ist an den anderen UND-Eingang 42B des UND-Gatters 42 angeschlossen. Das UND-Gatter 42 gibt über seinen logischen UND-Ausgang 42C die Taktimpulse des Taktgenerators 41 weiter an den Zähleingang 44A des Binärzählers 44, sofern am anderen, zweiten UND-Eingang 42B des UND-Gatters ein Schaltsignal anliegt.The logical OR output 43C of the OR gate 43 is at the other AND input 42B of the AND gate 42 connected. The AND gate 42 outputs via its logical AND output 42C the clock pulses of the clock generator 41 continue to the counter entrance 44A of the binary counter 44 , if at the other, second AND input 42B of the AND gate a switching signal is present.

Steigt nun die am Widerstand R4 (und damit über die Leitung L4 auch am Signaleingang 32A des Komparators 32) anliegende Spannung (Ua – 0,6V) über den Wert von Uref (Leitung L5), was bedeutet, daß Ua größer wird als Uref + 0,6V, also Ua die obere Grenzspannung UGo = Uref + 0,6V übersteigt, so schaltet der Komparator 32 ein: er gibt über seinen Ausgang 32C ein Schaltsignal ab. Dieses gelangt über das ODER-Gatter 43 an den zweiten UND-Eingang 42B des UND-Gatters 42 mit der Folge, daß die Taktimpulse des Taktgenerators 41 an den Zähleingang 44A des Binärzählers gelangen. Gleichzeitig ist jedoch, wie oben dargelegt, der Ausgang 32C des Komparators 32 mit dem Richtungseingang 44B des Binärzählers 44 verbunden, was zur Folge hat, daß der Binärzähler 44 durch den Komparator 32 in den Vorwärtszählmodus versetzt wird, d.h. der interne Zählerstand und damit Uref nehmen so lange zu, bis der Komparator 32 ausschaltet. Uref wird also erfindungsgemäß dem Ansteig von Ua im Abstand dU1 = 0,6V nachgeführt.Now increases that at the resistor R4 (and thus via the line L4 also at the signal input 32A of the comparator 32 ) applied voltage (Ua - 0.6V) above the value of Uref (line L5), which means that Ua is greater than Uref + 0.6V, i.e. Ua exceeds the upper limit voltage UGo = Uref + 0.6V, switches the comparator 32 a: he gives about his exit 32C a switching signal. This passes through the OR gate 43 to the second AND input 42B of the AND gate 42 with the result that the clock pulses of the clock generator 41 to the counter entrance 44A of the binary counter. At the same time, however, as stated above, is the exit 32C of the comparator 32 with the directional entrance 44B of the binary counter 44 connected, which has the consequence that the binary counter 44 through the comparator 32 is put into the up-counting mode, ie the internal counter reading and thus Uref increase until the comparator 32 off. Uref is thus tracked according to the increase in Ua at a distance dU1 = 0.6V.

Die Referenzspannung Uref und die beiden "Arbeitsfenster" wurden somit nach oben geschoben und Uref "fixiert". Ua kann sich nun innerhalb des durch dU1, dU2 aufgespannten Spielraumes bewegen und über den Komparator 31 je nach Momentangröße der Ausgangsspannung Ua ein Schaltsignal "Sensor betätigt" auslösen oder nicht.The reference voltage Uref and the two "work windows" were thus pushed upwards and Uref "fixed". Among other things, it can now move within the scope spanned by dU1, dU2 and via the comparator 31 Depending on the instantaneous size of the output voltage Ua, trigger a switching signal "sensor actuated" or not.

Der dritte Komparator 33 ist in diesem Zustand ausgeschaltet (d.h. er gibt kein Schaltsignal an seinem Schaltsignal-Ausgang 33C ab), da die Spannung auf der Leitung L3, d.h. am Referenzeingang 33B des Komparators 33 (Ua + 0,6V) höher ist als Uref. Solange nun Ua den genannten Spielraum nicht verläßt, sind sowohl der zweite Komparator 32 als auch der dritte Komparator 33 ausgeschaltet; keiner von beiden gibt ein Schaltsignal ab. An keinem der Eingänge 43A, 43B des ODER-Gatters 43 liegt daher ein High-Signal an, d.h. auch am zweiten Eingang 42B des UND-Gatters 42 liegt kein High-Signal an. Die Impulse des Taktgenerators 41 gelangen daher nicht an den Zähleingang 44a des Binärzählers, mit der Folge, daß Uref unverändert bleibt: Uref bleibt "fixiert".The third comparator 33 is switched off in this state (ie there is no switching signal at its switching signal output 33C ab), since the voltage on line L3, ie at the reference input 33B of the comparator 33 (Ua + 0.6V) is higher than Uref. As long as ua does not leave the above-mentioned scope, both are the second comparator 32 as well as the third comparator 33 switched off; neither of them emits a switching signal. At none of the entrances 43A . 43B of the OR gate 43 there is therefore a high signal, ie also at the second input 42B of the AND gate 42 there is no high signal. The pulses of the clock generator 41 therefore do not reach the counter input 44a of the binary counter, with the result that Uref remains unchanged: Uref remains "fixed".

Sinkt die Ausgangsspannung Ua nun aber um mehr als 0,6V unter die Referenzspannung Uref, d.h. Ua verläßt den "Spielraum", so unterschreitet die am Referenzeingang 33B des dritten Komparators 33 anliegende Spannung (= Ua + 0,6V) den Wert der bis dahin "fixierten" Referenzspannung Uref. Der Komparator 33 gibt über seinen Ausgang 33C ein Schaltsignal über das ODER-Gatter 43 an den zweiten UND-Eingang 42B des UND-Gatters 42, wodurch der Takt des Taktgenerators 41 auf den Zähleingang 44A freigeschaltet wird. Am Richtungseingang 44B liegt kein Schaltsignal mehr an, da der zweite Komparator 32 ausgeschaltet ist. Der Binärzähler 44 zählt also rückwärts, der interne Zählerstand dekrementiert, die Referenzspannung Uref sinkt, bis sie den Wert am Referenzeingang 33B unterschreitet; sodann schaltet der dritte Komparator 33 aus, der Zählerstand bleibt stehen, Uref und die "Arbeitsfenster" sind nach unten verschoben und die Referenzspannung Uref ist auf einem neuen Wert "fixiert".If the output voltage Ua now drops by more than 0.6V below the reference voltage Uref, ie Ua leaves the "margin", it falls below that at the reference input 33B of the third comparator 33 applied voltage (= Ua + 0.6V) the value of the "fixed" reference voltage Uref. The comparator 33 gives about his exit 33C a switching signal via the OR gate 43 to the second AND input 42B of the AND gate 42 , causing the clock of the clock generator 41 to the counting entrance 44A is unlocked. At the direction entrance 44B there is no switching signal anymore, since the second comparator 32 is switched off. The binary counter 44 counts backwards, the internal counter decrements, the reference voltage Uref drops until it reaches the value at the reference input 33B below; then the third comparator switches 33 off, the meter reading remains, Uref and the "working window" are shifted down and the reference voltage Uref is "fixed" at a new value.

