DE2645653C3

DE2645653C3 - Electrical circuit arrangement for indicating the presence and / or a predetermined distance of a body from a sensing element

Info

Publication number: DE2645653C3
Application number: DE19762645653
Authority: DE
Inventors: John Paoli Okla. Fajt
Original assignee: G-L CORP NORTHFIELD ILL US
Current assignee: G-L CORP NORTHFIELD ILL US
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1982-08-26
Also published as: GB1547435A; DE2645653A1; JPS52132862A; DE2645653B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltungsanordnung zum Anzeigen des Vorhandenseins und/oder eines bestimmten Abstandes eines Körpers von einem Fühlglied mit einer zwei Elektroden aufweisenden Gasentladungsröhre, die derart an eine Gleichspannungsquelle und an einen Impulsgenerator gelegt ist, daß sie im Anzeigefall stromdurchflossen ist.The invention relates to an electrical circuit arrangement for indicating the presence and / or a certain distance of a body from a sensing element with two electrodes having gas discharge tube, which is connected to a DC voltage source and to a pulse generator is placed that it has current flowing through it in the display case.

Gasentladungsröhren wurden bisher in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet. In Using and Understandig MINIATURE NEON LAMPS, William G. Miller, Howard W. Sams and Company, Inc., Indianapolis, Indiana sind derartige Anwendungen beschrieben und dargestellt. Derartige Gasentladungsröhren werden bisher z. B. für kapazitive Abtastschaltungen verwendet.Gas discharge tubes have heretofore been used in various fields. In Using and Understanding MINIATURE NEON LAMPS, William G. Miller, Howard W. Sams and Company, Inc., Indianapolis, Indiana, such uses are described and illustrated. Such gas discharge tubes are currently z. B. used for capacitive sampling circuits.

Eine elektrische Schaltungsanordnung gemäß der eingangs genannten Gattung ist in der US 29 25 539 veröffentlicht. Als zu detektrierender Körper kommt dabei etwa eine Flüssigkeit in Betracht, während das Fühlglied aus einem mit einer Röhre zusammenwirkenden Kondensator besteht.An electrical circuit arrangement according to the type mentioned at the beginning is shown in US Pat. No. 2,925,539 released. A liquid can be considered as the body to be detected, while the The sensing element consists of a condenser interacting with a tube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß mit geringem Aufwand und wenigen Teilen das Vorhandensein und/oder der Abstand eines Körpers von einem Fühlglied ermittelt werden kann.The invention is based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning design so that with little effort and few parts the presence and / or the Distance of a body from a feeler element can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung das Fühlglied durch die Gasentladungsröhre gebildet wird. An die Stelle eines mit einer Röhre zusammenarbeitenden Kondensators gemäß der US 29 25 539 tritt also bei der Erfindung die Gasentladungsröhre.According to the invention, this object is achieved in that, in a circuit arrangement, the initially named genus the sensing element is formed by the gas discharge tube. Instead of one with one Tube cooperating capacitor according to US 29 25 539 thus occurs in the invention Gas discharge tube.

Bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann zur Lieferung von Anzeigesignalen zunächst an den Elektroden eine Spannung angelegt werden, die niedriger als eine vorbestimmte Durchschlagspannung ist, bei der das Inertgas zwischen den Elektroden ionisiert und demzufolge ein Stromfluß durch die Gasentladungsröhre erzeugt wird, und mindestens gleich einer vorbestimmten Haltespannung ist, bei der das Gas ionisiert bleibt, worauf um die Gasentladungsröhre ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dessen Feldstärke geringer als ein vorbestimmtes Ionisationsniveau ist, bei dem das Gas ionisiert wird, aber ausreichend hoch ist, um das Gas zu ionisieren, wenn sich der elektromagnetisch wirksame Körper innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von der Gasentladungsröhre befindet, wobei Strom durch die Gasentladungsröhre fließt und die Anwesenheit des Körpers anzeigt. Wird die Gasentladungsröhre durch mehrere Kalt-Kathoden-Dioden gebildet, von denen jede zwei Elektroden und zwischen diesen ein Inertgas aufweist, so wird zur Anzeige der Anwesenheit eines Körpers zunächst an den Elektroden einer jeden Diode eine Spannung angelegt, die niedriger ist als eine vorbestimmte Durchschlagspannung, bei der jede Diode ionisiert und ein entsprechender Strom durchfließen wird, und die mindestens so hoch wie eine vorbestimmte Halte-Spannung ist, bei der das Gas ionisiert bleibt, worauf um jede Diode ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dessen Feldstärke geringer als ein vorbestimmtes Ionisationsniveau ist, bei dem das Gas der einzelnen Dioden ionisiert wird, aber ausreichend hoch ist, um das Gas zu ionisieren, wenn sich der ⁴S elektromagnetische wirksame Körper innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von der entsprechenden Diode befindet, wobei Strom durch die entsprechende Diode fließt und die Anwesenheit des Körpers anzeigt.In a circuit arrangement according to the invention, a voltage can first be applied to the electrodes for supplying display signals which is lower than a predetermined breakdown voltage at which the inert gas ionizes between the electrodes and consequently a current flow is generated through the gas discharge tube, and at least equal to one is predetermined withstand voltage at which the gas remains ionized, whereupon an electromagnetic field is generated around the gas discharge tube, the field strength of which is less than a predetermined ionization level at which the gas is ionized, but is high enough to ionize the gas when the electromagnetically effective body is within a predetermined distance from the gas discharge tube, current flowing through the gas discharge tube and indicating the presence of the body. If the gas discharge tube is formed by several cold cathode diodes, each of which has two electrodes and an inert gas between them, a voltage that is lower than a predetermined breakdown voltage is first applied to the electrodes of each diode to indicate the presence of a body , in which each diode is ionized and a corresponding current flows through it, and which is at least as high as a predetermined holding voltage at which the gas remains ionized, whereupon an electromagnetic field is generated around each diode, the field strength of which is less than a predetermined ionization level in which the gas of the individual diodes is ionized but is sufficiently high to ionize the gas when the ⁴ S electromagnetic effective body is within a predetermined distance from the corresponding diode, current flowing through the corresponding diode and the Indicates the presence of the body.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist fertigungstechnisch einfach darzustellen und wirtschaftlich im Betrieb.The circuit arrangement according to the invention is easy to produce in terms of production engineering and is economical operational.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Insbesondere soll die Dauer der vom Impulsgenerator erzeugten Impulse vorzugsweise zwischen 25 μsek und 20 msek liegen, ihre Amplitude hingegen zwischen 1500 Volt und 10 Kvolt, während es überdies vorteilhaft ist, zwischen der Gleichspannungsquelle und einer der Elektroden einen Widerstand anzuordnen.In particular, the duration of the pulses generated by the pulse generator should preferably be between 25 microseconds and 20 msec, their amplitude, however, between 1500 volts and 10 Kvolt, while it is also advantageous is to arrange a resistor between the DC voltage source and one of the electrodes.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are explained with the aid of the drawing. It shows

F i g. 1 eine Blockschaltung einer Schaltungsanordnung in Form eines Abstandsmeßfühlers undF i g. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement in the form of a distance sensor and

F i g. 2 bis 4 je ein Ausführungsbeispiel zu F i g. 1.F i g. 2 to 4 each have an exemplary embodiment for FIG. 1.

Insbesondere in F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 generell eine elektrische Schaltungsanordnung bezeichnet, die zur Anzeige eines Körpers dient und nachfolgend mit Abstandsmeßfühler bezeichnet wird.In particular in FIG. 1, the reference numeral 10 generally denotes an electrical circuit arrangement, which is used to display a body and is referred to below as a distance sensor.

Der Abstandsmeßfühler 10 hat eine als kalte Kathoden-Diode 12 ausgebildete Gasentladungsröhre, eine Gleichspannungsquelle 14 und einen Erreger bzw. Impulsgenerator Ϊ6. Die Diode 12 hat zwei Elektroden 18 und 20, zwischen denen sich ein Inertgas 22 befindet. Das Gas 22, das Neon, Helium, Argon, Xenon oder Krypton sein kann, wirkt in der üblichen Weise, indem es einen Stromfluß durch die Diode zwischen den Elektroden bewirkt, wenn das Gas ionisiert ist Es ist bekannt, daß die Ionisation des Gases stattfindet, wenn die an die Elektroden 18 und 20 angelegte Spannung die Durchschlagspannung erreicht oder überschreitet, wobei der Wert der Durchschlagspannung von Gastyp, Elektrodenabstand, Gasdruck und von äußeren Ionisierungskräften, wie Licht, abhängt Es ist auch bekannt '■> daß das Gas 22 durch ein elektromagnetisches Feld mit einer Feldstärke, die mindestens gleich dem entsprechenden lonisationsniveau ist, ionisiert werden kann, wobei das Niveau hauptsächlich durch das verwendete Gas und andere äußere Ionisierungskräftp bestimmt ist Es ist ferner bekannt, daß das Gas ionisiert bleibt, wenn die an den Elektroden angelegte Spannung mindestens gleich der von den gleichen Faktoren, wie sie für die Durchschlagspannung ursächlich sind, bestimmten Haltespannung istThe distance sensor 10 has a cold cathode diode 12 formed gas discharge tube, a DC voltage source 14 and an exciter or Pulse generator Ϊ6. The diode 12 has two electrodes 18 and 20, between which an inert gas 22 is located. The gas 22, which can be neon, helium, argon, xenon or krypton, acts in the usual way by it causes a current to flow through the diode between the electrodes when the gas is ionized It is known that the ionization of the gas takes place when the voltage applied to electrodes 18 and 20 the Breakdown voltage reaches or exceeds, where the breakdown voltage value of gas type, Electrode spacing, gas pressure and external ionization forces, such as light, depends. It is also known '■> that the gas 22 through an electromagnetic field with a field strength at least equal to the corresponding is ionization level, can be ionized, the level mainly by the used Gas and other external ionization forces are determined It is also known that the gas remains ionized when the voltage applied to the electrodes is at least equal to the withstand voltage determined by the same factors that are responsible for the breakdown voltage is

