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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Näherungssensor,
der angewandt wird bei Anwendungen zum Nachweisen der Anwesenheit
oder Abwesenheit eines Metallkörpers
und zum Messen eines Abstands des Metallkörpers von ihm unter Verwendung
einer Änderung
der Schwingungsamplitude eines eine Spule enthaltenden Schwingkreises.
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Es
sind derartige Näherungssensoren
erhältlich,
bei denen jeweils ein Bereich (Nachweisbereich), über den
ein Metallkörper
als Nachweisobjekt (nachfolgend als "Körper" bezeichnet) nachgewiesen werden
kann, durch einen Einstellvorgang eines Anwenders variabel eingestellt
wird. Als ein typisches Beispiel ist ein Stellwiderstand in einem
Schwingkreis inkorporiert und es wird eine Drehvorgang an dem Stellwiderstand
vorgenommen, um dadurch einen Strom zu ändern, der in einer Rückkopplungsschaltung
des Schwingkreises fließt.
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In
der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
3440566 wird ein Näherungssensor
als ein Beispiel eines konventionellen Aufbaus präsentiert
und darüber
hinaus wird ein Vorschlag für
einen Sensortyp mit einem verbesserten Aufbau gemacht. Der verbesserte
Sensortyp schließt
ein: eine Empfindlichkeitseinstellschaltung mit mehreren Reihenschaltungen,
die aufgebaut sind aus einem Widerstand und einem Schalter, wobei
ein Umschalten zwischen Kombinationen von Widerständen, das
bei der Empfindlichkeitseinstellung verwendet wird, durch Steuerung
mit einem Mikrocomputer durchgeführt
wird, um dadurch eine Rückkopplungsstrommenge
zu steuern, die einer Resonanzschaltung zugeführt wird (siehe 1 der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3440566).
Daneben wird in der Veröffentlichung auch
ein weiterer Näherungssensor
offenbart, bei dem ein Umschalten zwischen Widerständen in
einer Stromspiegelschaltung durchgeführt wird, die einen Rückkopplungsstrom
feststellt, um dadurch eine Rückkopplungsstrommenge
zu steuern (siehe 15 der
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 3440566).
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Da
die Beziehung zwischen einem Maß an Drehung
bei einem Stellwiderstand und einem Nachweisabstand in einem Fall
nicht linear ist, bei dem eine Größe eines Rückkopplungsstroms durch ein Maß an Drehung
eines Stellwiderstands eingestellt wird, ergibt sich ein Zustand,
bei dem es schwierig ist, ein Arbeitsmaß zu erfassen, das notwendig
ist, um einen gewünschten
Nachweisabstand zu erhalten. Daher ist ein Bediener zu einer Wiederholung
eines Einstellvorgangs und einer Bestätigung einer Aktion eines Sensors
aufgrund der Einstellung gezwungen, was zu einem problematischen
Bedarf an Arbeitskraft und Zeit bei der Einstellung führte.
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Bei
einem Näherungssensor
mit einem Typeneinstellvorgang, den ein Anwender durchführt, wird
die Korrektheit der Einstellung durch die Intuition oder Erfahrung
des Bedieners beurteilt und es werden keine Indizes gezeigt, von
denen einer dazu verwendet würde
nachzuweisen, ob eine eingestellte Schwingungsamplitude eine für einen
Nachweis eines Körpers
geeignete Empfindlichkeit hat oder nicht.
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In
einem Fall, bei dem Näherungssensoren mit
dem gleichen Verhalten (orig.: performance) angeordnet sind und
ein gleicher Nachweisabstand gemeinsam bei den Sensoren eingestellt
werden kann, ist es wünschenswert,
dass die Empfindlichkeiten der Sensoren einheitlich gemacht werden.
Da eine konventionelle Sensoreinstellung, die mit einem Stellwiderstand
durchgeführt
wird, ohne eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die es ermöglicht,
dass eine Betriebsgröße korrekt
erfasst werden kann und die Möglichkeit
besteht, dass bereits durch eine kleine Handbewegung eine Abweichung
bei der Einstellung verursacht wird, ist es schwierig, eine gleichmäßige Einstellung
durchzuführen.
Selbst wenn ein Fachmann die Einstellung bei den Sensoren durchführt ist es
aus den gleichen Gründen
schwierig, die Erzeugung einer Abweichung bei der Empfindlichkeit über die
Sensoren hinweg zu vermeiden.
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Da
gemäß einem
in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 3440566 offenbarten Näherungssensor
eine Kombination von Widerständen durch
einen Mikrocomputer nachgewiesen wird, ermöglichen viele bereitgestellte
Widerständen,
dass eine korrekte Empfindlichkeitseinstellung in Abhängigkeit
von einem gewünschten
einzustellenden Nachweisabstand implementiert wird. Wenn viele Widerstände bereitgestellt
werden, steigt die Anzahl an Teilen, was zu dem Problem einer Vergrößerung der Ausrüstung und
einer Zunahme der Kosten führt. Selbst
dieser Näherungssensor
verfügt über kein
Mittel, um einem Anwender anzuzeigen, wie eine Empfindlichkeit eingestellt
ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung wurde unter Beachtung des Problems gemacht und es ist
eine erste Aufgabe der Erfindung, eine genaue Einstellung einer
Empfindlichkeit mit einer kleinen Zahl an Teilen durch Einstellen
einer Stärke
einer an eine Rückkopplungsschaltung
eines Schwingkreises angelegten Spannung durch eine digitale Steuerung
zu erzielen.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, die Präzision bei der Empfindlichkeitseinstellung
zu erhöhen
durch Angeben eines Index zum Eliminieren einer Schwankung bei der
eingestellten Empfindlichkeit und durch Einstellen einer optimalen
Empfindlichkeit in einem Fall, bei dem eine Empfindlichkeit durch
einen Einstellvorgang eines Bedieners eingestellt wird.
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Ein
Näherungssensor
nach der Erfindung schließt
ein: einen Schwingkreis mit einer Spule; Nachweismittel zum Nachweisen
eines
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Metallkörpers unter
Verwendung einer Schwingungsamplitude des Schwingkreises; Ausgabemittel
zum Ausgeben eines Ergebnisses des durch die Nachweismittel durchgeführten Nachweises;
und Einstellmittel zum Einstellen eines Zustandes einer Änderung
bei der Schwingungsamplitude relativ zu einer Änderung im Abstand zwischen
der Spule und dem Metallkörper.
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Die
Nachweismittel des Näherungssensors können einschließen Feststellungsmittel
zum Feststellen der Anwesenheit oder Abwesenheit des Objekts durch
Vergleich der Schwingungsamplitude mit einem vor geschriebenen Schwellenwert.
Daneben können
auch Messmittel zum Messen eines Abstandes von der Spule zu dem
Körper
eingeschlossen sein durch Abgleichen (orig.: collating) eines Werts der
Schwingungsamplitude mit einer vorbestimmten Tabelle. Obwohl die
Feststellungsmittel und die Messmittel als Logikschaltung aufgebaut
sein können,
die einen Komparator und anderes einschließt, sind sie vorzugsweise unter
Verwendung eines Computers aufgebaut, in dem ein Programm gespeichert ist,
das auf eine Funktion der Mittel abgestimmt ist.
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Die
Ausgabemittel können
als eine Schaltung aufgebaut sein, die ein Ergebnis der Nachweises
durch die Nachweismittel (die Anwesenheit oder Abwesenheit eines
Körpers,
ein Abstand von der Spule zu dem Körper und weitere) als ein Signal
in digitaler Größe oder
analoger Größe nach
außen
ausgibt. Die Einstellmittel können
nicht nur eine Größenänderung
bei einer Schwingungsamplitude relativ zu einer Änderung beim Abstand von der
Spule zu dem Metallkörper
einstellen, sondern auch eine Größenänderung
des Abstandes, wenn eine Schwingungsamplitude einen vorgeschriebenen
Schwellenwert erreicht.
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In
einem ersten Näherungssensor
nach der Erfindung, ist nicht nur eine Rückkopplungsschaltung so aufgebaut,
dass die Menge eines Rückkopplungsstroms
gemäß einer
angelegten Spannung geändert wird,
die in dem Schwingkreis inkorporiert ist, sondern die Einstellmittel schließen auch
ein: Signalerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Einstellungssignals
in digitaler Größe, das
eine Spannungsstärke angibt,
die an die Rückkopplungsschaltung
in dem Schwingkreis angelegt ist; und Signalausgabemittel zum Digital/Analog-Wandeln
des Einstellungssignals, um das resultierende Signals zu der Rückkopplungsschaltung
auszugeben.
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Die
Signalerzeugungsmittel in den Einstellmitteln sind wünschenswerter
Weise mit einem Computer auf eine ähnliche Weise aufgebaut wie
jene bei den Feststellungsmitteln und den Messmitteln, wobei sie
auch mit einer Logikschaltung aufgebaut sein können. Die Signalausgabemittel
können
mit einem D/A-Wandler aufgebaut sein zum Digital/Analog-Wandeln
eines durch die Signalerzeugungsmittel erzeugten Einstellungssignals.
Daneben können
die Signalausgabemittel auch einen Puffer, eine Spannungsverschiebeschaltung
und weiteres einschließen.
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Da
eine an eine Rückkopplungsschaltung des
Schwingkreises angelegte Spannungsstärke gemäß dem Näherungssensor dieses Aufbaus
als ein Einstellungssignal in digitaler Größe eingestellt wird und danach
ein durch Digital/Analog-Wandeln des Einstellungssignals erhaltenes
Spannungssignal zu der Rückkopplungsschaltung
ausgegeben wird, kann eine Spannungsstärke sowohl zur Zunahme wie auch
zur Abnahme der Stärke
durch einen Wert einer Einheit gesteuert werden, der der Auflösung der D/A-Wandlung
entspricht. Daher kann selbst ohne Bereitstellung von vielen parallelen
Schaltungen wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3440566 ein
Strom unter Zunahme oder Abnahme durch eine kleine Einheit eingestellt
werden, wodurch es ermöglicht
wird, eine feine Einstellung der Empfindlichkeit zu erreichen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Näherungssensors
schließt
ein: einen Betätigungsabschnitt
zur Empfindlichkeitseinstellung; und einen Anzeigeabschnitt zum
Anzeigen von Information, die Infor mation zeigt, die einen Wert
des Einstellungssignals zeigt oder Information, die eine Größe einer Schwingungsamplitude
angibt. Die Signalerzeugungsmittel in den Einstellmitteln stellen
einen Wert des Einstellungssignals in Abhängigkeit von der Betätigung bei
dem Betätigungsabschnitt
ein. Daneben schließt
der Näherungssensor
Anzeigesteuerungsmittel ein, die eine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt unter
Verwendung einer Schwingungsamplitude steuern, wenn ein Wert des
Einstellungssignals, der eingestellt ist durch die Signalerzeugungsmittel,
oder ein Signal nach Digital/Analog-Wandlung des Einstellungssignals
zu der Rückkopplungsschaltung
ausgegeben wird.