Ein besonderer Vorteil der Ausführungsform von 9 besteht in ihrer Fähigkeit, den zuletzt generierten Arbeitspunkt, d.h. den "fixierten" Wert von Uref beliebig lange zu speichern, da der Zähler 44 seinen Zählerstand nicht verändert, solange Ua in dem "Spielraum" bleibt. Bei einer Pufferung der Versorgungsspannung des Zählers, zum Beispiel mittels eines C-Mos-Bausteins mit geringstmöglicher Stromaufnahme und Speicherkondensator, bleibt der letzte Wert von Uref bzw. Zählerstand auch nach Wegnahme der Versorgungsspannung erhalten. Der letzte Zählerstand kann auch in einem EE-Prom gespeichert werden und somit nach einer kompletten Abschaltung des Systems wieder zur Verfügung stehen. Die Anordnung läßt sich mit preiswerten Bauteilen realisieren. Es wird kein Mikrocontroller und keine Software benötigt.A particular advantage of the embodiment of 9 consists in their ability to store the last generated working point, ie the "fixed" value of Uref, as long as the counter 44 does not change its counter reading as long as, among other things, remains in the "scope". If the supply voltage of the meter is buffered, for example using a C-Mos module with the lowest possible current consumption and storage capacitor, the last value of Uref or meter reading is retained even after the supply voltage has been removed. The last meter reading can also be saved in an EE-Prom and thus be available again after a complete shutdown of the system. The arrangement can be realized with inexpensive components. No microcontroller and no software is required.

10 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Analog-Digital-Wandler 50 und einer EDV-Einrichtung 51, welche insbesondere ein Mikroprozessor sein kann. Der Ausgang 1A des Aufnehmers 1 gibt die Ausgangsspannung Ua abgibt, welche an den Analog-Digital-Wandler 50 angelegt ist. Dieser digitalisiert die Ausgangsspannung Ua und ordnet ihr einen digitalen Ausgangswert Wa zu, welche über einen Bus 55 in die EDV-Einrichtung 51 eingelesen wird. Diese vergleicht den Ausgangswert Wa softwaremäßig mit einem in der EDV-Einrichtung 51 in einem Speicher 54 gespeicherten Referenzwert Wref und gibt über eine Ausgabeleitung 52 ein Schaltsignal ab, falls der Ausgangswert Wa größer ist als der Referenzwert Wref. Ferner sind in dem Speicher 54 ein oberer Abstandswert dW1 und ein unterer Abstandswert dW2 gespeichert. 10 illustrates an embodiment of the invention with an analog-to-digital converter 50 and an IT facility 51 , which in particular can be a microprocessor. The exit 1A of the transducer 1 outputs the output voltage Ua, which is sent to the analog-digital converter 50 is created. This digitizes the output voltage Ua and assigns it a digital output value Wa, which is via a bus 55 to the IT facility 51 is read. The software compares the output value Wa with that in the EDP device 51 in a store 54 stored reference value Wref and outputs via an output line 52 a switching signal if the output value Wa is greater than the reference value Wref. Furthermore, are in the memory 54 an upper distance value dW1 and a lower distance value dW2 are stored.

Die EDV-Einrichtung 51 ist so eingerichtet, daß sie den Referenzwert Wref

  • (a) konstant hält, falls der Ausgangswert Wa sowohl – kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert WGo ist, welcher gegeben ist durch die Summe aus dem Referenzwert Wref plus dem ersten Abstandswert dW1, als auch – größer oder gleich einem unteren Grenzwert WGu ist, welcher gegeben ist durch die Differenz des Referenzwertes Wref minus dem zweiten Abstandswert dW2,
  • (b) oder anhebt, falls der Ausgangswert Wa größer ist als der obere Grenzwert WGo,
  • (c) oder absenkt, falls der Ausgangswert Wa kleiner ist als der untere Grenzwert WGu.
The EDP facility 51 is set up to match the reference value Wref
  • (a) holds constant if the output value Wa is both - less than or equal to an upper limit value WGo, which is given by the sum of the reference value Wref plus the first distance value dW1, and - greater than or equal to a lower limit value WGu, which is given by the difference of the reference value Wref minus the second distance value dW2,
  • (b) or increases if the initial value Wa is greater than the upper limit value WGo,
  • (c) or lowered if the output value Wa is less than the lower limit value WGu.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung umfaßt die Nachführschaltung einen Mikroprozessor und einen A/D-Wandler. Die Spannung Ua des Aufnehmers wird hierbei mit dem Analog/Digital-Wandler digitalisiert. Die erfindungsgemäße Nachführung wird im Mikroprozessor z.B. durch Berechnung der Referenzspannung Uref aus Ua – dU1 = Uref und der unteren Grenzspannung UGu nachgebildet. Auch die Verschiebe- und Komparatorfunktion wird vom Mikroprozessor durch Vergleich von Uref und Ua mit Hysterese durchgeführt. Der Mikroprozessor liest in ständigen Zyklen die digitalisierten Werte von Ua ein und liefert direkt das Schaltsignal "Sensor betätigt" (z.B. High-Signal) oder "Sensor unbetätigt" (z.B. Low-Signal).According to a further variant of the Invention includes the tracking circuit a microprocessor and an A / D converter. The voltage Ua des The transducer is digitized using the analog / digital converter. The tracking according to the invention is in the microprocessor e.g. by calculating the reference voltage Uref from Ua - dU1 = Uref and the lower limit voltage UGu simulated. The shifting and comparator function is performed by the microprocessor by comparing Uref and Ua performed with hysteresis. The microprocessor reads in constant Cycles the digitized values of Ua and delivers that directly Switching signal "sensor actuated "(e.g. high signal) or "Sensor not activated" (e.g. low signal).

