DE3412343A1

DE3412343A1 - Beruehrungslos wirkendes elektronisches geraet

Info

Publication number: DE3412343A1
Application number: DE19843412343
Authority: DE
Inventors: Lothar 5226 Reichshof Jacob
Original assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Current assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-10
Anticipated expiration: 2004-04-04
Also published as: DE3412343C2

Description

Berührungslos wirkendes elektronisches Gerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein berührungslos wirkendes elektronisches Gerät mit einem Sensor, insbesondere induktiver, kapazitiver, optischer oder Ultraschall-Sensorschalter, der einen durch eine Ansprechkennlinie begrenzten Ansprechbereich aufweist, innerhalb dessen eine sich dem Sensor nähernde Steuerfahne eine in weiten Grenzen proportional zu deren Abstand voneinander sich ändernde Sensor-Ausgangsspannung bewirkt.
Ein derartiges Analog-Schaltgerät ist beispielsweise durch die DE-OS 29 10 491 bekannt. Eine Anwendung für einen derartigen Analoggeber ist durch die DE-AS 20 59 659 bekanntgeworden. Es kommt jedoch häufig vor, daß eine Auswertung der analogen Ausgangsspannung des Schalters auf Schwierigkeiten stößt, dann nämlich, wenn beispielsweise eine Weiterverarbeitung in einem Rechner oder einer PC-Steuerung erfolgen soll, oder für verschiedene Teilbereiche des Ansprechbereichs bestimmte Steuerfunktionen ablaufen sollen. In derartigen Fällen ist kein direkter Anschluß an den Schalter möglich, vielmehr ist ein zusätzlicher Schaltungsaufwand zur Digitalisierung des Ausgangssignals des Schalters erforderlich.
Die Au'fgabe 'der Erfindung besteht darein, ein Gerät der eingangs näher gekennzeichneten Art zu schaffen, das einen direkten Anschluß an freiprogrammierbare Steuerungen oder Mikroprozessor steuerungen ermöglicht und dessen Ansprechbereich in eine Vielzahl von Teilbereichen unterteilbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf eine Zwischenschaltung von Schaltungsanordnungen zur Umwandlung der analogen Ausgangsspannung in eine digitale Spannung verzichtet werden kann. Dadurch, daß der Schwellwertgenerator bzw. der Analaog/Digital-Umsetzer innerhalb des Gerätes angeordnet ist,wird die Störsicherheit der Signalspannungsübertragung verbessert. In die Anschlußleitung des Gerätes eingestreute Störspannungen von z.B. 1 Volt führen zu einer starken Verfälschung eines Analogsignals, während das Digitalausgangssignal beispielsweise eine mit 12 Volt betriebene C-Mos-Logik ohne Störung ansteuern kann.
In Anspruch 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein induktives Gerät beschrieben. Da die Ausgangsspannung des Analog/ Digital-Umsetzers abhängig ist von der internen Spannungsstabilisierung , wird mit den Ausgangsstufen ein von der Betriebsspannung des Analog/Digital-Umsetzers unabhängiger Signalspannungspegel erreicht. Ferner kann durch eine entsprechende Wahl des Analog/Digital-Umsetzers eine Verbesserung der Linearität der Kennlinie der Analogspannung erreicht werden. Außerdem läßt sich durch Codeumsetzer die Kennlinie der Analogspannung in beliebige digitale Ausgangskennlinien umwandeln, so daß sich beispielsweise in der Mitte des Ansprechbereiches ein Maximum der Ausgangsspannung ergibt. Das Gerät eignet sich besonders zur Erfassung von Wegen, Durchbiegungen und Schwingungen von elektrisch leitendenz aterialien. Das erfindungsgemäße Gerät hat vorteilhaft einen 4-Bit-Digitalausgang, so daß der Ansprechbereich in 24 = 16 Teilbereiche aufge..te i,,l,t, ist. Selbstverständlich können auch weniger oder mehr Ausgänge vorgesehen werden.
Gemäß Anspruch 3 wird ein Hystereseverhalten zwischen den einzelnen Teilbereichen des Ansprechbereiches erreicht, wodurch in den Grenz- bzw. Ubergangsbereichen ein dauernder Signalwechsel infolge geringster Störungen vermieden wird.
Gemäß Anspruch 4 besteht die Möglichkeit, in bestimmten Zeitintervallen den Analog/Digital-Umsetzer einzuschalten, z.B. in Zeitabständen von 1 sec oder 2 sec, um ggf. über einen separaten Steuereingang, gemäß Anspruch 5, die Maßergebnisse zu speichern und zu vergleichen.
Der Vorteil nach Anspruch 6 besteht darin, daß zwei Ausgänge zur Verfügung stehen, nämlich ein Analog-Ausgang und ein Mehrbit-Digital-Ausgang.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Blockschaltbildes näher beschrieben.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein induktives Gerät, bestehend aus einem Oszillator 2 mit einem LC-Schwingkreis 3, einem dem Oszillator 2 nachgeschalteten Gleichrichter 4 und einem dem Gleichrichter 4 nachgeschalteten Verstärker 5. Die Oszillatorspule, d.h. die Spule des LC-Schwingkreises 3 ist in der Regel in einem zur aktiven Fläche hin offenen Ferritschalenkern eingebettet. Uber der aktiven Fläche entsteht ein gerichtetes elektromagnetisches Wechselfeld. Innerhalb einer definierten Kennlinie liegt der Ansprechbereich des Gerätes. Je nach Abstand der Steuerfahne ändert sich die Amplitude der Oszillatorschwingung, und damit die Ausgangsspannung des Gleichrichters. Am Verstärkerausgang läßt sich eine dem Abstand der Steuerfahne weitgehend proportionale Ausgangs spannung entnehmen.
Das Gerbt hat einen Analogausgang 6, der an den Verstärkerausganc angeschlossen ist. An, dem Verstärk.erausgang ist ferner ein' Anaog/Digital-Umsetzer 7 7 -mit einem 4-Bit-Digital ausgang angeschlossen. Die Ausgänge des Analog/Digital-Umsetzers 7 sind über die.Rückkopplungsstufe 8 an den Analog-Eingang des Analog/Digital-Umsetzers 7 rückgeführt, so daß im Ubergangsbereich jeder digitalen Spannungsstufe eine Hysterese vorhanden ist.
Die vier Digital-Ausgänge 9,10,11 und 12 sind über Ausgangsstufen 13 an den Analog/Digital-Umsetzer 7 angeschlossen und als zonen Kollektor" ausgebildet. Uber den Steuereingang 14 und den Taktgenerator 15 läßt sich der Analog/Digital-Umsetzer 7 extern ansteuern.
An die Klemmen 16,17 wird die Versorgungsspannung angeschlossen, die über die Speiseschaltung 18 die einzelnen Baugruppen des Gerätes mit einer Hilfsspannung versorgt.
Die in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Schaltungsanordnung eines induktiven Gerätes kann prinzipiell auch für ein kapazitives Gerät benutzt werden, mit dem Unterschied, daß der LC-Schwingkreis 3 des Oszillators 2 ersetzt wird durch einen RC-Schwingkreis. Es ist ferner ohne weiteres denkbar, den Oszillator 4 durch einen optischen oder Ultraschall-Sensor 19, bestehend aus einer Sende- und Empfangseinrichtung zu ersetzen.