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Der
Betätigungsabschnitt
und der Anzeigeabschnitt können
in einem Gerätekörper bereitgestellt
sein, der den eigentlichen Sensor aufbaut (den Verstärkungsabschnitt
im Falle eines Sensors, der den mit einer Spule und anderem ausgestatteten Nachweisabschnitt
enthält;
und den Verstärkungsabschnitt).
Der Betätigungsabschnitt
kann drucktastenartige Schalter aufweisen oder Tasten zum Eingeben von
Zahlen, obwohl keine besondere Einschränkung dahingehend gegeben,
ist und der Abschnitt kann mit Hebeln oder Reglern (orig.: "volumes") aufgebaut sein.
Der Betätigungsabschnitt
kann so aufgebaut sein, dass ein Wert des Einstellungssignals selbst eingegeben
wird, obwohl keine besondere Einschränkung dahingehend gegeben ist,
und Information, die einen Wert des Einstellungssignals anzeigt, indirekt
eingegeben werden kann. Beispielsweise wird ein Wert des Einstellungssignals
in mehrere Stufen unterteilt und es kann eine Betätigung durchgeführt werden,
um eine der Stufen auszuwählen.
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Der
Anzeigeabschnitt kann eine Anzeigeeinheit für einen numerischen Wert sein,
die ein Einstellungssignal und eine Schwingungsamplitude so wie sie
sind anzeigt. Der Anzeigeabschnitt kann auch so aufgebaut sein,
dass er graphische Darstellungen anzeigt, wie beispielsweise ein
Balkendiagramm, ein Kreisdiagramm und andere, und Symbole, die Stufen numerischer
Werte anzeigen. Wenn eine graphische Darstellung angezeigt wird,
wird eine Skala zum Ablesen eines numerischen Werts der graphischen
Darstellung hinzugefügt,
um so zu ermöglichen,
dass das Ablesen präzise
durchgeführt
wird.
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Die
Signalerzeugungsmittel können
einen Wert eines Einstellungssignals gemäß der Anzahl an Betätigungen
eines Tastenschalters oder dem Maß an Drehung bei einem Reglers
einstellen, um den Wert oder die Größe zu den Signalausgabemitteln
zu geben. Die Anzeigesteuerungsmittel können einen Wert des Einstellungssignals
oder einen Wert einer Schwingungsamplitude verwenden, die unmittelbar, nachdem
der Wert des Einstellungssignals auf die Signalausgabemittel gegeben
wurde, gemessen wurde, um Anzeigeinformation zu erzeugen, die geeignet
ist für
Spezifikationen des Anzeigeabschnitts, und um die Information zu
dem Anzeigeabschnitt auszugeben. Es ist zu beachten, dass die Anzeigesteuerungsmittel
wünschenswerter
Weise auch mit einem Computer aufgebaut sind.
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Wenn
ein Bediener bei dem angewandten Aufbau eine Operation zur Empfindlichkeitseinstellung
durchführt, ändert sich
eine an die Rückkopplungsschaltung
angelegte Spannung gemäß der Operation,
um dadurch eine Schwingungsamplitude einzustellen. Wenn in dieser
Situation ein Wert des Einstellungssignals oder ein Wert einer Schwingungsamplitude,
die geeignet ist für
eine Einstellung, dem Bediener vorher gezeigt wird, führt der
Bediener einen Einstellvorgang durch, um die Information, die den
präsentierten
Wert angibt, auf dem Anzeigeabschnitt anzuzeigen, wodurch es ermöglicht wird,
dass eine korrekt Empfindlichkeit eingestellt wird. Auch in einem
Fall, bei dem der gleiche Nachweisabstand bei mehreren Näherungssensoren
mit dem gleichen Verhalten eingestellt wird, wird ebenso ein Einstellvorgang
beruhend auf einer Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt durchgeführt, wodurch
es ermöglicht
wird, dass die Sensoren in Bezug auf Empfindlichkeit gleich eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass auf dem Anzeigeabschnitt Information angezeigt werden
kann, die sowohl den Wert eines Einstellungssignals als auch die
Größe einer
Schwingungsinformation parallel angibt. Beide können auch alternativ angezeigt
werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
die sich auf den ersten Näherungssensor
bezieht, schließen
die Einstellmittel ein: Steuerungsmittel, die die Signalerzeugungsmittel
dazu veranlassen, wiederholt eine Verarbeitung durchzuführen, die einen
Wert des Einstellungssignals schrittweise unter Vergrößerung oder
Verkleinerung um eine vorgeschriebene Einheit auf einmal ändert, bis
eine Schwingungsamplitude einen vorgeschriebenen Wert erreicht;
und Registrierungsmittel, die einen Wert des Einstellungssignals
registrieren, wenn die Schwingungsamplitude den vorgeschriebenen
Wert erreicht.
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In
der obigen Beschreibung bedeutet der Ausdruck "ein vorgeschriebener Wert" einer Schwingungsamplitude
einen vor der Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit eines
Körpers
eingestellten Schwellenwert oder einen Wert, der gemäß einer
Schwingungsamplitude eingestellt werden kann, wenn Schwingung in
einen Sättigungszustand eintritt.
Dieses Einstellen kann so durchgeführt werden, dass es an eine
Kenngröße eines
verwendeten Schwingkreises angepasst ist und an eine Anwendung des
Sensors.
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Wenn
beispielsweise ein Schwingkreis von dem Typ mit harter Schwingung
verwendet wird, der einen begrenzten Bereich aufweist, bei dem eine Änderung
der Schwingungsamplitude stattfindet, und die Schaltung die Anwesenheit
oder Abwesenheit eines Körpers
entdeckt, kann ein Wert kleiner als der Schwellenwert durch einen
ausreichenden Abstand zu einem vorgeschriebenen Wert eingestellt
werden. Wenn ein Schwingkreis angewandt wird, der eine Kenngröße aufweist,
die eine Schwingungsamplitude allmählich ändert, und ein Abstand von
der Spule des Körpers
innerhalb des Nachweisabstands gemessen wird, kann ein niedrigerer
Wert als ein Sättigungsniveau
als ein vorgeschriebener Wert angewandt werden. In diesem Fall liegt
der vorgeschriebene Wert wünschenswerter
Weise bei einer Größe einer Schwingungsamplitude
(eine Größe, die
an einer Position erhalten wird, die dem Nachweisabstand entspricht)
in einem Fall, wenn, selbst wenn ein Nachweisabstand irgendeinen
Wert annimmt, eine ausreichende Änderung
bei der Amplitude stattfindet, während
sich ein Körper
in dem vorgeschriebenen Bereich bewegt, mit einer Position, die
dem Nachweisabstand entspricht als ein Zentrum des Bereichs.
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Bei
der obigen Ausführungsform
können
die Registrierungsmittel einen Speicher zum Speichern von Einstellungswerten
für ein
zu registrierendes Objekt einschließen.
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Wenn
gemäß dieser
Ausführungsform
ein Bediener ein nachzuweisendes Objekt bei einer vorgeschriebenen
Position anordnet, kann eine Schwingungsamplitude gemessen werden,
während
ein Wert eines Rückkopplungsstroms
durch wiederholte Operationen durch die Signalerzeugungsmittel geändert wird.
Wenn die hier gemessene Schwingungsamplitude einen Zustand annimmt,
bei dem der Körper
mit guter Präzision
nachgewiesen werden kann, kann ein Wert des Einstellungssignals
zu diesem Zeitpunkt als der richtige registriert werden. Da die Größe eines
Rückkopplungsstroms
durch das registrierte Einstellungssignal eingestellt werden kann, können die
Anwesenheit oder Abwesenheit des Körpers und Messung eines Abstands
mit Präzision durchgeführt werden.
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Der
erste Näherungssensor
schließt
ein: Temperaturmessmittel (Temperatursensoren oder dergleichen)
zum Messen einer Umgebungstemperatur; und die Signalerzeugungsmittel
der Einstellmittel können
Korrekturmittel einschließen,
die einen Wert des Einstellungssignals korrigieren, beruhend auf
einem durch die Temperaturmessmittel gemessenen Wert. Durch diesen
angewandten Aufbau kann, selbst wenn sich eine Umgebungstemperatur ändert, nachdem
eine richtige Empfindlichkeit eingestellt ist, nach der Änderung
ein Wert des Einstellungssignals korrigiert werden; dadurch wird
es möglich,
einen Näherungssensor
bereitzustellen, der resistent ist gegen eine Temperaturänderung
ist. In einem zweiten Näherungssensor
nach der Erfindung schließt
der Schwingkreis ein: eine Rückkopplungsschaltung,
die so aufgebaut ist, dass sie eine Größe eines Rückkopplungsstroms entsprechend
einer angelegten Spannung ändert;
einen Betätigungsabschnitt
zum Einstellen eines Werts einer an die Rückkopplungsschaltung angelegten
Spannung; und einen Anzeigeabschnitt, der Information anzeigt, die
einen eingestellten Spannungswert angibt, oder Information, die eine
Schwingungsamplitude angibt. Die Einstellmittel sind so aufgebaut,
dass sie eine Spannung an die Rückkopplungsschaltung
in dem Schwingkreis anlegen, die sich gemäß der Einstellung in dem Betätigungsabschnitt ändert.
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In
der obigen Beschreibung können
der Betätigungsabschnitt
und der Anzeigeabschnitt auf eine ähnliche Weise aufgebaut sein,
wie bei der Beschreibung des ersten Näherungssensors.
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Die
Einstellmittel können
versehen sein mit Signalerzeugungsmitteln und Signalausgabemitteln, die
jenen in dem ersten Näherungssensor ähnlich sind.
Die zu dem zweiten Näherungssensor
in Beziehung stehenden Einstellmittel sind nicht auf digitale Steuerung
beschränkt
und können
eine Steuerung einer angelegten Spannung durch Einstellen eines Widerstandswerts
einschließen,
der in Beziehung steht mit der Rückkopplungsschaltung
(eine Ausführungsform,
bei der Stellwiderstände
inkorporiert sind, und eine Ausführungsform,
bei der zwischen mehreren Widerständen umgeschaltet wird).
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Wenn
ein Bediener gemäß dem zweiten
Näherungssensor
einen Einstellvorgang für
einen Spannungswert durchführt,
wird Information über
einen eingestellten Spannungswert oder eine Größe einer Schwin gungsamplitude
angezeigt. Daher wird durch Durchführen eines Einstellvorgangs
bis eine vorgeschriebene Information auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt
wird, eine für
einen Nachweisabstand geeignete Empfindlichkeit beruhend auf dem
Nachweisabstand eingestellt. Es ist möglich, eine Empfindlichkeitsabweichung
zwischen oder unter Sensoren in einem Fall zu eliminieren, bei dem
der gleiche Nachweisabstand bei den Sensoren mit dem gleichen Verhalten
eingestellt ist, wodurch ermöglicht wird,
dass eine höhere
Messpräzision
erreicht wird.