In dieser Ausführungsform sind alle Freiheitsgrade gegeben. Die Breiten dU1, dU2 der "Arbeitsfenster" sind beliebig vorgebbar. Ferner wird nicht zwingend eine lineare Kennlinie des Aufnehmers gemäß 1 benötigt, sondern es reicht ein stetiges Anwachsen oder Sinken von Ua z.B. mit dem Füllstand in einem Behälter oder dem Abstand zu einem zu erfassenden Objekt. Der Mikroprozessor gleicht dann die Breite der "Arbeitsfenster" in Abhängigkeit von Ua an die jeweilige Kennliniensteigung an. Ferner ist auch eine Anpassung an jeden Ausgangsspannungsbereich Uamin bis Uamax beliebiger Sensoren möglich. Die Speicherung des letzten Arbeitspunktes Uref bei Unterbrechung der Versorgungsspannung erfolgt z.B. automatisch in einem EE-Prom. Bei Verwendung eines kapazitiven Aufnehmers 1 mit linearer Kennlinie ist der Softwareaufwand besonders gering. Bei einem Hub von Ua von 0 (Sensor in der Luft) bis 7V (Abstand zur Metallplatte = 0) haben sich z.B. für dUi von ein Wert von 0,3V, für dU2 ein Wert von 0,6V bis 1,2V als besonders günstig für eine Vielzahl von Applikationen erwiesen.In this embodiment, all degrees of freedom are given. The widths dU1, dU2 of the "work window" can be specified as desired. Furthermore, a linear characteristic curve of the transducer is not essential 1 needed, but it is sufficient to continuously increase or decrease, for example, the level in a container or the distance to an object to be detected. The microprocessor then adjusts the width of the "work window" depending on the Ua to the respective slope of the characteristic curve. Furthermore, an adaptation to any output voltage range Ua min to Ua max of any sensors is possible. The last working point Uref is automatically saved in an EE-Prom, for example, when the supply voltage is interrupted. When using a capacitive transducer 1 With a linear characteristic, the software effort is particularly low. With a stroke of Ua from 0 (sensor in the air) to 7V (distance to the metal plate = 0), for example, a value of 0.3V for dUi and a value of 0.6V to 1.2V for dU2 have proven to be particularly favorable proven for a variety of applications.

Gewerbliche Anwendbarkeit:Industrial applicability:

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in der kapazitiven Sensorik u.a. für Füllstandsapplikationen flüssiger und fester Medien, automatische Nachjustierung bei anhaftenden Medien, zum Beispiel bei der Abfrage von Leimen und Lacken, bei denen die Schichtdicke an der Behälterwandung mit der Befüllung anwächst, bei der Doppelbogenkontrolle bei Papierabfrage, bei kapazitiven Tastern, Distanzabfragen mit Hintergrundausblendung, Etikettenabfrage, zum Beispiel mit einem Schlitzsensor, und ähnliches mehr.The method according to the invention is suitable in capacitive sensors, among others For level applications liquid and solid media, automatic readjustment for adhering media, for example when querying glues and varnishes where the Layer thickness on the container wall with the filling increases, with double sheet control with paper query, with capacitive Buttons, distance inquiries with background suppression, label inquiry, for example with a slot sensor, and the like.

Leitfigur ist 8.Is the leading figure 8th ,

11
Aufnehmerpickup
1A1A
Ausgang von 1output from 1
1B1B
aktive Sensorflächeactive sensor surface
33
Potentiometerpotentiometer
77
Spannungspolvoltage pole
10,10A,10B10,10A, 10B
NachführschaltungenNachführschaltungen
2121
SchleppzeigerPeak values
2222
Hauptzeigermain pointer
2323
MitnehmerkralleMitnehmerkralle
23A, 23B23A, 23B
Anschläge von 23 Attacks from 23
2424
Drehzentrumturning center
31,32,3331,32,33
erster, zweiter, dritter KomparatorFirst, second, third comparator
31A,32A,33A31A, 32A, 33A
Signaleingänge von 31,32,33 Signal inputs from 31,32,33
31B,32B,33B31B, 32B, 33B
Referenzeingänge von 31,32,33 Reference inputs from 31,32,33
31C,32C,33C31C, 32C, 33C
Schaltsignal-Ausgänge von 31,32,33 Switching signal outputs from 31,32,33
4141
Taktgeneratorclock generator
4242
UND-GatterAND gate
42A, 42B, 42C42A, 42B, 42C
erster, zweiter UND-Eingang von 42, UND-Ausgang von 42 first, second AND input of 42 , AND output from 42
4343
ODER-GatterOR gate
43A, 43B, 43C43A, 43B, 43C
erster, zweiter ODER-Eingang von 43, ODER-Ausgang von 43 first, second OR input of 43 , OR output from 43
4444
Binärzählerbinary counter
44A, 44B44A, 44B
Zähleingang, Richtungseingang von 44 Counter input, direction input from 44
4545
WiderstandsnetzwerkResistor network
5050
Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
5151
EDV-EinrichtungEDP device
5252
Ausgabeleitung von 51 Output management from 51
5454
SpeicherStorage
5555
Busbus
Di-D4Di-D4
Diodendiodes
L1-L7L1-L7
erste bis siebte Leitungfirst to seventh line
Ql-Q6Ql-Q6
Ausgänge von 44 Outputs from 44
Ri-R6Ri-R6
Widerständeresistors

Claims (29)