Die Energiequelle 14 ist über einem mit der Elektrode 18 verbundenen Signalweg 24 und einen mit der Elektrode 20 verbundenen Signalweg 26 an die Diode 12 angeschlossen. Die Energiequelle versorgt die Elektroden 18 und 20 mit einer Spannung, die mindestens so hoch wie die Haltespannung, jedoch niedriger als die Durchschlagspannung ist In einer Ausführung ist ein strombegrenzender Widerstand 28 vorgesehen, der zwischen der Energiequelle und einer Elektrode, z. B. im Signalweg 24, zwischengeschaltet ist, um den Durchfluß von zerstörend wirkenden Strömen durch die Diode 12 zu verhindern.The energy source 14 is via a signal path 24 connected to the electrode 18 and one to the Signal path 26 connected to electrode 20 to diode 12 connected. The energy source supplies the electrodes 18 and 20 with a voltage that is at least as high is as high as the withstand voltage, but lower than the breakdown voltage Current-limiting resistor 28 is provided between the energy source and an electrode, e.g. B. in Signal path 24, is interposed to prevent the flow of destructive currents through the diode 12 to prevent.

Der Erreger 16 ist gemäß F i g. 1 über einen Signalweg 30a und bei Bedarf einen Signalweg 30£> mit der kalten Kathoden-Diode 12 verbunden, er erzeugt um die Diode 12 ein elektromagnetisches Feld, dessen Stärke geringer als das lonisationsniveau des Gases, jedoch hoch genug ist, um das Gas 22 zu ionisieren, wenn sich ein Körper (nicht gezeigt) innerhalb einer bestimmten Entfernung, wie durch den Kreis 32 angedeutet, von der Diode 12 befindet. Für das Ausführungsbeispiel ist als Körper ein nichtisolierender Körper angenommen, dessen Maß groß genug ist, um in einem ausreichend starken elektromagnetischen Feld als geerdete Antenne wirken zu können. Der menschliehe Körper wirkt beispielsweise in der Gegenwart eines elektromagnetischen Feldes mit einer in Betracht zu ziehenden Stärke.The exciter 16 is shown in FIG. 1 via a signal path 30a and, if necessary, a signal path 30 £> connected to the cold cathode diode 12, it generates an electromagnetic field around the diode 12, its Strength less than the ionization level of the gas, but high enough to ionize the gas 22, when a body (not shown) is within a certain distance, as indicated by circle 32 indicated by the diode 12 is located. For the exemplary embodiment, the body is a non-insulating one Body assumed the extent of which is large enough to stand in a sufficiently strong electromagnetic field to act as a grounded antenna. For example, the human body works in the presence of one electromagnetic field with a strength to be taken into account.

Es hat sich gezeigt, daß der Erreger ausreicht, um um die Diode ein erwünschtes elektromagnetisches Feld zu erzeugen, indem durch Induktion mindestens eine der Elektroden 18 und 20 eine elektromagnetische Strahlung ausstrahlt deren Stärke geringer als das lonisationsniveau, jedoch hoch genug ist, um das Gas bei der Anwesenheit des Körpers innerhalb der Entfernung 32 zu ionisieren. Um beide Elektroden zur Ausstrahlung zu ionisieren, ist ein Impulsgenerator 16 zu verwenden, der Ausgangsimpulse mit vorbestimmter Amplitude im Bereich von 1500-10 000 Volt erzeugt, die in üblicher Weise, z. B. durch induktive Kopplung, den Elektroden zugeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß die Ausgangsimpulse besonders wirksam sind, wenn sie eine vorgegebene Dauer von 25 \isek. bis 20 msek. haben.It has been shown that the exciter is sufficient to generate a desired electromagnetic field around the diode by at least one of the electrodes 18 and 20 emitting electromagnetic radiation by induction, the strength of which is less than the ionization level but high enough to absorb the gas ionize in the presence of the body within distance 32. In order to ionize both electrodes for radiation, a pulse generator 16 is to be used, which generates output pulses with a predetermined amplitude in the range of 1500-10 000 volts, which in the usual way, for. B. by inductive coupling, the electrodes are fed. It has been shown that the output pulses are particularly effective if they have a predetermined duration of 25 \ isek. up to 20 msec. to have.