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Bei
dem zweiten Näherungssensor
kann ein Anzeigeabschnitt für
einen numerischen Wert, der einen numerischen Wert entsprechend
einer durch den Betätigungsabschnitt
eingestellten Spannung anzeigt, oder einer Schwingungsamplitude
eines Schwingkreises, an den die Spannung angelegt ist, als der
Anzeigeabschnitt verwendet werden. Es ist zu beachten, dass wenn
ein numerischer Wert entsprechend der angelegten Spannung angezeigt
wird, der angezeigte Wert nicht auf einen Wert der angelegten Spannung
an sich beschränkt
ist, sondern es kann auch ein Spannungswert nach Korrektur sein,
der erhalten wird durch Hinzufügen
eines Offset-Werts, oder durch Multiplizieren mit einem vorgeschriebenen
Koeffizienten. Der angezeigte Wert kann auch ein Kehrwert des Spannungswerts
sein oder ein Wert, der speziell erhalten wird durch Ersetzen des Spannungswerts
in einer vorgeschriebenen Gleichung. Auch bei dem zweiten Näherungssensor kann
eine analoge Anzeige präsentiert
werden, die einen graphische Darstellung, ein Balkendiagramm oder
dergleichen anstelle eines numerischen Werts verwendet.
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In
einem Näherungssensor
nach der Erfindung, können
die Einstellmittel Spannungssteuerungsmittel einschließen, die
eine an die Rückkopplungsschaltung
angelegte Spannung nach dem Einstellen der Spannung durch den Betätigungsabschnitt
regeln. Die Spannungssteuerungsmittel ändern eine angelegte Spannung
zum Einstellen einer Schwingungsamplitude mit einer Größe, die
nicht mit dem Metallkörper
wechselwirkt, gemäß einem
Signal von außen,
auf einen Wert, der größer ist
als eine Spannung, die normalerweise einzustellen ist, und stellen
weiter die angelegte Spannung so ein, dass sie einen Wert annimmt,
der normalerweise einzustellen ist, wenn eine vorgeschriebene Zeit
nach der Änderung
vergeht.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform kann
bei einem Fall angewandt werden, bei dem die Sensoren intermittierend
aktiviert werden, um gegenseitige Interferenz zwischen oder unter
den Sensoren in dem Zustand zu vermeiden, bei dem mehrere Näherungssensoren
nahe beieinander oder zueinander angeordnet sind. Es kann ein Signal
von außen von
externer Einrichtung eingegeben werden, die die intermittierende
Operation steuert. Ohne Verwendung einer externen Einrichtung kommunizieren
andererseits die mehreren Näherungssensoren
gemeinsam miteinander oder untereinander, wodurch es ermöglicht wird,
dass die intermittierende Operation gesteuert wird. In diesem Fall
kann ein Übertragungssignal
von dem anderen Sensor als das Signal von außen angesehen werden. Wenn
beispielsweise ein Zustand, bei dem Schwingung mit einer Größe stattfindet,
die mit einem Metallkörper
wechselwirken kann (orig.: reactable), als "ein Betriebszustand" angesehen wird, kann, wenn ein Umschalten
von einem Nicht-Betriebszustand in einen Betriebszustand durchgeführt wird,
oder wenn ein Umschalten von einem Betriebszustand in einen Nicht-Betriebszustand durchgeführt wird,
ein das Umschalten angebendes Signal zu den anderen Sensoren übertragen
werden.
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Wenn
ein Signal von außen
irgendeine Form aufweist, nimmt, wenn sich ein anderer Sensor in
einem Betriebszustand befindet, die Rückkopplungsschaltung eines
jeden Näherungssensors
einen Zustand ein, bei dem an die Rückkopplungsschaltung eine Spannung
angelegt ist, die eine Schwingungsamplitude mit einer Größe erzeugt,
die mit dem Metallkörper
nicht wechselwirken kann (es ist eine Amplitude nahe 0 erwünscht),
oder einen Zustand, bei dem an die Rückkopplungsschaltung überhaupt
keine Spannung angelegt ist. Wenn eine Rückkopplungsschaltung durch
eine Änderung
bei einem externen Signals einen betriebsfähigen Zustand annimmt, ändert sich
eine angelegte Spannung zu einer Spannung, die größer ist
als die Spannung, die in der vorhergehenden Empfindlichkeitseinstellung
eingestellt wurde. Wenn eine vorgeschriebene Zeit abläuft, ändert sich
die Spannung auf eine Spannung, die in der Empfindlichkeitseinstellung
eingestellt wurde.
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Da
gemäß der obigen
Ausführungsform
temporär
eine große
Spannung an die Rückkopplungsschaltung
unmittelbar nach dem Umschalten von einem Nicht-Betriebszustand
in einen Betriebszustand angelegt wird, kann eine Schwingungsamplitude
unmittelbar nach der Eingabe eines Signals größer sein, wodurch es ermöglicht wird,
dass eine Zeit, die benötigt
wird, bis sich eine Schwingungsamplitude danach stabilisiert, verkürzt wird.
Daher kann ein Näherungssensor
bereitgestellt werden, dessen Antwortgeschwindigkeit hoch ist und
der resistent ist gegen Störungen
in einer Ansprechzeit.
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Da
erfindungsgemäße eine
an eine Rückkopplungsschaltung
eines Schwingkreises angelegte Spannungsstärke durch digitale Steuerung
eingestellt wird und ein Strom, der einer angelegten Spannung angepasst
ist, in die Rückkopplungsschaltung zurückgeführt wird,
um dadurch einen Schwingungszustand zu steuern, kann nicht nur die
Anzahl an Teilen reduziert werden, sondern es kann auch ein Rückkopplungsstrom
genau eingestellt werden. Daher kann eine Empfindlichkeit gemäß einer
Kenngröße des Schwingkreises
und einem Nachweisabstand genau eingestellt werden.
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Da
bei der Erfindung in einem Fall, bei dem eine Empfindlichkeit durch
eine Operation eines Bedieners eingestellt wird, der Bediener einen
Einstellvorgang durchführen
kann, während
er eine an die Rück kopplungsschaltung
angelegte Spannungsstärke
oder eine durch die Spannung einzustellende Größe einer Schwingungsamplitude
erkennt, kann ein Vorgang zum Einstellen einer korrekten Empfindlichkeit
implementiert werden. In einem Fall, bei dem der gleiche Nachweisabstand
bei Sensoren mit dem gleichen Verhalten eingestellt wird, führt ein
Bediener gleichfalls eine Operation durch, während er die Inhalte einer
Anzeige erkennt; dadurch wird ermöglicht, dass eine Abweichung
bei der Empfindlichkeit zwischen oder unter den Sensoren eliminiert
wird, mit dem Ergebnis einer Messung mit großer Präzision.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die eine Erscheinung eines Näherungssensors
zeigt, auf den die Erfindung angewandt wird.
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2 zeigt
eine Draufsicht von Oben, die einen detaillierten Aufbau eines Anzeigeabschnitts
und eines Betätigungsabschnitts
eines Verstärkungsabschnitts
zeigt.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration des Näherungssensors zeigt.
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4 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Beispielskonfiguration eines Schwingkreises zeigt.
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5 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Beispielskonfiguration eines Schwingkreises zeigt.
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6 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Beispielskonfiguration eines Schwingkreises zeigt.
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7 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Beispielskonfiguration eines Schwingkreises zeigt.
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8 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Beispielskonfiguration eines Schwingkreises zeigt.
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9(1) und 9(2) zeigen
graphische Darstellungen, die Kennlinien einer Schwingungsamplitude
gegen einen Abstand und eine Be ziehung zwischen einer Schwingungsamplitude
und einer Empfindlichkeit zeigen.
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10 zeigt
einen graphische Darstellung, die weitere Beispiele von Kennlinien
einer Schwingungsamplitude gegen einen Abstand zeigt.
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11 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur eines Einstellvorgangs zeigt.
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12 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur eines Einstellvorgangs zeigt.
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13(1) bis 13(3) zeigen
graphische Darstellungen, die Beispiele einer Empfindlichkeitseinstellung
bei mehreren Arten von Kopfabschnitten zeigen.
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14 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer elektrischen
Konfiguration des Näherungssensors
zeigt.
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15(1) und 15(2) zeigen
graphische Darstellungen, die ein Beispiel einer Empfindlichkeitseinstellung
zeigen, die eine Temperaturveränderung
abgleicht.
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16(1) bis 16(3) zeigen
beschreibende Darstellungen, die Beispielsteuerungen in Fällen zeigen,
wenn ein intermittierender Betrieb durchgeführt wird.
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17 zeigt
ein Blockdiagramm, das noch eine weitere elektrische Konfiguration
des Näherungssensors
zeigt.
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18 zeigt
ein Blockdiagramm, das noch eine weitere elektrische Konfiguration
des Näherungssensors
zeigt.
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19 zeigt
a Blockdiagramm, das eine weitere elektrische Konfiguration des
Näherungssensors zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Erscheinung eines Näherungssensors
zeigt, auf den sich die Erfindung bezieht. Der Näherungssensor von diesem Beispiel
schließt
ein: einen Kopfabschnitt 1; ei nen Vorverstärkungsabschnitt 3;
und einen Verstärkungsabschnitt 2 mit
einer CPU, wobei die Bestandteile durch versiegelte Kabel 4 und 5 verbunden
sind. Der Kopfabschnitt 1 und der Vorverstärkungsabschnitt 3 funktionieren
als ein Nachweisabschnitt des Näherungssensors
und gibt ein Nachweissignal aus (das eine Schwingungsamplitude ausdrückt), dessen
Größe gemäß einem
Abstand zu einem Metallkörper
(nachfolgend als "Körper" bezeichnet), der
ein Nachweisobjekt ist, von einer Nachweisoberfläche (vordere Oberfläche) des
Kopfabschnitts 1 verändert
wird. Der Verstärkungsabschnitt 2 stellt
die Anwesenheit oder Abwesenheit des Körpers unter Verwendung des
Nachweissignals fest und gibt ein Ergebnis der Feststellung nach
außen
aus.
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Ein
Betätigungsabschnitt 22 mit
mehreren Schaltern und einem Anzeigeabschnitt 21 ist auf
der oberen Oberfläche
des Verstärkungsabschnitts 2 dieses
Beispiels bereitgestellt und eine Abdeckung 200 schützt den
oberen Teil des Verstärkungsabschnitts 2. 2 zeigt
detailliert den Aufbau einer oberen Oberfläche, wenn die Abdeckung 200 entfernt
ist, und in der Figur ist der Anzeigeabschnitt 21 auf der linken
Seite und der Betätigungsabschnitt 22 auf
der rechten Seite bereitgestellt.
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Der
Anzeigeabschnitt 21 schließt ein: zwei Sätze einer
LED-Lampe 211 (nachfolgend einfach als "Lampe 211" bezeichnet) und vier LED-Anzeigeeinheiten 212,
die in dem Abschnitt angeordnet sind (wobei eine Kombination aus
einer Lampe 211 und vier LED-Anzeigeeinheiten als ein erstes
Set nachfolgend als "Anzeigeabschnitt 21a" und eine weitere Kombination
aus einer Lampe 211 und vier LED-Anzeigeeinheiten als ein
zweites Set nachfolgend als "Anzeigeabschnitt 21b" bezeichnet werden).
Es ist zu beachten, dass der Anzeigeabschnitt 21a als das erste
Set gebildet ist aus roten LEDs und der Anzeigeabschnitt 21b als
das zweite Set gebildet ist aus grünen LEDs.