Verfahren zur automatischen Selbstjustierung eines Sensors, umfassend einen Aufnehmer (1), mit einem Ausgang (1A), der eine Ausgangsspannung (Ua) abgibt, und einen ersten Komparator (31), an welchen die Ausgangsspannung (Ua) sowie eine Referenzspannung (Uref) angelegt sind, wobei der erste Komparator (31) ein Schaltsignal abgibt, falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die Referenzspannung (Uref), und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (Uref) der Ausgangsspannung (Ua) automatisch nachgeführt wird wie folgt: (a) Falls die Ausgangsspannung (Ua) sowohl – kleiner oder gleich einer oberen Grenzspannung (UGo) ist, welche durch die Summe aus der Referenzspannung (Uref) plus einem ersten Spannungsabstand (dU1) gegeben ist, als auch – größer oder gleich einer unteren Grenzspannung (UGu) ist, welche durch die Differenz der Referenzspannung (Uref) minus einem zweiten Spannungsabstand (dU2) gegeben ist, so wird die Referenzspannung (Uref) konstant gehalten, (b) falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die obere Grenzspannung (UGo), so wird die Referenzspannung (Uref) angehoben, und (c) falls die Ausgangsspannung (Ua) kleiner ist als die untere Grenzspannung (UGu), so wird die Referenzspannung (Uref) abgesenkt.Method for automatic self-adjustment of a sensor, comprising a sensor ( 1 ), with one exit ( 1A ), which outputs an output voltage (Ua), and a first comparator ( 31 ) to which the output voltage (Ua) and a reference voltage (Uref) are applied, the first comparator ( 31 ) emits a switching signal if the output voltage (Ua) is greater than the reference voltage (Uref), and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized in that the reference voltage (Uref) automatically tracks the output voltage (Ua) as follows: ( a) If the output voltage (Ua) is both - less than or equal to an upper limit voltage (UGo), which is given by the sum of the reference voltage (Uref) plus a first voltage distance (dU1), and - greater than or equal to a lower limit voltage (UGu), which is given by the difference of the reference voltage (Uref) minus a second voltage distance (dU2), the reference voltage (Uref) is kept constant, (b) if the output voltage (Ua) is greater than the upper limit voltage ( UGo), the reference voltage (Uref) is raised, and (c) if the output voltage (Ua) is lower than the lower limit voltage (UGu), the reference voltage (Uref) is given off lowers. Verfahren zur automatischen Selbstjustierung eines Sensors, umfassend einen Aufnehmer (1), mit einem Ausgang (1A), der eine Ausgangsspannung (Ua) abgibt, einen Analog-Digital-Wandler (50), an welchen die Ausgangsspannung (Ua) angelegt ist und welcher derselben einen digitalen Ausgangswert (Wa) zuordnet, und eine EDV-Einrichtung (51), in welche der digitale Ausgangswert (Wa) eingelesen wird und welche den Ausgangswert (Wa) mit einem Referenzwert (Wref) vergleicht und ein Schaltsignal abgibt, falls der Ausgangswert (Wa) größer ist als der Referenzwert (Wref), und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert (Wref) dem Ausgangswert (Wa) automatisch nachgeführt wird wie folgt: (a) Falls der Ausgangswert (Wa) sowohl – kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert (WGo) ist, welche durch die Summe aus dem Referenzwert (Wref) plus einem ersten Abstandswert (dW1) gegeben ist, als auch – größer oder gleich einem unteren Grenzwert (WGu) ist, welche durch die Differenz des Referenzwertes (Wref) minus einem zweiten Abstandswert (dW2) gegeben ist, so wird der Referenzwert (Wref) konstant gehalten, (b) falls der Ausgangswert (Wa) größer ist als der obere Grenzwert (WGo), so wird der Referenzwert (Wref) angehoben, und (c) falls der Ausgangswert (Wa) kleiner ist als der untere Grenzwert (WGu), so wird der Referenzwert (Wref) abgesenkt.Method for automatic self-adjustment of a sensor, comprising a sensor ( 1 ), with one exit ( 1A ), which outputs an output voltage (Ua), an analog-digital converter ( 50 ), to which the output voltage (Ua) is applied and to which it assigns a digital output value (Wa), and an EDP device ( 51 ) into which the digital output value (Wa) is read and which compares the output value (Wa) with a reference value (Wref) and emits a switching signal if the output value (Wa) is greater than the reference value (Wref), and otherwise no switching signal outputs, or vice versa, characterized in that the reference value (Wref) is automatically tracked to the output value (Wa) as follows: (a) If the output value (Wa) is both - less than or equal to an upper limit value (WGo), which is determined by the Is the sum of the reference value (Wref) plus a first distance value (dW1), as well as - is greater than or equal to a lower limit value (WGu), which is given by the difference of the reference value (Wref) minus a second distance value (dW2), the reference value (Wref) is kept constant, (b) if the output value (Wa) is greater than the upper limit value (WGo), the reference value (Wref) is increased, and (c) if the output value (Wa) is smaller as the lower limit (WGu), the reference value (Wref) is lowered. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (Uref) erst dann angehoben bzw. abgesenkt wird, wenn die Ausgangsspannung (Ua) für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer (dT1, dT2) größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzspannung (UGo, UGu), oder der Referenzwert (Wref) erst dann angehoben bzw. abgesenkt wird, wenn der Ausgangswert (Wa) für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer (dT1,dT2) größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzwert (WGo, WGu).A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the Reference voltage (Uref) is only raised or lowered if the output voltage (Ua) for a first predefinable or second predefinable response time period (dT1, dT2) larger or has remained less than the upper or lower limit voltage (UGo, UGu), or the reference value (Wref) only then raised or lowered if the output value (Wa) for a first predefinable or second predefinable response time (dT1, dT2) remained larger or smaller is as the upper or lower limit (WGo, WGu). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein kapazitiver oder ein induktiver oder ein akustischer Sensor oder ein Sensor für elektromagnetische Strahlung, z.B. optoelektronischer Sensor, oder ein mechanischer Tastsensor oder ein kapazitiver Taster ist.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the sensor is a capacitive or an inductive or an acoustic sensor or a Sensor for electromagnetic radiation, for example an optoelectronic sensor, or a mechanical touch sensor or a capacitive button. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) zeitlich konstant gehalten werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) can be kept constant over time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) ) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) zeitlich verändert werdenA method according to claim 1 or 2, characterized in that that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2)) or the the first and / or the second distance value (dW1, dW2) can be changed over time Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes (Wa) und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) verändert wird.A method according to claim 5, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) as a function of temporal behavior of the output voltage (Ua) or the output value (Wa) and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) changed becomes. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) in Abhängigkeit von einem durch zeitliche Mittelung gewonnenen Durchschnittswert des Betrages der Steigung der Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes (Wa) und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) vergrößert oder verkleinert werden.A method according to claim 7, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) depending on an average value of the Amount of the slope of the output voltage (Ua) or the output value (Wa) and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) enlarged or be made smaller. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderungsrate der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) auf einen vorgebbaren Höchstwert begrenzt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the rate of change over time the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) to one predeterminable maximum value is limited. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert zeitlich verändert wird.A method according to claim 9, characterized in that the maximum value changed over time becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Ansprechzeitdauer (dT1, dT2) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes (Wa) und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) verändert werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the first and / or second response time period (dT1, dT2) depending the time behavior of the output voltage (Ua) or the output value (Wa) and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) changed become. Selbstjustierender Sensor, umfassend einen Aufnehmer (1) mit einem Ausgang (1A), der eine Ausgangsspannung (Ua) abgibt, und einen ersten Komparator (31) mit einem Signaleingang (31A), an welchen über eine erste Leitung (L1) die Ausgangsspannung (Ua) angelegt ist, und einem Referenzeingang (31B), an welchen eine von einer Spannungsquelle (10, 10A, 10B) abgegebene Referenzspannung (Uref) angelegt ist, wobei der erste Komparator (31) ein Schaltsignal abgibt, falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die Referenzspannung (Uref), und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (10, 10A, 10B) eine Nachführschaltung (10, 10A, 10B) ist, an welche ebenfalls die Ausgangsspannung (Ua) angelegt ist und welche die Referenzspannung (Uref) (a) konstant hält, falls die Ausgangsspannung (Ua) sowohl – kleiner oder gleich einer oberen Grenzspannung (UGo) ist, welche gegeben ist durch die Summe aus der Referenzspannung (Uref) plus einem ersten Spannungsabstand (dU1), als auch – größer oder gleich einer unteren Grenzspannung (UGu) ist, welche gegeben ist durch die Differenz der Referenzspannung (Uref) minus einem zweiten Spannungsabstand (dU2), (b) oder anhebt, falls die Ausgangsspannung (Ua) größer ist als die obere Grenzspannung (UGo), (c) oder absenkt, falls die der Ausgangsspannung (Ua) kleiner ist als die untere Grenzspannung (UGu).Self-adjusting sensor, comprising a sensor ( 1 ) with one output ( 1A ), which outputs an output voltage (Ua), and a first comparator ( 31 ) with a signal input ( 31A ), to which the output voltage (Ua) is applied via a first line (L1), and a reference input ( 31B ) to which one of a voltage source ( 10 . 10A . 10B ) output reference voltage (Uref) is applied, the first comparator ( 31 ) emits a switching signal if the output voltage (Ua) is greater than the reference voltage (Uref), and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized in that the voltage source ( 10 . 10A . 10B ) a tracking circuit ( 10 . 10A . 10B ) to which the output voltage (Ua) is also applied and which keeps the reference voltage (Uref) (a) constant if the output voltage (Ua) is both - less than or equal to an upper limit voltage (UGo), which is given by the Sum of the reference voltage (Uref) plus a first voltage distance (dU1), as well as - greater than or equal to a lower limit voltage (UGu), which is given by the difference of the reference voltage (Uref) minus a second voltage distance (dU2), (b ) or increases if the output voltage (Ua) is greater than the upper limit voltage (UGo), (c) or decreases if the output voltage (Ua) is less than the lower limit voltage (UGu). Selbstjustierender Sensor, umfassend einen Aufnehmer (1), mit einem Ausgang (1A), der eine Ausgangsspannung (Ua) abgibt, einen Analog-Digital-Wandler (50), an welchen die Ausgangsspannung (Ua) angelegt ist und welcher derselben einen digitalen Ausgangswert (Wa) zuordnet, und eine EDV-Einrichtung (51), in welche der digitale Ausgangswert (Wa) einlesbar ist und welche den Ausgangswert (Wa) mit einem in der EDV-Einrichtung (51) gespeicherten Referenzwert (Wref) zu vergleichen imstande ist und ein Schaltsignal abgibt, falls der Ausgangswert (Wa) größer ist als der Referenzwert (Wref), und andernfalls kein Schaltsignal abgibt, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die EDV-Einrichtung (51) den Referenzwert (Wref) (a) konstant hält, falls der Ausgangswert (WUa) sowohl – kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert (WGo) ist, welcher gegeben ist durch die Summe aus dem Referenzwert (Wref) plus einem ersten Abstandswert (dW1), als auch – größer oder gleich einem unteren Grenzwert (WGu) ist, welcher gegeben ist durch die Differenz des Referenzwertes (Wref) minus einem zweiten Abstandswert (dW2), (b) oder anhebt, falls der Ausgangswert (Wa) größer ist als der obere Grenzwert (WGo), (c) oder absenkt, falls der Ausgangswert (Wa) kleiner ist als der untere Grenzwert (WGu).Self-adjusting sensor, comprising a sensor ( 1 ), with one exit ( 1A ), which outputs an output voltage (Ua), an analog-digital converter ( 50 ), to which the output voltage (Ua) is applied and to which it assigns a digital output value (Wa), and an EDP device ( 51 ), into which the digital output value (Wa) can be read and which the output value (Wa) with a in the EDP device ( 51 ) is able to compare the stored reference value (Wref) and emits a switching signal if the output value (Wa) is greater than the reference value (Wref), and otherwise does not emit a switching signal, or vice versa, characterized in that the EDP device ( 51 ) keeps the reference value (Wref) (a) constant if the output value (WUa) is both - less than or equal to an upper limit value (WGo), which is given by the sum of the reference value (Wref) plus a first distance value (dW1) , as well - is greater than or equal to a lower limit value (WGu), which is given by the difference of the reference value (Wref) minus a second distance value (dW2), (b) or increases if the initial value (Wa) is greater than that upper limit (WGo), (c) or lowered if the initial value (Wa) is less than the lower limit (WGu). Sensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10, 10A, 10B) die Referenzspannung (Uref) erst dann anhebt bzw. absenkt, wenn die Ausgangsspannung (Ua) für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer (dT1, dT2) größer bzw. kleiner geblieben ist als die obere bzw. untere Grenzspannung (UGo, UGu), oder die EDV-Einrichtung (51) den Referenzwert (Wref) erst dann anhebt bzw. absenkt, wenn der Ausgangswert (Wa) für eine erste vorgebbare bzw. zweite vorgebbare Ansprechzeitdauer (dT1, dT2) größer bzw. kleiner geblieben ist als der obere bzw. untere Grenzwert (WGo, WGu).Sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the tracking circuit ( 10 . 10A . 