Derartige Impulse können aus pulsierenden oder sinusförmigen Signalen abgeleitet werden.Such pulses can be derived from pulsating or sinusoidal signals.

Im Betrieb wird von der Energiequelle eine Spannung geliefert die kleiner als die Durchschlagspannung und mindestens so hoch wie die Haltespannung ist D^;e Elektroden 18, 20, angeregt durch den Erreger 16, strahlen eine elektromagnetische Strahlung aus und erzeugen somit im Bereich des Kreises 32 ein elektromagnetisches Feld. Solange dieses Feld unterhalb des Ionisationsniveaus liegt wird kein Strom durch die kalte Kathoden-Diode 12 fließen. Wenn aber die Feldstärke auf einer nahe genug an dem lonisationsniveau liegenden Feldstärke gehalten wird, dann wird durch die Diode 12 ein Strom fließen, bzw. das Gas 22 ionsiert, sobald ein Körper in die vorbestimmte, durch den Kreis 32 angedeutete Strecke kommt Der durch die Diode 12 fließende Strom erzeugt tine elektrische und eine visuell wahrnehmbare Signalanzeige als Antwort auf die Anwesenheit des Körpers innerhalb der vorbestimmten Strecke 32.During operation, the energy source supplies a voltage that is lower than the breakdown voltage and at least as high as the holding voltage D ^; Electrodes 18, 20, excited by exciter 16, emit electromagnetic radiation and thus generate an electromagnetic field in the area of circle 32. As long as this field is below the ionization level, no current will flow through the cold cathode diode 12. If, however, the field strength is kept at a field strength close enough to the ionization level, then a current will flow through the diode 12 or the gas 22 will ionize as soon as a body comes into the predetermined distance indicated by the circle 32 through the Current flowing through diode 12 produces an electrical and a visual signal indication in response to the presence of the body within predetermined distance 32.

Es wurde festgestellt, daß die vorbestimmte Entfernung 32 stark von der Form und dem Abstand der Elektroden 18,20 voneinander abhängt. Ferner hat sich herausgestellt, daß die Entfernung 32 und somit die Empfindlichkeit des Entfernungs-Meßfühlers 10 in Abhängigkeit von der Amplitude, Dauer und Frequenz der vom Erreger 16 erzeugten und an die Diode 12 angelegten Impulse sowie der an den Elektroden angelegten Gleichspannung verändert werden kann. Die oben beschriebenen Bereiche für die Amplitude und Dauer der Ausgangsimpulse sind folglich nur als ein Beispiel anzusehen.It was found that the predetermined distance 32 greatly depends on the shape and spacing of the Electrodes 18.20 depend on each other. It has also been found that the distance 32 and thus the Sensitivity of the distance measuring sensor 10 as a function of the amplitude, duration and frequency the pulses generated by the exciter 16 and applied to the diode 12 as well as those to the electrodes applied DC voltage can be changed. The ranges described above for the amplitude and The duration of the output pulses should therefore only be viewed as an example.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Distanz-Meßfühlers 10a dargestellt, wie er in Fig. 1 allgemein mit 10 bezeichnet ist. Im wesentlichen besteht der Meßfühler 10a aus einer kalten Kathoden-Diode 12, einer Energiequelle 14a und einem Erreger 16a. Die Diode 12 entspricht der oben beschriebenen Diode 12 aus Fig. 1.In Fig. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a distance measuring sensor 10a as is generally shown in FIG is denoted by 10. Essentially, the sensor 10a consists of a cold cathode diode 12, an energy source 14a and an exciter 16a. The diode 12 corresponds to the diode 12 described above from Fig. 1.