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Der
Betätigungsabschnitt 22 schließt ein: zwei
Auswahltasten 221 und 222; eine Feststellungstaste 223;
Umschalter 224 und 225; und weitere. Die Auswahltasten 221 und 222 und
die Feststellungstaste 223 werden in den Einstellmodi verwendet.
Der Umschalter 224 wird verwendet, um zwischen dem Einstellmodus
und einem normalen Betriebsmodus umzuschalten und der weitere Umschalter
wird verwendet, um Operationen einer Ausgabeschaltung 27 (nachfolgend
beschriebene EIN/AUS-Signale von der Ausgabeschaltung 27)
umzuschalten, wenn ein Körper
nachgewiesen wird. Es ist zu beachten, dass in einem Einstellmodus
auf dem Anzeigeabschnitt 21 eine Zeichenfolge präsentiert
wird, die Einstellelemente bzw. Einstelleinzelheiten angibt, und
numerische Werte, die Einstellwerte angeben, Anzeigen durch Betätigungen
der Auswahltasten 221 und 222 umgeschaltet werden,
und eine Auswahl eines Elements und ein eingestellter Wert fest
festgestellt werden durch eine Betätigung der Feststellungstaste 223.
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In
dem Einstellmodus ist eine Einstellung der Empfindlichkeit eingeschlossen,
damit ein Körper
bei einer von einem Anwender gewünschten
Position nachweisbar ist. Diese Einstellung wird auf eine solche
Weise durchgeführt,
dass ein Einstellungswert mit einer vorgeschriebenen Größe von dem
Betätigungsabschnitt 22 eingegeben
wird und ein Rückkopplungsstrom
eines Schwingkreises beruhend auf dem Einstellungswert gesteuert
wird. Der Einstellungswert wird nachfolgend als ein "Empfindlichkeitseinstellungswert" bezeichnet.
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In
diesem Beispiel wird ein anfänglicher Empfindlichkeitseinstellungswert
auf einem Unter-Anzeigeabschnitt (beispielsweise 21a) des
Anzeigeabschnitts 21 präsentiert
und anschließend
wird ein numerischer Wert in der Anzeige durch Betätigungen
der Auswahltasten 221 und 222 geändert, und
ein Wert, der angezeigt wird, wenn die Nachweistaste 223 zum
letzten Mal betätigt
wurde, wird als ein Empfindlichkeitseinstellungswert festgestellt. Es
ist zu beachten, dass ein anfänglicher
Wert des Empfindlichkeitseinstellungswerts 0 ist und der Empfindlichkeitsein stellungswert
um 1 durch eine Betätigung
der Auswahltaste 221 abnimmt (der Wert nimmt keinen Minus-Wert
an), wohingegen der Empfindlichkeitseinstellungswert durch eine
Betätigung
der Auswahltaste 222 um 1 zunimmt.
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3 zeigt
eine Beispielschaltungskonfiguration des Näherungssensors.
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Der
Näherungssensor
schließt
einen Schwingkreis 10 zum Nachweisen eines Metallkörpers ein.
Der Schwingkreis 10 schließt ein: eine Resonanzschaltung 11,
die gebildet ist aus einer Spule L und einem Kondensator C; eine
Signalnachweisschaltung 12; eine Rückkopplungsschaltung 13 und weitere.
Es ist zu beachten, dass die Resonanzschaltung 11 in dem
Kopfabschnitt 1 bereitgestellt ist und die Signalnachweisschaltung 12 und
die Rückkopplungsschaltung 13 in
dem Vorverstärkungsabschnitt 3 bereitgestellt
sind. Es ist zu beachten, dass in der CPU 20 ein Speicher
eingeschlossen ist, in dem ein Programm und weitere gespeichert
sind.
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Der
Verstärkungsabschnitt 2 schließt andererseits
die CPU ein; eine Nachweisschaltung 23; einen A/D-Wandler 24;
einen D/A-Wandler 25; eine Spannungseinstellschaltung 26;
eine Ausgabeschaltung 27; eine Stromversorgungsschaltung 28 und weitere.
Der Anzeigeabschnitt 21 und der Betätigungsabschnitt 22 sind
mit der CPU 20 verbunden.
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Die
Nachweisschaltung 23 und der A/D-Wandler 24 sind
in einem Eingabeweg von dem Schwingkreis 10 zur CPU 20 versehen.
Der D/A-Wandler 25 und
die Spannungseinstellschaltung 26 sind angeschlossen in
einem Ausgabeweg von der CPU 20 und dem Schwingkreis 10.
Die Nachweisschaltung 23 und die Spannungseinstellschaltung 26 können auch
in dem Vorverstärkungsabschnitt 3 bereitgestellt
sein.
-
Die
Spannungseinstellschaltung 26 ist mit einem Puffer aufgebaut,
einer Spannungsverschiebungsschaltung und weiteren. Die Stromversorgungsschaltung 28 führt auch
Strom zur CPU 20 und dem Schwingkreis 10 durch
das versiegelte Kabel 4 zu.
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Die
Ausgabeschaltung 27 dient dazu, ein Ergebnis des Nachweises
eines Körpers
zu einer externen Einrichtung als ein binäres Signal auszugeben, das
die Anwesenheit oder Abwesenheit des Körpers angibt. Das binäre Signal
wird nachfolgend als ein EIN/AUS-Signal bezeichnet, das in einen "EIN-Zustand" im Fall der "Anwesenheit des Körpers" versetzt wird. Wenn
der Näherungssensor
in einer Anwendung zum Messen eines Abstandes zu dem Körper verwendet
wird, kann die Ausgabeschaltung 27 ein Spannungssignal
ausgeben, das eine Größe eines
gemessenen Abstandes angibt.
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Es
ist zu beachten, dass die Nachweisschaltung 23 üblicherweise
ein Signal nachweist, das durch die Signalnachweisschaltung 12 extrahiert
wird und in einigen Fällen
gemäß einer
Konstitution des Schwingkreises 10 mit der Resonanzschaltung 11 verbunden
ist, wie es mit einer alternierenden langen und gestrichelten Linie
in der Figur gezeigt ist.
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Bei
der obigen Beschreibung wird eine Schwingungsamplitude des Schwingkreises 10 kleiner,
wenn der Kopfabschnitt 1 sich dem Körper 1 nähert. Die
Nachweisschaltung 23 erzeugt ein Nachweissignal, das eine
Größe der Schwingungsamplitude
angibt. Das Nachweissignal wird analog-digital durch den A/D-Wandler 24 gewandelt
und das digitale Signal wird zur CPU 20 eingegeben. Da
die Dateneingabe in vorgeschriebenen Zeitabständen beruhend auf einem Ausgabeimpuls
von einer nicht gezeigten Timingerzeugungsschaltung durchgeführt wird,
erfasst die CPU 20 Eingabedaten bei jedem Timing als einen
gemessenen Wert einer Schwingungsamplitude bei dem Timing und mittelt
die gemessenen Wert über
eine vorgeschriebene Anzahl an Einheiten davon. Der gemittelte gemessene
Wert wird mit einem Schwellenwert in dem Speicher verglichen, um
dadurch die Anwesenheit oder Abwesenheit des Körpers festzustellen und um
ein Ergebnis der Feststellung von der Ausgabe schaltung 27 auszugeben.
Eine Umsetzungstabelle in dem Speicher wird mit dem gemittelten
gemessenen Wert abgeglichen (orig.: collated), wodurch ermöglicht wird,
dass ein Abstand zu dem Körper
erhalten wird.
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CPU 20 erzeugt
ein 8 bit Signal, das einen Empfindlichkeitseinstellungswert durch
eine Tastenbetätigung
in dem Betätigungsabschnitt 22 ausdrückt. Das
Signal wird nachfolgend als ein "Empfindlichkeitseinstellungssignal" bezeichnet. Das Empfindlichkeitseinstellungssignal
wird nicht nur jedes Mal aktualisiert, wenn die Auswahltasten 224 und 225 in
einem Einstellmodus betätigt
werden, sondern auch zu dem Anzeigeabschnitt 21 und dem D/A-Wandler 25 ausgegeben.
Wenn eine Feststellungsoperation des Empfindlichkeitseinstellungswerts
durchgeführt
wird, speichert die CPU 20 den festgestellten Wert in dem
Speicher. In einem Status tatsächlicher
Messung gibt die CPU 20 einen von dem Speicher ausgelesenen
Empfindlichkeitseinstellungswert zu dem D/A-Wandler 25 aus,
um dadurch eine Aktion des Schwingkreises 10 zu steuern.
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Ein
durch den D/A-Wandler 25 digital-analog gewandeltes Empfindlichkeitseinstellungssignal
wird zu der Rückkopplungsschaltung 13 des
Schwingkreises 10 durch die Spannungseinstellschaltung 26 gegeben.
Die Rückkopplungsschaltung 13 so
aufgebaut, dass eine Größe eines
Rückkopplungsstroms zu
der Resonanzschaltung 11 durch eine Spannungsstärke des
Empfindlichkeitseinstellungssignals geändert wird.
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4 zeigt
ein konkretes Beispiel von Schwingkreis 10 in dem Näherungssensor.
Es ist zu beachten, dass die in 4 bis 8 gezeigten
konkreten Beispiele der Schwingkreise 10, jeder der Abschnitte,
die der Resonanzschaltung 11, der Signalnachweisschaltung 12 und
dem Rückkopplungsschaltung 13 von 1 entsprechen,
in einem mit einer gestrichelten Linie gezeichneten Rahmen gezeigt ist.
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Ein
Hauptteil des Schwingkreises 10 von 4 ist ähnlich jenem,
der in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 3440566 offenbart ist. Um die Konstitution auf eine einfache
Weise zu beschreiben: die Basis eines Emitters eines Folgetransistors
(orig.: follower transistor) Q1 ist mit einem Ende der Resonanzschaltung 11 verbunden,
der gebildet ist aus der Spule L1 und dem Kondensator C1, durch
eine Reihenschaltung eines Widerstands R1 und der Dioden D1 und
D2.
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Der
Emitter von Transistor Q1 ist mit einer Reihenschaltung von Widerständen R2,
R3 und R4 verbunden und eine Abzweigung einer Verbindungsleitung
zwischen den Widerständen
R2 und R3 ist mit der Basis eines Transistors Q2 verbunden. Eine Stromspiegelschaltung,
die gebildet ist aus Transistoren Q3 und Q4 (PNP-Typ) ist mit dem
Kollektor des Transistors Q2 verbunden. Der Emitter des Transistors
Q3 ist mit einer Stromversorgung Vcc durch einen Widerstand R6 verbunden
und dessen Kollektor ist auf eine ähnliche Weise mit der Basis
des Transistors Q2 verbunden. Der Emitter des weiteren Transistors
Q4 ist mit der Spannungseinstellschaltung 26 über einen
Widerstand R7 verbunden und dessen Kollektor ist mit einem Rückkopplungsweg
der Resonanzschaltung 11 verbunden.
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Es
ist zu beachten, dass in diesem Beispiel ein Festwiderstand R8 an
einer Position angeschlossen ist, die der Empfindlichkeitseinstellschaltung 21 von 1 entspricht,
die in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 3440566 beschrieben ist, oder einem Empfindlichkeitseinstellungswiderstand
Re of 16, der sich zwischen dem Transistor
Q2 und dem Erdungspotential befindet.