10B ) does not raise or lower the reference voltage (Uref) until the output voltage (Ua) has remained larger or smaller than the upper or lower limit voltage (UGo, UGu) for a first predefinable or second predefinable response time period (dT1, dT2), or the EDP device ( 51 ) only increases or decreases the reference value (Wref) when the output value (Wa) has remained greater or smaller than the upper or lower limit value (WGo, WGu) for a first predefinable or second predefinable response time period (dT1, dT2) ). Sensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein kapazitiver oder ein induktiver oder ein akustischer Sensor oder ein Sensor für elektromagnetische, z.B. optoelektronischer Sensor, oder ein mechanischer Tastsensor oder ein kapazitiver Taster ist.Sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the Sensor a capacitive or an inductive or an acoustic Sensor or a sensor for electromagnetic, e.g. optoelectronic sensor, or a mechanical one Push button sensor or a capacitive button. Sensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) zeitlich konstant sind.Sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) are constant over time. Sensor nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2)) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) zeitlich veränderlich sind.Sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2)) or the the first and / or the second distance value (dW1, dW2) varies over time are. Sensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) ) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) veränderlich sind.Sensor according to claim 17, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2)) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) as a function of temporal behavior of the output voltage (Ua) or the output value and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) mutable are. Sensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) ) bzw. der erste und/oder der zweite Abstandswert (dW1, dW2) in Abhängigkeit von einem durch zeitliche Mittelung gewonnenen Durchschnittswert des Betrages der Steigung Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes (Wa) und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) zunehmen oder abnehmen.Sensor according to claim 18, characterized in that the first and / or the second voltage spacing (dU1, dU2)) or the first and / or the second distance value (dW1, dW2) depending on an average value of the Amount of the slope of the output voltage (Ua) or the output value (Wa) and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) increase or decrease. Sensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bzw. zweite Spannungsabstand (dU1, dU2) die Flußspannung einer Diode (D1, D4, D2, D3) oder einer Serienschaltung von Dioden ist.Sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the first and second voltage spacing (dU1, dU2) the forward voltage a diode (D1, D4, D2, D3) or a series connection of diodes is. Sensor nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderungsrate der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) auf einen vorgebbaren Höchstwert begrenzt ist.Sensor according to one of claims 12 to 20, characterized in that that the rate of change over time the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) to one predeterminable maximum value is limited. Sensor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert zeitlich variabel ist.Sensor according to claim 21, characterized in that the maximum value is variable in time. Sensor nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Ansprechzeitdauer (dT1, dT2) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der Ausgangsspannung (Ua) bzw. des Ausgangswertes (Wa) und/oder der Referenzspannung (Uref) bzw. des Referenzwertes (Wref) veränderlich sind.Sensor according to one of claims 12 to 22, characterized in that the first and / or the second response time period (dT1, dT2) depending on temporal behavior of the output voltage (Ua) or the output value (Wa) and / or the reference voltage (Uref) or the reference value (Wref) mutable are. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10, 10A) eine Analogschaltung (10A) ohne digitale Bauelemente oder eine digitale Schaltung ohne Mikroprozessor ist.Sensor according to claim 12, characterized in that the tracking circuit ( 10 . 10A ) an analog circuit ( 10A ) without digital components or a digital circuit without a microprocessor. Sensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10, 10B) eine erste und eine zweite Diode (D1, D2) sowie einen Ladekondensator (C) umfaßt, wobei die beiden Dioden (D1, D2) antiparallel zwischen den Ausgang (1A) des Aufnehmers (1) und den Referenzeingang (31B) des Komparators (31) geschaltet sind und der Referenzeingang (31B) des Komparators (31) über den Ladekondensator (C) an Masse gelegt ist.Sensor according to claim 24, characterized in that the tracking circuit ( 10 . 10B ) comprises a first and a second diode (D1, D2) and a charging capacitor (C), the two diodes (D1, D2) being antiparallel between the output ( 1A ) of the sensor ( 1 ) and the reference input ( 31B ) of the comparator ( 31 ) are switched and the reference input ( 31B ) of the comparator ( 31 ) is connected to ground via the charging capacitor (C). Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10A) folgende Komponenten umfaßt: a) einen zweiten und einen dritten Komparator (32,33) mit je einem Signaleingang (32A, 33A), je einem Referenzeingang (32B, 33B) sowie je einem Schaltsignal-Ausgang (32C, 33C), wobei der zweite bzw. dritte Komparator (32 bzw. 33) dann und nur dann ein Schaltsignal über seinen Ausgang (32C bzw. 33C) abgibt, wenn an seinem Signaleingang (32A bzw. 33A) eine höhere Spannung anliegt als an seinem Referenzeingang (328 bzw. 33B), b) eine Serienschaltung (R3, D3, D4, R4) aus einem dritten Widerstand (R3), einer dritten Diode D3, einer vierten Diode (D4) und einem vierten Widerstand (R4), wobei der dritte Widerstand (R3) mit seinem von der dritten Diode (D3) abgewandten Anschluß an einen Spannungpol (7) und der vierte Widerstand (R4) mit seinem von der vierten Diode (D4) abgewandten Anschluß an Masse gelegt ist und die dritte und die vierte Diode (D3, D4) in jeweils Durchlaßrichtung geschaltet sind, so daß von dem Spannungspol (7) über diese Serienschaltung (R3, D3, D4, R4) ein Strom nach Masse fließt, c) eine zweite Leitung (L2), welche zwischen der dritten und der vierten Diode (D3, D4) von der Serienschaltung (R3, D3, D4, R4) abzweigt und mit dem Ausgang (1A) des Aufnehmers (1) verbunden ist, so daß zwischen diesen Dioden (D3, D4) die Ausgangsspannung (Ua) anliegt, d) eine dritte Leitung (L3), welche zwischen dem dritten Widerstand (R3) und der dritten Diode (D3) von der Serienschaltung (R3, D3, D4, R4) abzweigt und an den Referenzeingang (33B) des dritten Komparators (33) angelegt ist, d) eine vierte Leitung (L4), welche zwischen dem vierten Widerstand (R4) und der vierten Diode (D4) von der Serienschaltung (R3, D3, D4, R4) abzweigt und an den Signaleingang (32A) des zweiten Komparators (32) angelegt ist, e) einen Binärzähler (44) mit einem Zähleingang (44A), einem Richtungseingang (44B), Ausgängen (Q1-Q6) sowie mit einem an diese Ausgänge angeschlossenen R- oder R2R-Netzwerk mit Widerständen 45, wobei der Richtungseingang (448) mit dem Schaltsignal-Ausgang (32C) des zweiten Komparators (32) verbunden ist und der Binärzähler (44) einen internen Zählerstand inkrementiert, falls an seinem Zähleingang (44A) ein Taktpuls ankommt und an seinem Richtungseingang (44B) ein High-Signal anliegt, und den internen Zählerstand dekrementiert, falls an seinem Zähleingang (44A) ein Taktpuls ankommt und an seinem Richtungseingang (44B) ein Low-Signal anliegt, und der Binärzähler 44 über seine Ausgänge (Q1-Q6) und das Widerstandsnetzwerk (45) eine in Stufen veränderliche, dem