Die Energiequelle 14a hat einen Brückengleichrichter 34 mit vier Dioden 36 und einem Glättungskondensator 38. Die Eingangsklemmen des Brückengleichrichlers 34 sind über Leitungen 40 und 42 und Anschlußklemmen 44 und 46 an eine nicht dargestellte Wechselstromquelle, die 110 Volt liefert, angeschlossen. Der positive und der negative Ausgang des Brückengleichrichters 34 sind an den Signalweg 24 bzw. 26 angeschlossen. Der Kondensator 38 ist zwischen die beiden Ausgänge des Brückengleichrichters 34 angeschlossen. Über die Signalwege 24 und 26 werden vom Gleichrichter 34 ein positives Potential bzw. Erdpotential erzeugt. Die Elektrode 18 ist über den Begrenzungswiderstand 28, einen Schalter 48 und den Signalweg 24 an das positive Potential angeschlossen, während die Elektrode 20 über den Signalweg 26 mit dem Erdpotential verbunden ist. An den durch Pfeile angedeuteten Enden der Signalwege 24 und 26 können weitere Kalt-Kathoden-Dioden 12 oder Elektroden von einem Mehrelektroden-Gasentladungssystem mit zugeordneten Begrenzungswiderständen 28 zugeschaltet werden, wobei die Gasentladungssysteme im wesentlichen wie die beschriebenen Kalt-Kathoden-Dioden 12 funktionieren.The energy source 14a has a bridge rectifier 34 with four diodes 36 and a smoothing capacitor 38. The input terminals of the bridge rectifier 34 are via lines 40 and 42 and terminals 44 and 46 to an alternating current source, not shown, which supplies 110 volts, connected. The positive and negative outputs of the bridge rectifier 34 are on the signal path 24 and 26 are connected. The capacitor 38 is between the two outputs of the Bridge rectifier 34 connected. Via the signal paths 24 and 26 from the rectifier 34 are a positive potential or earth potential generated. The electrode 18 is via the limiting resistor 28, a switch 48 and the signal path 24 connected to the positive potential, while the electrode 20 over the signal path 26 is connected to the ground potential. At the ends of the signal paths indicated by arrows 24 and 26 can be additional cold cathode diodes 12 or electrodes from a multi-electrode gas discharge system with associated limiting resistors 28 are switched on, the gas discharge systems essentially as those described Cold cathode diodes 12 work.

Der Erreger 16a hat einen Impulsgenerator 50 und einen Kopplungstransformator 52. Der Impulsgenerator 50 besteht aus einer zwischen dem positiven Potential und dem Erdpotential zwischengeschalteten Reihenschaltung aus einem Schalter 54, einem Widerstand 56 und einem Kondensator 58. Er besteht weiterThe exciter 16a has a pulse generator 50 and a coupling transformer 52. The pulse generator 50 consists of an interposed between the positive potential and the earth potential Series connection of a switch 54, a resistor 56 and a capacitor 58. It continues

aus einem Thyristor SCR 60, dessen Anode zwischen dem Widerstand 56 und dem Kondensator 58 angeschlossen ist und dessen Kathode über eine Leitung 30ä mit dem Transformator 52 verbunden ist. Er besteht weiter aus einer Kalt-Kathoden-Diode 62, deren Elektroden an einem Anschluß zwischen dem Schalter 54 und dem Widerstand 56 bzw. an der Steuerelektrode des Thyristors SC/? 60 angeschlossen sind. Und er besitzt schließlich einen zwischen Steuerelektrode und Kathode von SCR 60 angeschlossenen Widerstand 64.from a thyristor SCR 60, the anode of which is connected between the resistor 56 and the capacitor 58 and the cathode of which is connected to the transformer 52 via a line 30a. It also consists of a cold cathode diode 62, the electrodes of which are connected to a connection between the switch 54 and the resistor 56 or to the control electrode of the thyristor SC /? 60 are connected. Finally, it has a resistor 64 connected between the control electrode and the cathode of SCR 60.

Wenn der Schalter 54 geschlossen wird, wird der Kondensator 58 des Impulsgenerators 50 über den Widerstand 56 soweit geladen, bis das Potential zwischen den Elektroden der Diode 62 die Durchschlagspannung des sich darin befindenden Gases übersteigt, wodurch der Kondensator 58 sich über die Diode 62, den Widerstand 64 und den Transformator 52 sich zu entladen beginnt. Der anfängliche Stromfluß durch die Diode 62 erzeugt einen den SCR 60 durchschaltenden Impuls am Gate des SCR 60, wodurch der Kondensator rasch über den SCR und den Transformator 52 entladen kann. Sobald der Kondensator 58 sich auf einen Wert entladen hat, bei dem das Potential an den Elektroden der Diode 62 geringer als das Haltepotential des Gases ist, wird die Diode 62 nicht mehr leiten. Jedoch wird der SCT? 60 nicht, bevor der Kondensator sich vollständig entladen hat, sperren. Danach lädt sich der Kondensator 58 erneut über den Schalter 54 und den Widerstand 56 auf. Der Impulsgenerator 50 wird demzufolge dem Transformator Impulse liefern, deren Amplitude und Frequenz durch die Werte des Widerstandes 56, des Kondensators 58, der Diode 52 und der Impedanz des Transformators 52 bestimmt werden.When the switch 54 is closed, the capacitor 58 of the pulse generator 50 is charged via the resistor 56 until the potential between the electrodes of the diode 62 exceeds the breakdown voltage of the gas contained therein, whereby the capacitor 58 is via the diode 62, the Resistor 64 and transformer 52 begins to discharge. The initial current flow through the diode 62 produces an SCR 60 through switching pulse at the gate of the SCR 60, whereby the capacitor can be quickly discharged through the SCR and the transformer 52nd As soon as the capacitor 58 has discharged to a value at which the potential at the electrodes of the diode 62 is less than the holding potential of the gas, the diode 62 will no longer conduct. However, will the SCT? 60 do not block before the capacitor has completely discharged. The capacitor 58 then charges up again via the switch 54 and the resistor 56. The pulse generator 50 will consequently supply the transformer with pulses, the amplitude and frequency of which are determined by the values of the resistor 56, the capacitor 58, the diode 52 and the impedance of the transformer 52.