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In
der obigen Konfiguration wird ein Signal der Resonanzschaltung 11 zu
der Basis des Transistor Q1 durch die Dioden D1 und D2 eingegeben
und anschließend
weiter zu der Basis des Transistors Q2 eingegeben. Eine Änderung
beim Signal der Resonanzschaltung 11 wird durch die Signalnachweisschaltung 12 extrahiert,
das gebildet ist aus dem Transistor Q1 und den Widerständen R2,
R3 und R4, und die Änderung
wird an die Nachweisschaltung 23 weitergegeben.
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Ein
Strom mit der gleichen Stärke
wie ein Strom, der in dem Transistor Q2 fließt, fließt in dem Transistor Q3 der
Stromspiegelschaltung. Solange andererseits ein Potential des Emitters
von Transistor Q4 gleich jenem des Emitters von Transistor Q3 ist,
ist die Spannungseinstellschaltung 26 damit verbunden;
daher wird eine in dem Transistor Q4 fließende Strommenge durch einen
Spannungsunterschied zwischen einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 und
dem Emitter gesteuert. Dies bedeutet, wenn ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
von dem D/A-Wandler 25 zunimmt, nimmt auch eine Spannungsdifferenz
zwischen einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 und
dem Emitter von Transistor Q4 zu, und es nimmt auch ein in dem Transistor
Q4 fließender
Strom zu.
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5 zeigt
ein zweites Beispiel des Schwingkreises 10. Die Hauptbestandteile
dieser Schaltung sind ähnlich
jenen von 4, aber die Spannungseinstellschaltung 26 und
der D/A-Wandler 25 sind mit dem Emitter von dem Transistor
Q2 durch den Widerstand R8 verbunden. Andererseits ist der Emitter
von Transistor Q4 mit der Stromversorgung Vcc auf eine ähnliche
Weise verbunden wie jene von dem Transistor Q3. Es ist zu beachten,
dass die weiteren Bestandteile der Konstitution mit den gleichen Symbolen
angegeben werden wie jene in 4 und daher
wird von deren Beschreibung abgesehen.
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Bei
dem zweiten Beispiel wird ein in dem Transistor Q2 fließender Kollektorstrom
durch eine Spannung über
beide Enden des Widerstands R8 gesteuert, d.h. eine Spannungsdifferenz
zwischen einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 und dem
Emitter von Transistor Q2. Da ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
von dem D/A-Wandler 25 größer wird, nimmt auch ein Kollektorstrom
von Transistor Q2 zu, und mit der Zunahme des Kollektorstroms steigt
daher auch ein Rückkopplungsstrom
von dem Transistor Q4.
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6 zeigt
ein drittes Beispiel des Schwingkreises 10. Die Reso nanzschaltung 11 des
Schwingkreises 10 ist aufgebaut durch Verbinden einer Reihenschaltung
von zwei Kondensatoren C1 und C2 und einer Spule L1 parallel zueinander.
Ein PNP-Transistor Q11 ist mit der Resonanzschaltung 11 verbunden.
Eine Rückkopplungsschaltung 13 ist gebildet
aus einer Stromspiegelschaltung, die den Transistor Q11 und einen
zweiten Transistor Q12 einschließt. Ein zwischen einem Anschlusspunkt
zwischen den Kondensatoren C1 und C2 und dem Emitter von Transistor
Q11 angeschlossener Widerstand R11 funktioniert als die Signalnachweisschaltung 12. Es
ist zu beachten, dass in diesem Beispiel die Nachweisschaltung 23 direkt
mit der Resonanzschaltung 11 verbunden ist.
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Der
Emitter von dem Transistor Q12 ist mit einem vorgeschriebenen Potential
V1 verbunden, das niedriger ist als die Stromversorgung Vcc und sein
Kollektor und seine Basis sind durch einen Widerstand R13 mit dem
Erdungspotential verbunden. Der Emitter von dem Transistor Q11 ist
mit der Spannungseinstellschaltung 26 durch einen Widerstand R12
verbunden.
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In
dem Schwingkreis 10 wird ein durch den Widerstand R11 extrahiertes
Signal zu dem Emitter von dem Transistor Q11 eingegeben und ein
Strom, der einer Änderung
bei dem Signal entspricht, wird von dem Transistor Q11 zurück zu der
Resonanzschaltung 11 geführt. Solange ein Potential
bei dem Emitter von dem Transistor Q11 gleich groß ist wie
jenes von dem Emitter von dem Transistor Q12, ändert sich eine Stromstärke unter
einem Einfluss der Ausgangsspannung der Spannungseinstellschaltung 26, da
der Emitter von dem Transistor Q11 damit verbunden ist. Dies bedeutet,
wenn ein Empfindlichkeitseinstellungssignal von dem D/A-Wandler 25 größer wird, wird
eine Spannungsdifferenz zwischen einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 und
dem Emitter von dem Transistor Q11 größer und damit wird auch ein
Rückkopplungsstrom
größer.
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7 zeigt
ein viertes Beispiel des Schwingkreises 10. Während die
Resonanzschaltung 11 von diesem Beispiel einen ähnlichen
Aufbau aufweist wie jene von 6, ist die
Signalnachweisschaltung 12 aufgebaut mit: Kondensatoren
C3 und C4; einem Operationsverstärker
OP1; einem pull-down-Widerstand R21; und weiteren. Die Rückkopplungsschaltung 13 ist
mit Transistoren Q21 und Q22 (NPN-Typ) aufgebaut, die eine Stromspiegelschaltung
bilden; Widerständen
R22, R23, R24, R25 und R26; und weiteren.
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Durch
einen Kondensator C3 wird in den Operationsverstärker OP1 ein Signal der Resonanzschaltung 11 eingegeben
und unter daran angelegter negativer Rückkopplung verstärkt. Die
verstärkte Ausgabe
wird nicht nur zu der Nachweisschaltung 23 durch einen
Kondensator C4 ausgegeben, sondern auch zu den Basen der Transistoren
Q21 und Q22 durch den Widerstand R23. Es ist zu beachten, dass ein
Widerstand R25 in einer Eingabeleitung zu den Basen bereitgestellt
ist.
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Der
Kollektor des Transistors Q22 ist mit der Stromversorgung Vcc durch
einen Widerstand R24 verbunden und dessen Emitter ist geerdet. Es
ist nicht nur der Kollektor von dem Transistor Q21 mit der Stromversorgung
Vcc verbunden, sondern es ist ein Verbindungsweg auf seiner Emitterseite
in zwei Wege aufgeteilt, von denen einer mit der Spannungseinstellschaltung 26 durch
einen Widerstand R26 verbunden ist. Die andere der Verzweigungen
dient als eine Rückkopplungsschaltung
zu der Resonanzschaltung 11, die den Widerstand R22 einschließt.
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In
dem Transistor Q21 fließt
ein Strom gemäß einer Änderung
bei dem Signal der Resonanzschaltung 11. Der Strom wird
von dem Emitter von dem Transistor Q21 zu der Resonanzschaltung 11 durch
den Widerstand R22 zurückgeführt. Wenn
bei dieser Konfiguration ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
von dem D/A-Wandler 25 größer wird, wird eine Spannungsdifferenz
zwischen einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 und
dem Emitter von dem Transistor Q21 größer und als ein Ergebnis davon
wird ein Rückkopplungsstrom
größer.
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8 zeigt
ein fünftes
Beispiel des Schwingkreises 10. Bei diesem Beispiel ist
die Resonanzschaltung 11, ähnlich wie bei jenen in dem
Beispiel von 4 und 5, mit der
Signalnachweisschaltung 12 verbunden, der einen Operationsverstärker OP2
einschließt.
Eine Stromspiegelschaltung, die gebildet ist aus NPN-Transistoren
Q31 und Q32, ist in der Rückkopplungsschaltung 13 bereitgestellt.
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Die
Signalnachweisschaltung 12 schließt ein: den Operationsverstärker OP2;
Widerstände R31
und R32; und einen Kondensator C5. Ein Signal von der Resonanzschaltung 11 wird
durch die Widerstände
R31 und R32 extrahiert und dann zu dem Operationsverstärker OP2
eingegeben. Eine verstärkte
Ausgabe des Operationsverstärkers
OP2 wird zu der Nachweisschaltung 23 und der Rückkopplungsschaltung 13 durch
den Kondensator C5 ausgegeben.
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Die
Basen von den Transistoren Q31 und Q32 und der Kollektor von dem
Transistor Q32 sind mit dem Erdungspotential durch den Widerstand
R35 verbunden. Der Emitter von dem Transistor Q32 ist mit einem
negativen Potential Vee verbunden. Der Kollektor des anderen Transistors
Q31 ist nicht nur mit der Resonanzschaltung 11 verbunden,
sondern es ist auch eine Verbindungsleitung auf der Emitterseite
in zwei Wege verzweigt und einer der Zweige ist mit dem Kondensator
C5 der Signalnachweisschaltung 12 durch einen Widerstand
R33 verbunden, während
der andere davon mit der Spannungseinstellschaltung 26 durch
einen Widerstand R34 verbunden ist.
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In
diesem Beispiel fließt
ein Strom von der Resonanzschaltung 11 in einer Richtung
zu der Spannungseinstellschaltung 26 durch den Transistor Q31.
Dies bedeutet, dass wenn sich eine Schwingungsamplitude auf der
negativen Seite befindet, ein Strom von der Resonanzschaltung 11 durch
den Transistor Q31 gezogen wird, wodurch eine Schwingungsamplitude
auf der negativen Seite größer wird, um
Energie der Reso nanzschaltung 11 zuzuführen. In diesem Fall wird ein
Rückkopplungsstrom
durch eine Spannungsdifferenz zwischen dem Emitter von dem Transistor
Q31 und einer Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 26 festgestellt.
-
Von
den fünf
Beispielschwingkreisen 10, erzeugt der Schwingkreis 10 mit
dem Aufbau der 4 oder 5 eine große Änderung
bei der Schwingungsamplitude während
sich ein Körper
zwischen einer von der Spule mit einem vorgeschriebenen Abstand
entfernten Position (vorübergehend
als Punkt A bezeichnet) und einem weiteren weiter von der Spule
entfernten Punkt in einer Rückwärts-Richtung bewegt
(vorübergehend
als Punkt B bezeichnet), während
keine Schwingung bei einer Position in der Vorwärts-Richtung von dem Punkt
A stattfindet und Schwingung an einer Position in der Rückwärts-Richtung
von dem Punkt B gesättigt
ist. Ein derartiger Schwingungszustand wird als "harte Schwingung" bezeichnet.
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Bei
dem Schwingkreis 10 mit der Konfiguration von einer der 6 bis 8 verändert sich
eine Schwingungsamplitude allmählich
in Abhängigkeit von
einem Abstand zwischen dem Körper
und der Spule bevor die Schwingungsamplitude nicht eine Stärke erreicht.