internen Zählerstand proportionale Spannung (Uref) an eine fünfte Leitung (L5) abzugeben imstande ist, welche an den Signaleingang (33A) des dritten Komparators (33) sowie an die Referenzeingänge (32B, 31B) sowohl des zweiten als auch des ersten Komparators (32,31) angelegt ist, f) ein UND-Gatter (42) mit einem ersten und einem zweiten UND-Eingang (42A, 42B) und einem logischen UND-Ausgang (42C), welcher an den Zähleingang (44A) des Binärzählers (44) angelegt ist, g) einen Taktgenerator (41), welcher über seinen Taktausgang (41A) Taktimpulse abgibt, wobei der Taktausgang (41A) mit dem ersten UND-.Eingang (42A) des UND-Gatters (42) verbunden ist, und h) ein ODER-Gatter (43) mit einem ersten und einem zweiten ODER-Eingang (43A, 43B) und einem logischen ODER-Ausgang (43C), welcher an den zweiten UND-Eingang (42B) des UND-Gatters (42) angeschlossen ist, wobei der Schaltsignal- Ausgang (33C) des dritten Komparators (33) an den ersten ODER-Eingang (43A) und der Schaltsignal-Ausgang (32C) des zweiten Komparators (32) an den zweiten ODER-Eingang (43B) angeschlossen ist.Sensor according to claim 12, characterized in that the tracking circuit ( 10A ) comprises the following components: a) a second and a third comparator ( 32 . 33 ) with one signal input each ( 32A . 33A ), one reference input each ( 32B . 33B ) and one switching signal output ( 32C . 33C ), the second or third comparator ( 32 respectively. 33 ) then and only then a switching signal via its output ( 32C respectively. 33C ) if the signal input ( 32A respectively. 33A ) there is a higher voltage than at its reference input ( 328 respectively. 33B ), b) a series circuit (R3, D3, D4, R4) consisting of a third resistor (R3), a third diode D3, a fourth diode (D4) and a fourth resistor (R4), the third resistor (R3) being connected its connection, facing away from the third diode (D3), to a voltage pole ( 7 ) and the fourth resistor (R4) is connected to ground with its connection facing away from the fourth diode (D4) and the third and fourth diodes (D3, D4) are switched in the forward direction, so that the voltage pole ( 7 ) a current flows to ground via this series circuit (R3, D3, D4, R4), c) a second line (L2) which is connected between the third and fourth diodes (D3, D4) from the series circuit (R3, D3, D4 , R4) branches off and with the output ( 1A ) of the sensor ( 1 ) is connected so that the output voltage (Ua) is present between these diodes (D3, D4), d) a third line (L3) which is connected between the third resistor (R3) and the third diode (D3) from the series circuit (R3 , D3, D4, R4) branches and to the reference input ( 33B ) of the third Kompara tors ( 33 ) is applied, d) a fourth line (L4) which branches between the fourth resistor (R4) and the fourth diode (D4) from the series circuit (R3, D3, D4, R4) and to the signal input ( 32A ) of the second comparator ( 32 ) is created, e) a binary counter ( 44 ) with a counting input ( 44A ), a directional entrance ( 44B ), Outputs (Q1-Q6) and an R or R2R network with resistors connected to these outputs 45 , where the direction input ( 448 ) with the switching signal output ( 32C ) of the second comparator ( 32 ) is connected and the binary counter ( 44 ) increments an internal counter reading, if at its counter input ( 44A ) a clock pulse arrives and at its direction input ( 44B ) there is a high signal and decrement the internal counter reading if at its counter input ( 44A ) a clock pulse arrives and at its direction input ( 44B ) a low signal is present, and the binary counter 44 via its outputs (Q1-Q6) and the resistor network ( 45 ) is able to deliver a voltage (Uref), which is variable in steps and proportional to the internal meter reading, to a fifth line (L5), which is sent to the signal input ( 33A ) of the third comparator ( 33 ) and to the reference inputs ( 32B . 31B ) of both the second and the first comparator ( 32 . 31 ) is created, f) an AND gate ( 42 ) with a first and a second AND input ( 42A . 42B ) and a logical AND output ( 42C ), which at the counter input ( 44A ) of the binary counter ( 44 ) is created, g) a clock generator ( 41 ), which has its clock output ( 41A ) Emits clock pulses, the clock output ( 41A ) with the first AND input. ( 42A ) of the AND gate ( 42 ) is connected, and h) an OR gate ( 43 ) with a first and a second OR input ( 43A . 43B ) and a logical OR output ( 43C ), which is connected to the second AND input ( 42B ) of the AND gate ( 42 ) is connected, whereby the switching signal output ( 33C ) of the third comparator ( 33 ) to the first OR input ( 43A ) and the switching signal output ( 32C ) of the second comparator ( 32 ) to the second OR input ( 43B ) connected. Sensor nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß zu der ersten bzw. zweiten bzw. dritten bzw. vierten Diode (D1, D2, D3, D4) mindestens eine erste bzw. zweite bzw. dritte bzw. vierte Zusatzdiode in Serie geschaltet ist, deren Durchlaßrichtung mit derjenigen der ersten bzw. zweiten bzw. dritten bzw. vierten Diode (D1, D2, D3,D4) übereinstimmt.Sensor according to claim 25 or 26, characterized in that too the first or second or third or fourth diode (D1, D2, D3, D4) at least one first or second or third or fourth Additional diode is connected in series, the forward direction with that of the first or second or third or fourth Diode (D1, D2, D3, D4) matches. Sensor nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10) einen Analog/Digital-Wandler und eine Digitalschaltung umfaßt, wobei die Ausgangsspannung (Ua) an den Analog/Digital-Wandler angelegt ist und dieser die Ausgangsspannung zu digitalisieren und in digitaler Form an die Digitalschaltung auszugeben imstande ist, welche die Referenzspannung (Uref) in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung (Ua) oder deren zeitlichem Verhalten zu berechnen und an den Referenzeingang (31B) des ersten Komparators (31) abzugeben imstande ist.Sensor according to one of claims 12 to 21, characterized in that the tracking circuit ( 10 ) comprises an analog / digital converter and a digital circuit, the output voltage (Ua) being applied to the analog / digital converter and the latter being able to digitize and output in digital form to the digital circuit which is the reference voltage (Uref) depending on the output voltage (Ua) or its behavior over time and to the reference input ( 31B ) of the first comparator ( 31 ) is able to deliver. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführschaltung (10) einen von einem ersten Gleichstrom durchflossenen siebten Widerstand und/oder einen von einem zweiten Gleichstrom durchflossenen achten Widerstand umfaßt und der Spannungsabfall an dem siebten bzw. achten Widerstand als ersterbzw. zweiter Spannungsabstand (dU1, dU2) dient.Sensor according to claim 12, characterized in that the tracking circuit ( 10 ) comprises a seventh resistor through which a first direct current flows and / or an eighth resistor through which a second direct current flows and the voltage drop across the seventh or eighth resistor is the first or second voltage spacing (dU1, dU2) is used.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030518A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Sick Ag Optoelectronic sensor has light emitter for emitting light signals in monitoring area, and light receiver for receiving signals emitted by light emitter
US11385614B2 (en) 2020-11-11 2022-07-12 International Business Machines Corporation Guided driver device
US11571788B2 (en) 2020-11-11 2023-02-07 International Business Machines Corporation Adjustable suction screwdriver