Der Transformator 52 besteht aus einer ersten Spule 66, die im Signalweg 24 zwischen der Energiequelle 14a und dem Schalter 48 zwischengeschaltet ist einer im Signalweg 26 zwischen der Energiequelle 14a und der Elektrode 20 zwischengeschalteten zweiten Spule 68 und einer zwischen der Kathode des SCR 60 und dem Signalweg 26 geschalteten dritten Spule 70. Die Spule 70 bildet die Primärspule und die Spulen 66 und 68 bilden die Sekundärspulen. Die beiden Spulen 66 und 68 sind im wesentlichen identisch und in der gleichen Richtung gewickelt Durch den Transformator 52 sind die Elektroden 18 und 20 induktiv mit den Impulsgenerator-Ausgangssignalen gekoppelt indem die Primärspule mit dem Impulsgenerator verbunden ist und die Sekundärspule zwischen der Energiequelle 14a und den Elektroden 18 und 20 angeschlossen sind. Zusätzlich zu ihrer Funktion, die Generator-Impulse mit den Elektroden induktiv zu koppeln, wirken die beiden Sekundärwicklungen 66 und 68 als Drosselspulen, die Enereiegenerator-Impulse von der Energiequelle 14a aus isolieren. Der Transformator kann als ein Aufwärtstransformator, dessen Spulen 66 und 68 mehr als eine Wicklung pro Wicklung der Primärspule 70 haben, ausgebildet sein. Um die Amplituden der über den Transformator 52 zu den Elektroden 18 und 20 geführten Impulse abzugleichen, ist ein Kondensator 72 vorgesehen, der an einem Anschluß zwischen der Spule 66 und dem Schalter 48 und einem Anschluß zwischen der Spule 68 und der Elektrode 20 angeschlossen istThe transformer 52 consists of a first coil 66 which is interposed in the signal path 24 between the energy source 14a and the switch 48, a second coil 68 interposed in the signal path 26 between the energy source 14a and the electrode 20 and one between the cathode of the SCR 60 and the Signal path 26 connected third coil 70. The coil 70 forms the primary coil and the coils 66 and 68 form the secondary coils. The two coils 66 and 68 are essentially identical and wound in the same direction. Through the transformer 52, the electrodes 18 and 20 are inductively coupled to the pulse generator output signals in that the primary coil is connected to the pulse generator and the secondary coil is connected between the power source 14a and the Electrodes 18 and 20 are connected. In addition to their function of inductively coupling the generator pulses to the electrodes, the two secondary windings 66 and 68 act as choke coils which isolate the energy generator pulses from the energy source 14a. The transformer can be designed as a step-up transformer, the coils 66 and 68 of which have more than one winding per winding of the primary coil 70. In order to match the amplitudes of the pulses fed to electrodes 18 and 20 via transformer 52, a capacitor 72 is provided which is connected to a connection between coil 66 and switch 48 and a connection between coil 68 and electrode 20

In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Distanz-Meßfühlers 106 gemäß dem allgemeinen Meßfühler 10 dargestellt Der Meßfühler 106 besteht im ■wesentlichen aus einer Kalt-Kathoden-Diode 12, einer Energiequelle 146 und einem Erreger i6b. Die Diode entspricht ebenfalls der für die Fig. 1 beschriebenen Diode 12.In Fig. 3 shows a further exemplary embodiment of a distance measuring sensor 106 according to the general measuring sensor 10. The measuring sensor 106 consists essentially of a cold cathode diode 12, an energy source 146 and an exciter i6b. The diode also corresponds to the diode 12 described for FIG. 1.

Die Energiequelle 14 entspricht im wesentlichen der Energiequelle 14a in F i g. 2, nur daß sie zusätzlich einen Trenntransformator 74 aufweist, dessen Primärwicklung über Leitungen 40 und 42 an eine nicht dargestellte Stromquelle und dessen Sekundärwicklung in Reihe an die Wechselstromanschlüsse des Brückengleichrichters angeschlossen sind. Der Trenntransformator 74 trennt in bekannter Weise die vom Erreger 166 erzeugtenThe energy source 14 corresponds essentially to the energy source 14a in FIG. 2, only that they also have one Has isolating transformer 74, the primary winding of which via lines 40 and 42 to a not shown Power source and its secondary winding in series with the AC connections of the bridge rectifier are connected. The isolating transformer 74 isolates those generated by the exciter 166 in a known manner

ίο Impulse von der Stromquelle.ίο pulses from the power source.