Claims

Patentansprüche: Berührungslos wirkendes elektronisches Gerät mit einem Sensor, insbesondere induktiver, kapazitiver, optischer oder Ultraschall-Sensorschalter, der einen durch eine Ansprechkennlinie begrenzten Ansprechbereich aufweist, innerhalb dessen eine sich dem Sensor nähernde Steuerfahne eine in weiten Grenzen proportional zu deren Abstand voneinander sich ändernde Sensor-Ausgangsspannung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensor-Ausgangsspannung bzw. die gleichgerichtete und/oder verstärkte Sensor-Ausgangsspannung, einem internen 2n -stufigen Schwellwertgenerator (7) mit "n"-Digitalausgängen (9,10,11,12) zugeführt wird, an denen, ggf.

über Ausgangsstufen (13),leine digitale Ausgangsspannung abnehmbar ist, die einer Unterteilung des Ansprechbereiches in 2n-Teilbereichen entspricht.
2.) Induktives, berührungslos wirkendes elektronisches Gerät mit einem einen parallelgeschalteten LC-Schwingkreis enthaltenden Oszillator, dessen Induktivität (Spule) ein elektromagnetisches Wechselfeld abstrahlt, das einen durch eine Ansprechkennlinie begrenzten Ansprechbereich bildet, innerhalb dessen eine sich der Induktivität nähernde Steuer fahne eine in weiten Grenzen proportional zu deren Abstand sich ändernde Oszillatorausgangsspannung bewirkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorausgangsspannung, bzw. die gleichgerichtete und/oder verstärkte Oszillatorausgangsspannung einem interen n-Bit-Analog/Digital-Umsetzer (7) mit "n"-Digitalausgängen zugeführt wird, an denen, ggf.

über Ausgangsstufen (13), eine digitale Ausgangsspannung abnehmbar ist, die einer Unterteilung des Ansprechbereiches in 2n-Teilbereiche entspricht.
3.) Berührungslos wirkendes elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Schwellwertgenerators, bzw. Analog/Digital-Umsetzers, (7) auf den Eingang des Schwellwertgenerators, bzw. Analog-Digital-Umsetzers,(7) rückgekoppelt ist.
4.) Berührunglos wirkendes elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertgenerator, bzw. der Analog/Digitalumsetzer, (7) durch einen Taktgenerator (15) gesteuert wird.
5.) Berührungslos wirkendes elektronisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (15) durch einen Steuereingang (14) ansteuerbar ist.
6.) Berührungslos wirkendes elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des dem Sensor (19), bzw. dem Oszillator (2) nachgeschalteten Verstärkers (5) an einem separaten Ausgang (6) angeschlossen ist.