Ein derartiger Schwingungszustand wird als "weiche Schwingung" bezeichnet. Wenn einer der beiden Aufbauten
angewandt wird, kann das EIN/AUS-Signal
in einen EIN-Zustand versetzt werden, wenn Schwingung zu einem Zustand
wechselt, bei dem eine Schwingungsamplitude kleiner ist als ein
vorgeschriebener Schwellenwert, von einem Zustand, bei dem eine
Schwingungsamplitude größer als
ein vorgeschriebener Schwellenwert ist. In einem Fall, bei dem ein
Abstand eines Körper
gemessen werden soll, wird ein Schwingkreis 10 vom weichen Schwingungstyp
angewandt. In diesem Fall wird eine Tabelle, die aus in 9(1) gezeigten Kennlinien erzeugt wird,
in einem Speicher gespeichert und ein Abstand kann erhalten werden
durch Abgleichen einer für
eine einge stellte Empfindlichkeit eingestellten Kennlinie mit gemessenen
Werten der Schwingungsamplitude.
-
Gemäß dem Schwingkreis 10 mit
einem der in den 4 bis 8 gezeigten
Aufbau, kann ein Rückkopplungsstrom
zu der Resonanzschaltung 11 durch Verändern des Empfindlichkeitseinstellungssignals
von dem D/A-Wandler 25 eingestellt werden. Da ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
im wesentlichen ein digitales 8 bit Signal ist, das einen Empfindlichkeitseinstellungswert
angibt, kann eine an die Rückkopplungsschaltung 13 angelegte
Spannung durch eine vorgeschriebene Einheit zu jeder Zeit geändert werden,
durch Ändern
eines Empfindlichkeitseinstellungswerts um jeweils 1. Daher kann
eine Einstellung der Empfindlichkeit auf eine genauere und einfachere
Weise implementiert werden, als in einem Fall, bei dem eine Empfindlichkeitseinstellung
durch Umschalten zwischen Widerständen durchgeführt wird.
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9(1) ist eine graphische Darstellung,
die eine Beziehung zwischen einem Abstand von einer Spule zu einem
Körper
und einer Schwingungsamplitude zeigt und die graphische Darstellung
zeigt, dass sich eine Beziehung zwischen ihnen entsprechend dem
Empfindlichkeitseinstellungswert ändert. Es ist zu beachten,
dass in der graphischen Darstellung gezeigte Kurven (nachfolgend
als "Kennlinien" bezeichnet) in einem
Fall erhalten werden, bei dem der Schwingkreis 10 vom weichen
Schwingungstyp von einer der 6 bis 8 verwendet
wird. Ein Abstand auf der Abszisse ist ein normalisierter eines tatsächlichen
Abstands des Körpers,
der erhalten wird, indem man einem Nachweisabstand (ein durch einen
Hersteller als nachweisbar garantierter Nachweisabstand) einen Nominalwert
in Form eines numerischen Werts von 100% gibt.
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In
dem graphischen Darstellung zeigt eine Kennlinie P0 eine
Beziehung bei einem Empfindlichkeitseinstellungswert von 0 und eine
Kennlinie P255 zeigt eine Beziehung bei
dem maximalen Einstellungswert von 255. Kennlinien bei weiteren
Empfindlichkeitseinstellungswerten sind entlang einer Richtung von
der Kurve P0 zu der Kurve P255 (entlang
einer durch ein Pfeilsymbol F in der Figur gezeigten Richtung) in
der aufsteigenden Reihenfolge nach Empfindlichkeitseinstellungswert
angeordnet.
-
Gemäß der graphischen
Darstellung wird in dem Bereich eines Nachweisabstandes als einem Nominalwert
eine Schwingungsamplitude mit Vergrößerung des Empfindlichkeitseinstellungswerts
größer. Da
eine Schwingungsamplitude unter einem Einfluss interner Spannung
in der Schaltung gesättigt
ist, ist jedoch im Gegensatz dazu eine Empfindlichkeit verringert,
wenn eine Schwingungsamplitude einen Sättigungszustand durch Vergrößerung beim
Empfindlichkeitseinstellungswert erreicht.
-
Beispielsweise
kann in der graphischen Darstellung von 9(1) in
einem Fall, bei dem ein Abstand eines Körpers in einem Bereich von
dem Punkt A zu dem Punkt B auf der Abstandsachse gemessen wird,
eine Messpräzision
mit einer größeren Änderung
bei der Schwingungsamplitude relativ zu einem Abstand zwischen den
Punkten A und B angehoben werden (was als eine Steigung eines Dreiecks
in jeder Kurve als ein Muster gezeigt wird). Das bedeutet, die Steigung
einer jeden Kurve kann als ein Parameter erhalten werden, der eine
Empfindlichkeit angibt.
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9(2) ist eine graphische Darstellung,
die erhalten wird durch Auftragen von Empfindlichkeitswerten der
Kurven bezogen auf Schwingungsamplituden um den Punkt A. Wie in
der graphischen Darstellung gezeigt ist, wird, wenn eine Schwingungsamplitude
größer wird,
eine Empfindlichkeit größer, bis
eine Schwingungsamplitude einen Wert D erreicht, wohingegen wenn
eine Schwingungsamplitude weiter über den Wert D hinaus größer wird
und sich weiter einem Sättigungszustand
nähert,
eine Empfindlichkeit abnimmt. Eine Kennlinie entsprechend ei ner
Empfindlichkeitsspitze ändert
sich gemäß einem
Nachweisabstand.
-
Daher
wird durch Erhalten einer Kennlinie entsprechend einer Empfindlichkeitsspitze
für jeden Nachweisabstand
das Nachweisverarbeiten für
einen Körper
in Bezug auf Präzision
in den besten Zustand versetzt.
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10 zeigt
weitere Kennlinien in einem Fall, bei dem ein in einer der 3 und 4 gezeigter
Schwingkreis 10 vom harten Schwingungstyp verwendet wird.
Es ist zu beachten, dass auch in dieser Figur eine Kennlinie durch
P0 bei einem Empfindlichkeitseinstellungswert
von 0 angegeben wird und eine Kennlinie durch P255 bei
einem Einstellungswert von 255 angegeben wird. Kennlinien bei weiteren
Empfindlichkeitseinstellungswerten sind zwischen P0 und P255 angeordnet.
-
Während in
einem Fall eines solchen Schwingkreises 10 jede Kurve eine ähnliche
Steigung einer Änderung
bei der Schwingungsamplitude aufweist, bewegt sich ein Bereich,
in dem die Änderung
stattfindet, mit Vergrößerung des
Empfindlichkeitseinstellungswerts nach vorne. Daher erhält ein Anwender
vorab eine Kennlinie PX, derart, dass eine Position
eines Körpers,
den der Anwender nachzuweisen wünscht
(in der Figur ein Punkt C), in dem Bereich einer Änderung
bei der Schwingungsamplitude eingeschlossen ist, und ein Empfindlichkeitseinstellungswert
entsprechend der Kurve PX eingestellt ist, wodurch
es ermöglicht
wird, dass der Körper
stabil nachgewiesen wird.
-
Bei
einer Schwingungsamplitude des Schwingkreises 10 besteht,
wie in der nachfolgend beschriebenen 15 gezeigt
ist, eine Möglichkeit einer Änderung
aufgrund eines externen Faktors, wie beispielsweise einer Änderung
bei der Temperatur. In einem Fall, bei dem der Schwingkreis 10 eine
in 10 gezeigte Charakteristik aufweist, wird, wenn ein
Abstand zu dem Punkt C von der Spule größer ist als ein Nachweisabstand
eines Nominalwerts, daher die Aktion instabil und es entsteht die
Möglichkeit, dass
ein Körper
nicht korrekt nachgewiesen werden kann. Daher ist es notwendig,
dass der Punkt C als ein Punkt in einer Vorwärts-Richtung eingestellt wird, die
kleiner ist als der Nachweisabstand eines Nominalwerts.
-
In
einem Fall, bei dem der Schwingkreis 10 vom harten Schwingungstyp
in dem Näherungssensor
mit einem der Aufbauten der 1 bis 3 verwendet
wird, wird im Hinblick auf den obigen Punkt eine Empfindlichkeit
durch eine Prozedur eingestellt, die ein Anwender wie in der nachfolgend
beschriebenen 11 durchführt. Es ist zu beachten, dass
in 11 und 12 ein
Schritt als ST in der Beschreibung abgekürzt ist. In der nachfolgend
präsentierten Beschreibung
wird ST an Stelle eines Schritts in Übereinstimmung mit der obigen
Abkürzung
verwendet.
-
Die
Prozedur wird gestartet, nachdem der Kopfabschnitt 1 eines
Näherungssensors
an einer vorgeschriebenen Position angeordnet ist. Als erstes wird
in einem ersten ST1 ein Körper,
der ein Nachweisobjekt ist, bei einer Position angeordnet, die von dem
Kopfabschnitt 1 mit einem vorgeschriebenen Abstand beabstandet
ist. In ST2 wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert auf einen
Anfangswert von 0 eingestellt als Antwort auf Operationen, wie beispielsweise
eine Auswahl eines Empfindlichkeitseinstellungsmodus aus dem Menü der Einstellmodi.
-
In
einer solchen Situation wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert
vergrößert, bis
eine Ausgabe von dem Sensor bei einem Zustand ankommt (ein Zustand,
bei dem die "Anwesenheit
eines Körpers" nachgewiesen wird)
(ST3 und 4). Wenn sie sich in einem eingeschalteten Zustand befindet,
wird ein auf dem Anzeigeabschnitt 21 angezeigter Empfindlichkeitseinstellungswert
zu diesem Zeitpunkt überprüft. Wenn
der hier angezeigte numerische Wert kleiner ist als ein vorgeschriebener
unterer Grenzwert T1, wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert
in ST5 als "NEIN" festgestellt und
es wird in ST7 eine Verarbeitung durchgeführt, die den Körper in
Richtung auf den Kopfabschnitt 1 bewegt. Wenn der hier
angezeigte numerische Wert größer ist
als ein oberer vorgeschriebener Grenzwert T2, wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert
in ST6 als "NEIN" festgestellt und
es wird in ST8 eine Verarbeitung durchgeführt, die den Körper von
dem Kopfabschnitt 1 wegbewegt.
-
Nachdem
der Vorgang des Bewegens des Körpers
in Richtung auf den Kopfabschnitt 1 oder weg von dem Kopfabschnitt 1 durchgeführt ist,
kehrt der Prozess zu ST2 zurück
und Wiedereinstellvorgang und weitere werden durchgeführt, um
dadurch einen Empfindlichkeitseinstellungswert erneut einzustellen.
Wenn eine EIN-Ausgabe erhalten wird, wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert
bestätigt,
während
ein Empfindlichkeitseinstellungswert allmählich auf eine ähnliche
Weise wie oben beschrieben vergrößert wird.
-
Wenn
bei einer gegebenen Ausgabe ein Empfindlichkeitseinstellungswert
bei einem vorgeschriebenen Zeitpunkt einen Wert zwischen dem unteren
Grenzwert T1 und dem oberen Grenzwert T2 annimmt, sind die Feststellungen
in ST5 und ST6 beide "JA", was den Einstellvorgang
beendet.