Die Elektrode 18 ist über den Signalweg 24, einen Schalter 48 und einen Begrenzungswiderstand 28a an das positive Potential und die Elektrode 20 über den Signalweg 26 an das Erdpotential angeschlossen. Ein zweiter Begrenzungswiderstand 286 ist zwischen der Kathode 20 und der Energiequelle 146 angeordnet, was zeigen soll, daß die Strombegrenzungsfunktion durch Begrenzungswiderstände 28a und 286 erfolgt, die entweder einer oder beiden Elektroden zugeordnet sein können.The electrode 18 is on via the signal path 24, a switch 48 and a limiting resistor 28a the positive potential and the electrode 20 connected via the signal path 26 to the ground potential. A second limiting resistor 286 is arranged between the cathode 20 and the energy source 146, what is intended to show that the current limiting function is carried out by limiting resistors 28a and 286, the can be assigned to either one or both electrodes.

Der Erreger 166 besteht aus einem Schalter 54 und einem Impuls-Kopplungs-Transformator 52. Der Erreger 166 ersetzt im wesentlichen die an die Anschlüsse 44 und 46 angeschlossene Stromquelle für den Impulsgenerator 50 des Erregers 16a, indem die Wechselstromkomponente des 110-Volt-Wechselstromsignals anstelle der vom Impulsgenerator 50 erzeugten Impulse verwendet wird. Wenn der Schalter 54 geschlossen wird, werden also von der Stromquelle dem Transformator 52 Impulse mit Amplituden von 110 Volt und 60 Hz Frequenz zugeführt.The exciter 166 consists of a switch 54 and a pulse-coupling transformer 52. The exciter 166 essentially replaces the power source connected to terminals 44 and 46 for the pulse generator 50 of exciter 16a by using the AC component of the 110 volt AC signal instead of the pulses generated by the pulse generator 50 is used. When switch 54 is closed, will So from the power source to the transformer 52 pulses with amplitudes of 110 volts and 60 Hz Frequency supplied.

Der Transformator 52 hat eine zwischen der Leitung 42 und dem Schalter 54 zwischengeschaltete Primärspule 70 und eine in den Leitungen 42 und 26 zwischengeschaltete Sekundärspule 68. Der Transformator 52 hat die Funktion, die 110-Volt-Wechselstromsignale den Elektroden induktiv zuzuführen. Bei Bedarf kann in den Signalweg 26 ein Widerstand 76 zusammen mit einer Zenerdiode 78 zwischengeschaltet werden, wobei die Anode zwischen den Widerständen 76 und 286 an den Signalweg 26 und die Kathode an den Signalweg 24 angeschlossen sind, um das positive Arbeitspotential des Signalweges 24 auf eine vorbestimmte Amplitude im Verhältnis zum Erdpotential festzulegen.The transformer 52 has a primary coil connected between the line 42 and the switch 54 70 and a secondary coil 68 interposed in lines 42 and 26. The transformer 52 has the function of carrying 110 volt ac signals to feed the electrodes inductively. If necessary, a resistor 76 can be put together in the signal path 26 with a Zener diode 78 are interposed, the anode between the resistors 76 and 286 are connected to the signal path 26 and the cathode to the signal path 24 to the positive Working potential of the signal path 24 to a predetermined amplitude in relation to the ground potential to be determined.

In Fig.4 ist schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Distanz-Meßfühlers 10c gemäß dem allgemeinen Meßfühler 10 dargestellt Der Meßfühler 10c hat eine Kalt-Kathoden-Diode 12, eine Energiequel-Ie 14cund einen Erreger 16cFinally, FIG. 4 shows another exemplary embodiment of a distance sensor 10c according to the general sensor 10 The sensor 10c has a cold cathode diode 12, an energy source 14c and an exciter 16c

Die Energiequelle 14c besieht aus einem Paar Drosselspulen 80 und 82, einer Diode 36 und einem Glättungskondensator 38. Die Anode der Diode 36 und die eine Seite des Kondensators 38 sind über Leitungen 40 und 42 an eine 110-Volt-Wechselstromquelle angeschlossen. Die zweite Kondensatorseite ist über den Signalweg 24 mit der Kathode der Diode 36 verbunden. Die Drosselspule 80 ist in der Leitung 40 im allgemeinen zwischen dem Anschluß 44 und der DiodeThe power source 14c consists of a pair of inductors 80 and 82, a diode 36 and one Smoothing capacitor 38. The anode of the diode 36 and one side of the capacitor 38 are via leads 40 and 42 to a 110 volt AC power source connected. The second capacitor side is connected to the cathode of the diode 36 via the signal path 24 tied together. Choke coil 80 is on line 40 generally between terminal 44 and the diode

