DE1966213A1

DE1966213A1 - Elektronischer beruehrungslos arbeitender Abstandsindikator

Info

Publication number: DE1966213A1
Application number: DE19691966213
Authority: DE
Inventors: Robert Buck
Original assignee: Ifm & Co KG GmbH
Current assignee: Ifm & Co KG GmbH
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1969-10-10
Publication date: 1972-08-03
Also published as: DE1966213C3; DE1966213B2

Description

Elektronischer, berUhrungslos arbeitender Abstandsindikator Die Erfindung betrifft einen elektronischen, berührungslos arbeitenden Abstands indikator mit einem von außen durch ein Metallteil, dessen Abstand bestimmt werden soll, bedämpfbaren Oszillator. Solche Abstandsindikatoren, die in Form von Schaltgeräten nur die dualen Aussagen vorgegebener Abstand noch nicht erreicht" oder vorgegebener Abstand erreicht" in der Weise machen können, als sie in einem Fall geschlossen, im anderen Fall geöffnet sind -oder umgekehrt -, werden als kontaktlose Schaltgeräte in zunehmenden Maße anstelle von mechanisch betätigten, kontaktbehafteten Schaltgeräten in elektrischen Meß-, Steuer- und $Regelkreisen verwendet. Solanlga bei den bekannten zuvor beschriebenen, also digital arbeitenden Abstandsindikatoren das Metallteil, dessen Abstand überwacht bzw. bestimmt werden soll, den vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, gilt für den Oszillator K . V > 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d.h. der Oszilator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillator zu einer Verringerungs# des Verstärkungsfaktor V, wobei K . V < 1 wird, d.h. der Oszillator schwingt nicht mehr, Abhängig von den unterschliedlichen Zuständen des Oszillators wird, zumeist über Kippverstärker, ein elektronischer Schalter, z.B. ein Transistor oder ein Thyristor, betätigt.
Die beschriebenen Abstandsindikatoren können naturgemäß, nämlich wesen der digitalen Arbeitsweise, nur in Zweipunkt-Regelkreisen, also in instetigen Regelkreisen, dagegen nicht in stetigen Regelkreisen verwendet werden; gerade stetige Regelkreise aber überwiegen, so daß es wünschenswert wäre, wenn die beschriebenen Abstandsindikatoren die sich im übrigen in der Praxis bereits vielfach bewährt haben, auch in stetigen Regelkreisen eingesetzt werden könnten.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie Abstandsindikatoren der eingangs beschriebenen Art auszugestalten sind, damit diese nicht nur eine der dualen Aussagen "vorgegebener Abstand noch nicht erreicht" oder "vorgegebener Abstand erreicht" machen können, sondern den Abstand eines Metallteis stetig messen können, d..h, anzugeben, wie die bekannten digitalarbeitenden Abstandsindikatoren in analogarbeitende Abstandsindikatoren umgewandelt werden können.
Der erfindungsgemäßen elektronische, berührungslos arbeitende Abstandsindikator, bei dem diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Oszillatorspannung in der Weise auf den Oszillator gegengekoppelt ist, daß trotz zunehmender Beämpfung des Oszillator eine Verstärkung und damit die Oszillatorspannung annährend konstant gehalten wird, wobei die gleichgerichtete Oszillatorspannung ein Maß für den zu bestimmenden Abstand ist. Während also bei den bekannten Abstandsindikatoren der eingangs beschriebenen Art im Rahmes#n ihrer Funktion die unterschiedlichen Zustände "Oszillator schwingt" und "Oszillator schwingt nicht" das Kriterium für die Aussage des Abstandsindikators ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Abstandsindikator der Zustand "Oszillator schwingt" stets aufrechterhalten, was dadurch erreicht wird, daß durch die Gegenkopplung der gleichgerichteten Oszillatorspannung die bei steigender Bedämpfung zunächst kleiner werdende Verstärkung des Oszillators und damit kleiner werdende Oszillatorspannung gleichsam geregelt wird, nämlich annähernd konstant gehalten wird; gleichwohl ist die gleichgerichtete und gegengekoppelte Oszillatorspannung ein Maß für den zu bestimmende Abstand des Metallteils, was an einer bevorzugten Ausführungsform mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor innerhalb des Oszillators, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Emitterwiderstand des Transistor die Kanalstrecke eines Feldeffekttransistors parallel geschaltet ist und die gleichgerichtete Oszillatorspannung auf das Gitter des Feldeffekttransistors geschaltet ist, besonders anschaulich erläutert werden kann.
Tatsächlich läßt sich bei dieser Ausführungsform nämlich der Oszillator als Regelstrecke, der Feldeffekttransistor als P-Regler, die Verstärcung des Oszillators bzw. die Oszillatorspannung als Regelgröße, der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors als Stellgröße und die Bedämpfung, d.h. der zu bestimmende Abstand, als Stoörgröße auffassen. Da der Feldeffekttransistor als P-Regler daß Einwirken der Störgröße, also des zu bestimmenden Abstandes, nicht vollständig ausregeln kann - bleibende Regelabweichung beim Einsatz eines P-Reglers -, ist die bleibende Regelabweichung, letztlich also die gleichgerichtete und gegengekoppelte Oszillatorspannung, ein Maß fUr den zu betimmenden Abstand.