-
Gemäß der obigen
Prozedur ordnet ein Anwender einen Körper an einer Position an,
die mit einem gewünschten
Abstand von dem Kopfabschnitt 1 entfernt ist und führt so lange
eine Empfindlichkeitseinstellung durch, bis das EIN/AUS-Signal von
einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand
wechselt. Im Verlauf der Operation entsteht durch Einstellen einer Empfindlichkeit
einer Kennlinie entsprechend dem Nachweisabstand eines Nominalwerts
auf die untere Grenze T1 für
den Körper
eine Notwendigkeit, sich in Vorwärts-Richtung
zu bewegen, da bei einem Empfindlichkeitseinstellungswert kleiner
als T1 ein EIN-Zustand einer Ausgabe in einem Fall erhalten wird,
bei dem eine gegenwärtige
Position des Körpers
weiter weg ist als der Nachweisabstand eines Nominalwerts. Daher
kann ein Nachweisabstand, der zu einem stabilen Nachweisen des Körpers in
der Lage ist, festgestellt werden und gleichzeitig kann eine für den Nachweisabstand
geeignete Empfindlichkeit eingestellt werden. Es ist zu beachten,
dass der obere Grenzwert T2 nur auf einen Wert eingestellt werden
muss, der für
den Zweck eines Anwenders geeignet ist und maximal 255 sein kann.
-
In
einem Fall, bei dem der Schwingkreis 10 vom weichen Schwingungstyp
verwendet wird, um einen Abstand eines Körpers zu messen, wird im allgemeinen
der maximale Abstand, den ein Anwender zu messen wünscht, als
ein Nachweisabstand eingestellt; daher wird wünschenswerter Weise eine Empfindlichkeit
eingestellt, während
der Nachweisabstand beibehalten bleibt. In einem Fall, bei dem eine Änderung
in einer Schwingungsamplitude in der Nähe eines eingestellten Nachweisabstands
klein ist oder sich eine Schwingungsamplitude nahe bei einem Sättigungszustand
befindet, wird die Nachweispräzision
instabil; daher ist es notwendig, einen Empfindlichkeitseinstellungswert
so auszuwählen, dass
es ermöglicht
wird, eine für
den Nachweisabstand geeignete Empfindlichkeit (eine Empfindlichkeit
in der Nähe
einer Spitze von 9(2)) zu erhalten.
-
Ein
allgemeiner Anwender ist jedoch mit einer in 9 gezeigten
Schwingungscharakteristik nicht vertraut. Insbesondere in einem
Fall, bei dem ein Anwender eine Empfindlichkeitseinstellung zum ersten
Mal durchführt,
besteht für
den Anwender eine große
Wahrscheinlichkeit, dass er absolut nicht einen Empfindlichkeitseinstellungswert
erfasst, der für
einen Nachweisabstand geeignet ist. Daher entsteht eine Notwendigkeit,
dass bei einem Einstellvorgang etwas Hilfe angeboten wird durch
einen zu verwendenden Index an Stelle eines Empfindlichkeitseinstellungswerts.
-
In
einem Fall, bei dem unter Berücksichtigung
des obigen Problems der Schwingkreis 10 vom weichen Schwingungstyp
in dem Näherungssensor mit
einem der Aufbauten von 1 bis 3 angewandt
wird, wird auf dem Anzeigeabschnitt 21 ein Ausgabewert
von dem A/D- Wandler 24 angezeigt, der
ein Wert einer Schwingungsamplitude ist. Eine Prozedur beim Einstellvorgang
ist in einem Ablauf implementiert, wie sie in 12 gezeigt
ist.
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In
der Prozedur von 12 führt eine Anwender ebenfalls
ein anfängliches
Einstellen eines Empfindlichkeiteinstellungswerts auf 0 durch, nachdem
der Anwender einen Körper
bei einer Position anordnet, die einem durch ihn oder sie wünschenswerter
Weise einzustellenden Abstand entspricht (ST11 und 12). Danach wird
ein Empfindlichkeitseinstellungswert eingestellt, so dass er größer wird,
bis eine Angabe einer Schwingungsamplitude einen vorgeschriebenen
Wert D erreicht (ST13 und 14). Es ist zu beachten, dass ein Wert
von D größer sein
muss als ein Schwellenwert zum Feststellen der Anwesenheit oder
Abwesenheit eines Körpers
und kleiner als eine Schwingungsamplitude in einem Sättigungszustand.
Wenn eine Schwingungsamplitude bei einer Position, die einem Nachweisabstand
entspricht, die irgend ein Wert sein kann, genommen wird, D ist,
entsteht die Notwendigkeit für
eine Schwingungsamplitude, eine große Änderung über Positionen vor oder hinter
dem Körper
zu zeigen. Im Hinblick auf einen solchen Punkt und einen Schwingungszustand
bei jedem Empfindlichkeitseinstellungswert ist es wünschenswert,
einen Wert von etwa 70% der Schwingungsamplitude in einem Sättigungszustand
als D einzustellen.
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Da
der Anwender gemäß der Prozedur
einen Empfindlichkeitseinstellungswert so einstellen kann, dass
eine Schwingungsamplitude einen für einen Nachweis geeigneten
Zustand einnimmt, kann der Anwender eine gute Empfindlichkeit unabhängig von einem
durch den Anwender eingestellten Nachweisabstand einstellen.
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Gemäß der in 11 und 12 gezeigten Prozeduren
kann ein Einstellvorgang durchgeführt werden, während ein
Index für
eine Einstellung auf dem Anzeigeabschnitt 21 angezeigt
wird. In einem Fall, bei dem mehrere Sensoren mit dem gleichen Verhalten
unter ähnlichen
Be dingungen verwendet werden, wird daher ebenfalls eine Einstellung
bei einem Sensor gemäß der Prozedur
durchgeführt,
und danach wird der Rest der Sensoren so eingestellt, dass sie den
gleichen Wert präsentieren
wie jenen, der am Ende der Einstellung des ersten Sensors präsentiert
wird, wodurch es ermöglicht
wird, dass eine Abweichung bei der Empfindlichkeit über die
Sensoren hinweg eliminiert wird, mit dem Ergebnis einer Messung
mit guter Präzision.
Es ist zu beachten, dass wenn in einem Fall mit Näherungssensoren vom
weichen Schwingungstyp eine Empfindlichkeitseinstellung bei einem
ersten Sensor gemäß der Prozedur
von 12 durchgeführt
wird und danach eine Anzeige zu einem Empfindlichkeitseinstellungswert wechselt,
eine ähnliche
Einstellung bei den restlichen Sensoren mit einem Empfindlichkeitseinstellungswert
als einen Index durchgeführt
werden kann.
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Die
Prozeduren von 11 und 12 werden
beide durch einen Anwender durchgeführt, während stattdessen eine CPU 20 eine
Größe einer Schwingungsamplitude
durch Aktualisieren eines Empfindlichkeiteinstellungswerts mit einer
Zunahme beim Wert jeweils einstellen kann. In diesem Fall muss der
Schwingkreis 10 vom harten Schwingungstyp, wenn er verwendet
wird, nur ein Aktualisieren eines Empfindlichkeiteinstellungswerts
durchzuführen,
bis eine Schwingungsamplitude einen Schwellenwert zum Nachweisen
eines Körpers
erreicht. Andererseits muss der Schwingkreis 10 vom weichen
Schwingungstyp, wenn er verwendet wird, nur ein Aktualisieren eines
Empfindlichkeiteinstellungswerts durchzuführen, bis eine Schwingungsamplitude
einen Wert von dem D erreicht.
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Falls
in einem Fall des Schwingkreises 10 von dem harten Schwingungstyp
ein Empfindlichkeitseinstellungswert, wenn eine Schwingungsamplitude
den Schwellenwert erreicht, kleiner wird als der untere Grenzwert
T1, ist es wünschenswert,
einen Fehlerkode auf dem Anzeigeabschnitt 20 anzuzeigen,
um dadurch den Anwender über
die Tatsache zu informieren.
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Da
gemäß dem in 1 gezeigten
Aufbau der Vorverstärkungsabschnitt 3 zusammen
mit dem Kopfabschnitt 1 den Nachweisabschnitt bildet, ist
es notwendig, dass der Verstärkungsabschnitt 2 bei
jedem Kopfabschnitt 1 bereitgestellt ist, während der Verstärkungsabschnitt 2 für mehreren
Arten von Kopfabschnitten gemeinsam sein kann. In diesem Fall kann
der Verstärkungsabschnitt 2 optimale
Empfindlichkeiten einstellen, die an die Charakteristika der entsprechenden
Kopfabschnitte 1 angepasst sind.
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13(1) stellt drei Kopfabschnitte 1 exemplarisch
dar (die zur Erleichterung der Beschreibung mit Kopf A, Kopf B und
Kopf C angegeben werden), die unterschiedliche Beziehungen zwischen
einer Schwingungsamplitude und einem Abstand aufweisen. 13(2) zeigt eine Ergebnis einer Einstellung mittels
eines konventionellen Verfahrens, bei dem ein Widerstandswert für jede der
Kennlinien von 13(1) geändert wird,
und 13(3) zeigt ein Ergebnis einer
Einstellung mit einem auf diese Kennlinien angewandten Empfindlichkeitseinstellungswert von
diesem Beispiel.
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In
einem Fall einer Einstellung durch Umschalten zwischen Stellwiderständen zur
Empfindlichkeitseinstellung hat ein Anwender die Schwierigkeit,
eine korrekte Betätigungsmenge
eines Reglers zu erfassen. Als eine Ergebnis sind Änderungen
bei der Schwingungshöhe
nach der Einstellung, wie sie in 13(2) gezeigt
sind, bei den jeweiligen Kopfabschnitten 1 unterschiedlich,
was zu dem Problem von großer
Abweichung bei der eingestellten Empfindlichkeit zwischen den Abschnitten
führt.
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Im
Gegensatz dazu kann ein Näherungssensor
von diesem Beispiel, wie oben beschrieben ist, einen Empfindlichkeitseinstellungswert
einstellen, während
ein numerischer Wert angezeigt wird, der eine Schwingungsamplitude
angibt. Daher kann durch Einstellen eines Empfindlichkeiteinstellungswerts
bei jedem der Kopfabschnitte, um so eine Differenz bei der Schwingungsamplitude
zwischen oder unter den Kopfabschnitten zu reduzieren, eine Abweichung
bei der Empfindlichkeit über
die Kopfabschnitte hinweg geringer sein.
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Da
gemäß einem
Näherungssensor
mit dem Aufbau von 3 ein Wert eines Rückkopplungsstroms
durch eine CPU 20 festgestellt werden kann, kann eine detailliertere
Steuerung durchgeführt
werden, um so einer Installationsumgebung (orig.: installment environment)
eines Sensors zu entsprechen oder dem Verwendungszweck eines Sensors.
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14 zeigt
eine Konfiguration, die geeignet ist zum Steuern einer Schwingungsamplitude
in Abhängigkeit
einer Änderung
der Umgebungstemperatur eines Sensors. Da ein Hauptteil der Konfiguration von 14 der
in 3 gezeigten ähnlich
ist, sind die gleichen Symbole wie in 3 angebracht
und es wird von einer detaillierten Beschreibung davon abgesehen.