36 angeordnet während die Drosselspule 82 in der Leitung 42 im allgemeinen zwischen dem Anschluß 46 und dem Kondensator 38 angeordnet ist Die Diode 36 arbeitet als ein Hattwellen-Gleichrichter, dessen Ausgang durch den Kondensator 38 geglättet wird derart,36, while the inductor 82 in the line 42 is generally located between the terminal 46 and the capacitor 38 is arranged. The diode 36 works as a Hatt wave rectifier, the output of which is smoothed by the capacitor 38 in such a way that

daß die Energiequelle 14c als Erzeuger eines positiven Ansprechpotentials über den Signalweg 24 und ein Erdpotential am Signalweg 26 arbeitet Die Drosselspulen 80 und 82 trennen in konventioneller Art denthat the energy source 14c as a generator of a positive response potential via the signal path 24 and a Ground potential on signal path 26 is operating. Reactors 80 and 82 separate the in a conventional manner

Distanz-Meßfühler 10c.Distance sensor 10c.

Die Elektrode 18 ist über den Signalweg 24 und den Schalter 48 am positiven Ansprechpotential des der Energiequelle 14c angeschlossen, während die Elektrode 20 über den Signalweg 26 und den Widerstand 28 an das Erdpotential angeschlossen ist.The electrode 18 is via the signal path 24 and the switch 48 at the positive response potential of the Energy source 14c connected, while the electrode 20 via the signal path 26 and the resistor 28 to the earth potential is connected.

Der Erreger besteht im wesentlichen aus einem Schalter 54, einem HF-Oszillator 50a und einem Impuls-Kopplungstransformator 52. Der HF-Oszillator 50a konventioneller Art liefert dem Transformator 52 Impulse mit verhältnismäßig hoher Frequenz im Bereich von 100 KHz bis 1 MHz.The exciter consists essentially of a switch 54, an RF oscillator 50a and a Pulse Coupling Transformer 52. The RF oscillator 50a of a conventional type supplies transformer 52 Pulses with a relatively high frequency in the range from 100 KHz to 1 MHz.

Der Transformator hat eine an den HF-OszillatorThe transformer has one attached to the RF oscillator

angeschlossene Primärspule 70 und eine zwischen dem Schalter 54 und dem Signalweg 26 zwischengeschaltete Sekundärspule 68. Der Transformator 52 führt die vom HF-Oszillator erzeugten Signale induktiv den Elektroden 18 und 20 zu, wenn der Schalter 54 geschlossen ist. Bei Bedarf kann ein Widerstand 76 in den Signalweg zwischengeschaltet und eine Zenerdiode 78 zugeschaltet werden, wobei die Anode der Zenerdiode im allgemeinen zwischen den Widerständen 76 und 28 an den Signalweg 26 und die Kathode an den Signalweg 24 angeschlossen werden, um das positive Arbitspotential des Signalweges 24 auf eine vorbestimmte Amplitude bezüglich zum Erdpotential festzulegen.connected primary coil 70 and one between the switch 54 and the signal path 26 interposed Secondary coil 68. The transformer 52 conducts the signals generated by the RF oscillator inductively to the electrodes 18 and 20 close when switch 54 is closed. If necessary, a resistor 76 can be in the signal path interposed and a Zener diode 78 are connected, the anode of the Zener diode in the generally between resistors 76 and 28 on signal path 26 and the cathode on signal path 24 connected to the positive arbitrary potential of the signal path 24 to a predetermined amplitude in relation to the earth potential.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

ί. Electrical circuit arrangement for indicating the presence and / or a specific one Distance of a body from a sensing element with a gas discharge tube having two electrodes, which is placed in such a way to a DC voltage source and a pulse generator that it is in Display case has current flowing through it, characterized in that that the sensing member is formed by the gas discharge tube.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by a coupling element for the supply the pulses from the pulse generator to at least one of the electrodes (18, 20).

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the coupling element is a Transformer (52), whose primary coil (70) is connected to the pulse generator (50), and its Secondary coil (68) between the DC voltage source (14) and at least one of the electrodes (18, 20) is laid.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the transformer (52) is a Step-up transformer with several secondary coil turns per primary coil turn.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the pulse generator a at an oscillator operating at a frequency between 60 Hz and 1 MHz (50a, fist.

6. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the duration of the pulse generator (50) generated pulses is between 25 μsec and 20 msec.

7. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the amplitude of the from Pulse generator (50) generated pulses between 1500 volts and 10 kilovolts.

8. Circuit arrangement according to claim 2, characterized by a resistor (28) between the DC voltage source (14) and one of the electrodes (18, 20).