die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß durch eine einfache Maßnahme der bekannte digital arbeitende Abstandsindikator zu einem anabg arbeitenden Abstandsindikator umfunktioniert worden ist> so daß der erfindungsgemäße Abstandsindikator z.B. auch in stetigen Regelkreisen und in echten Meßkreisen eingesetzt werden kann. Weiter ist von Vorteil, daß die Ausgangsgröße des erfindungsgemößen Abstandsindikators, also die gleichgerichtete Oszillatorspannung, innerhalb eines bestimmten Bereiches praktisch ddie mehr abhängig ist von dem zu bestimmende Abstand.
xl folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichungs näher erlliutert; die einzige Figur zeigt das Schaltbild einer gleichstrombetriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abstandsindikators.
Der in der Figur dargestellte elektronische Abstandsindikator 1 arbeitet berührungslos, d.hw bestimmt den Abstand eines in der Figur nicht dargestellten Metallteils, ohne daß das Metallteil mit dem Abstandsindikator 1 mecanisch in Kontakt kommt.
Der erfindingsgemäße Abstandsindikator 1 weist einen Oszillator 2 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nach bevorzugter Lehre der Erfindung mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 3 arbeitet.
Im Kollektorkreis des Transistors 3 liegt ein Parallelschwingkreis 4 aus Schwingkreisinduktivität 5 und Schwingkreiskapazität 6, im Emitterkreis des Transistors 3 liegt ein Emitterwiderstand 7 und im Basiskreis des Transistors 3 ist eine Rückkopplungsinduktivität 8 vorgesehen, die einerseit an die Basis des Transistors 3, andererseits an die Verbindungsstelle zweier Widerstände 9,10, die einen Spannungsteiler 11 bilden, angeschlossen ist.
Parallel zum Widerstand 10 liegt ein Überbrückungskondensator 12. Die Oszillatorspannung wird an Kollektor des Transistors 3 über einen Kopplungskondensator 13 abgegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Transistors 14 gleichgerichtet und durch einen nachfolgende, als Emitter-Folger geschalteten Transistor 15, in dessen Emitterkreis ein Ladekondensator 16 liegt, geglättet.
Außerdem sind noch eine Diode 17 und ein Widerstand 18 vorgesehen.
$Erfindungsgemäß ist die gleichgerichtete Oszillator-Spannung in der Weise auf den Oszillator 2 gegengekoppelt, daß trotz zunehmender Bedämpfung des Oszillator 2 seine Verstärkung und damit die Oszillatorspannung annährend konstant gehalten wird, wobei die gleichgerichtete Oszillatospannung ein Maß für den zu bestimmenden Abstand sit. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dazu dem Emitterwiderstand 7 des Transistors 3 die Kanalstrecke eines Feldeffekttransistors 19 parallel geschaltet und ist die gleichgerichtete Oszillatorspannung auf das Gitter des Feldeffekttransistors 19 geschaltet. Über einen Widerstand 2O wird die gleichgeriohtete Oszillatorspannung als Naß fUr den zu bestimmenden Abstabd abgegriffen.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Abstandsindikators 1. läßt sich wie folgt erläutern: Bei der dargestellten Ausführungsform läßt sich der Oszillator 2 als Regelstrcke, der Feldeffekttransistor 19 als P-Regler, die Verstärkung des Oszillators 2 bzw. die Oszillatorspannung als Regelgröße, der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors als Stellgröße und die Bedämpfung, d.h. der zu bestimmende Abstand, als Störgröße auffasen. Da der Feldeffekttransistor 19 als P-Regler das Einwirken der Strörgröße, also den zu bestimmenden Abstand, nicht vollständig ausregeln kann -bleibende REgelabweichung beim Einsatz eines P-Reglers -, ist die bleibende Regelabweichung, also die gleichgerichtete Oszillatorspannung, ein Maß für den zu bestimmenden Abstand.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Elektronischer, berührungslos arbeitender Abstandsindikator mit einem von außen ein Metallteil, dessen Abstand bestimmt werden soll, bedämpfbaren Oszillator, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die gleichgerichtete Oszillatorspannung in der Weise auf den Oszillator (2) gegenkoppelt ist, daß trotz zunehmender Bedämpfung des Oszillators (2) seine Verstärkung und damit die Oszillatorspannung annährend konstant gehalten wird, wobei die gleichgerichtete Oszillatorspannung ein Maß für den zu bestimmenden Abstand ist.

2. Elektronischer Abstandsindikator nach Anspruch 1 in der Ausführungsform mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor innerhalb des Oszilators, dadurch gekennzeichnet, daÇ dem Emitterwiderstand (7) des Transistors (3) die Kanaistrecke eines Feldeffekttransistors (19) parallelgeschaltet ist und die gleichgerichtet Oszillatorspannung auf das Gitter des Feldeffekttransistors (19) geschaltet ist.

L e e r s e i t e