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Das
Beispiel von 14 schließt ein: Temperatursensoren 61 und 62,
die bei dem Kopfabschnitt 1 (hier nicht gezeigt) bzw. dem
Verstärkungsabschnitt 2 bereitgestellt
sind, und der Verstärkungsabschnitt 2 schließt ein:
einen Eingabeabschnitt 29 zum Eingeben von durch die Temperatursensoren 61 und 62 gemessenen
Werten zur CPU 20. Ein an der CPU 20 angebrachter
Speicher weist eine Korrekturtabelle auf, die in dem Speicher inkorporiert
ist, zum Korrigieren eines Empfindlichkeiteinstellungswerts beruhend
auf einer Temperatur. In der Korrekturtabelle werden Temperaturwerte
in mehrere Abschnitte unterteilt und Korrekturwerte für einen
Empfindlichkeitseinstellungswert werden mit den entsprechenden Abschnitten
davon in Beziehung gesetzt.
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Ein
Temperatursensor kann bei dem Kopfabschnitt 1 oder dem
Verstärkungsabschnitt 2 bereitgestellt
sein. Insbesondere in einem Fall, bei dem der Kopfabschnitt 1 an
einer Stelle angeordnet ist, bei dem eine Temperaturänderung
groß ist,
ist es wünschenswert,
einen Tempera tursensor auf der Kopfabschnittseite 1 bereitzustellen.
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15(1) und 15(2) zeigen
ein Prinzip einer Korrektur, bei der Temperaturinformation beruhend auf
einer Beziehung zwischen einem Abstand und einer Schwingungsamplitude
bei Umgebungstemperaturen von 25, 60 und–10°C verwendet wird.
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15(1) sind Kennlinien vor Korrektur in Bezug
auf Temperaturen. Aus den Kurven ist ersichtlich, dass, wenn eine
Umgebungstemperatur größer wird,
eine Schwingungsamplitude größer wird,
während
wenn eine Umgebungstemperatur niedriger wird, eine Schwingungsamplitude
kleiner wird.
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15(2) zeigt ein Beispiel, bei dem Korrektur
durchgeführt
ist, so dass eine Kennlinie bei 60°C und eine Kennlinie bei –10°C mit einer
Kennlinie bei 25°C übereinstimmen.
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CPU 20 korrigiert
einen vom dem Betätigungsabschnitt 22 eingegebenen
Empfindlichkeitseinstellungswert beruhend auf einem gemessenen Temperaturwert
nach dem obigen Prinzip und gibt einen Wert nach der Korrektur als
ein Empfindlichkeitseinstellungssignal aus. Es ist zu beachten,
dass ein Korrekturwert, der notwendig ist für die Korrektur, aus der Korrekturtabelle
des Speichers ausgelesen wird.
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Beispielsweise
wird eine vorgeschriebene Temperatur (beispielsweise 25°C) als eine übliche Temperatur
vorab eingestellt, und wenn durch die Temperatursensoren 61 und 62 festgestellte
Temperaturen höher
sind als die übliche
Temperatur, wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert auf einen
Wert korrigiert, der kleiner ist als ein Eingabewert, um dadurch
eine Schwingungsamplitude zu verkleinern. Wenn durch die Temperatursensoren 61 und 62 festgestellte
Temperaturen andererseits niedriger sind als die übliche Temperatur,
wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert auf einen Wert korrigiert,
der größer ist
als ein Eingabewert, um dadurch eine Schwingungsamplitude zu vergrößern.
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16(1) bis 16(3) zeigen
ein Beispiel, bei dem das Empfind lichkeitseinstellungssignal zum Steuern
in einem Fall verwendet wird, bei dem mehrere Näherungssensoren in Nachbarschaft
miteinander oder zueinander verwendet werden.
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In
einem Fall, bei dem mehrere Näherungssensoren
nahe beieinander oder zueinander angeordnet sind, wurde konventioneller
Weise zwischen den Sensoren umgeschaltet und so gesteuert, dass sie
alternierend in Schwingung versetzt wurden, um eine gegenseitige
Interferenz zwischen oder unter Sensoren zu vermeiden. 16(1) ist ein konkretes Beispiel und drei
Sensoren A, B und C werden in einer regelmäßigen Reihenfolge über die
gleiche Zeitdauer in Schwingungen versetzt. Es ist zu beachten, dass
ein Umschalten zwischen der Schwingung von Sensoren durch ein Steuerungssignal
von einer externen Hosteinrichtung oder durch gegenseitige Kommunikation
zwischen Sensoren gesteuert werden kann.
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Durch
die angewandte Steuerung kann ein Sensor eine Verarbeitung zum Nachweisen
eines Körpers
durchführen,
ohne dass er einen Einfluss von einer Aktion von einem anderen Sensor
empfängt.
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Da
bei einer konventionellen Steuerung jedoch kein Signal mit einer
ausreichenden Größe an der
Vorderflanke der Schwingung ausgegeben wird, wie in 16(2) gezeigt
ist, wird eine lange Zeit T benötigt,
bis die Schwingung stabilisiert ist, wodurch die Möglichkeit
besteht, dass während
der Zeit T ein Einfluss einer Störung
empfangen wird.
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Im
Gegensatz dazu wird in dem Näherungssensor
mit der Konfiguration von 3 ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
an der Vorderflanke der Schwingung, wie in 16(3) gezeigt
ist, größer als ein
wesentlicher eingestellter Wert und danach wird eine Steuerung derart
durchgeführt,
dass das Empfindlichkeitseinstellungssignal wieder auf den wesentlichen
Wert eingestellt wird. Mit einer solchen angewandten Konfiguration
kann die Zeit T, bis zu der die Schwingung stabilisiert ist, stark
reduziert werden, wodurch ermöglicht
wird, dass ein stabiler Nachweis realisiert wird.
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Die
obige Beschreibung wurde als ein Beispiel mit einem Näherungssensor
von einem Typ präsentiert,
der eine Schwingungsamplitude nachweist, die Erfindung kann aber
auch bei einem Näherungssensor
von einem Typ angewandt werden, der eine Frequenz nachweist. In 17 ist
eine Beispielsanwendung davon gezeigt.
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In
einem Näherungssensor
dieses Beispiels ist der Schwingkreis 10 von der Konfiguration,
die ähnlich
jener in 3 ist, bei der bei dem Verstärkungsabschnitt 2 ein
Frequenzmesser 201 anstelle der Feststellungsschaltung 23 und
dem A/D-Wandler 24 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel
wird ein Empfindlichkeitseinstellungssignal von dem D/A-Wandler 25 vergrößert oder
verkleinert, um dadurch die Größe eines
Rückkopplungsstroms
zu vergrößern oder
zu verkleinern, wodurch es ermöglicht
wird, dass eine Schwingungsfrequenz eingestellt wird.
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Auch
bei diesem Beispiel wird ein Empfindlichkeitseinstellungswert von
dem Betätigungsabschnitt 22 eingegeben,
wodurch es ermöglicht
wird, dass eine an den Eingabewert angepasste Empfindlichkeit eingestellt
wird. Daneben wird auch bei diesem Beispiel ein Empfindlichkeitseinstellungswert eingestellt,
bis eine Anzeige auf dem Frequenzmesser 201 einen vorgeschriebenen
Wert angibt, wodurch es ermöglicht
wird, dass eine für
den Nachweis eines Körpers
geeignete Empfindlichkeit eingestellt wird.
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18 zeigt
ein weiteres Beispiel eines Näherungssensors
vom Schwingungsnachweistyp. Es ist zu beachten, dass auch der Näherungssensor
von diesem Beispiel eine Hauptkonfiguration ähnlich jener von 3 aufweist,
wohingegen eine detaillierte Beziehung zwischen Teilen des Aufbaus
und der Stromversorgungsschaltung 28 gezeigt wird.
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In
dem Näherungssensor
dieses Beispiels ist ein Regler, der einen Stellwiderstand Re einschließt, als
der Betätigungsabschnitt 22 an
Stelle des Aufbaus von 2 inkorporiert. Der Stellwiderstand
Re ist an einem seiner Enden mit dem Erdungspotential verbunden,
während
er mit einem positiven Potential V durch einen Widerstand R41 an
seinem anderen Ende verbunden ist. Ein A/D-Wandler 202 ist
mit einer Anschlussstelle auf einer Verbindungsleitung zwischen
dem Stellwiderstand Re und dem Widerstand R41 verbunden. Der A/D-Wandler 202 ist
mit der CPU 20 auf eine ähnliche Weise verbunden, wie jener
des A/D-Wandlers 24 auf der Seite der Nachweisschaltung 23.
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Der
A/D-Wandler 202 weist ein Potential zwischen dem Stellwiderstand
Re und dem Widerstand R41 nach. CPU 20 erfasst das Nachweispotential
als eine Betriebsgröße des Reglers,
um das Potential in einen vorgeschriebenen numerischen Wert umzuwandeln
und um den Wert auf dem Anzeigeabschnitt 21 zu präsentieren.
Gleichzeitig gibt die CPU 20 den zu dem Anzeigeabschnitt 21 ausgegebenen
numerischen Wert zu dem D/A-Wandler 25 als ein Empfindlichkeitseinstellungssignal
aus.
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Da
bei der angewandten Konfiguration ein Maß an Drehung beim Regler als
ein numerischer Wert erhalten werden kann, der einem Anwender klar gezeigt
wird, kann eine Abweichung bei der Einstellung eliminiert werden.
Ein Fückkopplungsstrom kann
in vorgeschriebenen Einheiten eingestellt werden unter Verwenden
eines Empfindlichkeitseinstellungssignals in einer digitale Größe.
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19 wird
erhalten durch Verändern
der Konfiguration von 18 und gemeinsame Bestandteile
bei der Konfiguration sind mit ähnlichen
Symbolen wie jene in 18 versehen. In dem Näherungssensor
dieses Beispiels ist nicht nur der mit der Nachweisschaltung 23 verbundene
A/D-Wandler 24 durch eine Signalverarbeitungsschaltung 203 ersetzt,
sondern die Signalverarbeitungsschaltung 203 ist direkt mit
der Ausgabeschaltung 27 verbunden. Die Signalverarbeitungsschaltung 203 schließt einen
Komparator ein, vergleicht das nachgewiesene Signal mit einem vorgeschriebenen
Schwellenwert und gibt ein EIN/AUS-Signal, das ein Ergebnis des
Vergleichs angibt, zu der Ausgabeschaltung 27 aus.
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Mit
der angewandten Konfiguration kann die Anwesenheit oder Abwesenheit
ohne Verwenden einer CPU 20 festgestellt werden, wodurch
es ermöglicht
ist, dass eine Antwort eines Näherungssensors rascher
ist.
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Es
ist zu beachten, dass obwohl in den Beispielen eine an die Rückkopplungsschaltung 13 des Schwingkreises 10 angelegte
Spannung eingestellt wird, um dadurch einen Rückkopplungsstrom einzustellen,
stattdessen eine Stromsteuerung durchführende Schaltung oder IC verwendet
werden kann, um dadurch einen Rückkopplungsstrom
des Schwingkreises 10 zu einzustellen. In dem letzteren
Fall kann eine Strommenge gemäß einem
Wert eines Empfindlichkeitseinstellungssignals von der CPU 20 gesteuert
werden.