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10336335B4 (en) * 2003-08-08 2015-03-12 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Locking device for vehicles
DE102005055515A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensor arrangement and method for detecting the resting of an operator body part on an actuating point of a motor vehicle closing device with a sensor-assisted evaluation of the output signal of a proximity sensor
DE102008016586A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Paul Hettich Gmbh & Co. Kg Method for controlling furniture drive units and control device
US8225654B2 (en) * 2009-07-01 2012-07-24 Tecan Trading Ag Self-compensating capacitive liquid level detector
DE102011013559B8 (en) * 2011-03-10 2013-01-10 iSEMcon GmbH Circuit or measuring arrangement for capacitive, touching and / or contactless monitoring of a level and / or leakage of conductive media and method thereof
DE102011054415A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Ident Technology Ag Method for adjusting the sensitivity of a sensor system
DE102012003676A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Kesseböhmer Holding e.K. Device for confirming an electrical consumer arranged in or on a body
DE102019200359B4 (en) * 2019-01-14 2020-11-05 Vega Grieshaber Kg METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A THRESHOLD VALUE FOR A LIMIT LEVEL SENSOR

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19600803A1 (en) * 1995-01-12 1996-07-18 Nippon Denso Co Magnetoresistive sensor signal processor using operational amplifiers
DE19540835C1 (en) * 1995-10-30 1996-08-22 Siemens Ag Method of converting analogue ON/OFF signals, esp. with different amplitudes, into corresp. digital form for keyboard with optoelectronic contact sensors
DE19507094A1 (en) * 1995-03-01 1996-09-05 Ifm Electronic Gmbh Adjusting switching point of sensor controlled by output signal
DE19707263A1 (en) * 1997-02-24 1998-08-27 Siemens Ag Self-calibrating sensor arrangement
DE19715146A1 (en) * 1997-04-11 1998-10-22 Pepperl & Fuchs Automatic sensitivity adjustment with connecting sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19600803A1 (en) * 1995-01-12 1996-07-18 Nippon Denso Co Magnetoresistive sensor signal processor using operational amplifiers
DE19507094A1 (en) * 1995-03-01 1996-09-05 Ifm Electronic Gmbh Adjusting switching point of sensor controlled by output signal
DE19540835C1 (en) * 1995-10-30 1996-08-22 Siemens Ag Method of converting analogue ON/OFF signals, esp. with different amplitudes, into corresp. digital form for keyboard with optoelectronic contact sensors
DE19707263A1 (en) * 1997-02-24 1998-08-27 Siemens Ag Self-calibrating sensor arrangement
DE19715146A1 (en) * 1997-04-11 1998-10-22 Pepperl & Fuchs Automatic sensitivity adjustment with connecting sensor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030518A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Sick Ag Optoelectronic sensor has light emitter for emitting light signals in monitoring area, and light receiver for receiving signals emitted by light emitter
DE102008030518B4 (en) * 2008-06-27 2010-07-29 Sick Ag Optoelectronic sensor
US11385614B2 (en) 2020-11-11 2022-07-12 International Business Machines Corporation Guided driver device
US11571788B2 (en) 2020-11-11 2023-02-07 International Business Machines Corporation Adjustable suction screwdriver

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