DE3825628C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen schnel­ ler Dämpfungsänderungen im Oszillatoreingangskreis eines Näherungsschalters mit einem mit hoher Frequenz schwingenden Oszillator, einem Demodulator und einer Schwellwertschalteinrichtung sowie einer Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Näherungsschalter mit einem mit hoher Frequenz schwingenden Oszillator, einem Demodulator und einer Schwellwertschalteinrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 35 27 619 bekannt, wobei der Näherungsschalter in diesem speziellen Fall als prüfbarer Näherungsschalter ausgebildet ist. Mit Hilfe von derartigen Näherungsschaltern kann die Annäherung von Objekten an eine Sensorfläche des Näherungsschalters erfaßt werden, indem man die durch die Objekte verursachten Dämpfungsänderungen im Oszillatoreingangskreis des Näherungsschalters auswertet. Dabei hat es sich gezeigt, daß es für die Frequenz, mit der derartige Dämpfungsänderun­ gen noch zuverlässig erfaßt werden können, einen oberen Grenzwert gibt, der bei induktiven Näherungsschaltern bei etwa 5 kHz liegt, da bei höheren Frequenzen sensorinterne Zeitkonstanten, insbesondere des Oszillators und des Demo­ dulators, begrenzend wirken. Außerdem sind die Amplituden­ änderungen der Oszillatorschwingung bei hoher Frequenz der Bedämpfungsvorgänge, wie sie beispielsweise durch ein vor der Sensorfläche des Näherungsschalters laufendes Zahnrad bewirkt werden, nur noch schwach ausgeprägt ist, wodurch die weitere Signalverarbeitung zumindest erschwert, wenn nicht unmöglich gemacht wird.

Aus der DE-OS 35 14 834 ist ferner eine spezielle Variante eines Näherungsschalters bekannt, bei dem die eingangs genannten Baugruppen zwar im Prinzip ebenfalls vorhanden, jedoch nicht so deutlich erkennbar sind. Bei diesem weiteren bekannten Näherungsschalter ist dem von außen durch Gegenstände bedämpfbaren Schwingkreis ein fremderregter Oszillator zugeordnet. Ferner ist für die Schwingkreisamplitude, das heißt für die Amplitude des von dem Schwingkreis erzeugten Ausgangssignals eine Amplitudenregelung vorgesehen, die bei bedämpftem Annäherungsschalter wirksam ist und für einen Signalpegel sorgt, der bei Entdämpfung des Schwingkreises einen schnelleren Übergang in den freischwingenden Zustand ermöglicht. Auf diese Weise wird letztlich eine erhöhte Schaltfrequenz erreicht, die jedoch letztlich insgesamt immer noch relativ niedrig ist.

Im Hinblick auf die bei Näherungsschaltern vorhandene obere Frequenzgrenze für das Erfassen von schnell aufein­ anderfolgenden Objekten, beispielsweise den Zähnen eines Zahnrads vor der Sensorfläche eines Näherungsschalters, ist man bisher bei Anwendungen, bei denen hohe Drehzahlen durch das Abtasten der Zähne eines Zahnrads erfaßt werden sollten, auf magnetisch/induktiv wirkende Sensoren ausge­ wichen, bei denen die durch einen bewegten Permanentmagne­ ten induzierte Flußänderung in einer Sensorspule ausgewer­ tet wird oder die magnetische Flußänderung in einem Mag­ netfeldsensor, wie zum Beispiel einem Feldplatten-Sensor oder einem Hall-Element. Entsprechende Sensoren werden beispielsweise von der Firma Valvo unter der Typenbezeichnung KMZ 10B und von der Firma Siemens unter der Bezeichnung KSY 10, KSY 13 und KSY 20 verkauft. Bei Sensoren mit Sensorspule, die die Flußänderung dΦ/dt sensieren, ergibt sich dabei der Nachteil, daß nur die Erfassung von hinreichend schnell erfolgenden magnetischen Flußänderun­ gen, das heißt nur die Erfassung von relativ hohen Fre­ quenzen, möglich ist, da die in die Sensorspule induzier­ te Spannung proportional zur Geschwindigkeit der magne­ tischen Flußänderung ist. Es können also keine niedrigen Drehzahlen erfaßt werden, bei denen die Frequenz, mit der die Permamentmagnete an der Sensorspule vorbeibewegt wer­ den, unterhalb einer sensortypischen unteren Grenzfrequenz liegt. Außerdem besteht keine Möglichkeit, festzustellen, ob sich ein stillstehendes Maschinenteil vor dem Sensor befindet oder nicht. Weiterhin ist es ein Nachteil der beiden vorstehend angesprochenen magnetisch/induktiv wir­ kenden Sensoren, daß Permanentmagnete benötigt werden, welche eigens zum Zweck der Drehzahlerfassung in dem ro­ tierenden Bauteil erzeugt oder an diesem angebracht werden müssen und zur Verschmutzung durch ferromagnetische Materialien aus der Umgebung der Sensoren neigen.

Ausgehend vom Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Schaltungsan­ ordnung anzugeben, mit dem bzw. der es möglich ist, selbst schnelle Dämpfungsänderungen im Oszillatoreingangskreis eines Näherungsschalters zu erfassen.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die hochfrequente, durch die Dämpfungsänderungen amplitudenmodulierte Oszillatorschwingung derart demoduliert wird, daß eine mit der Frequenz der Dämpfungsänderungen schwankende demodulierte Signalspannung erhalten wird, daß diese Signalspannung als Wechselspannung verstärkt wird, und daß diese verstärkte Signalspannung mit Hilfe der Schwellwertschalteinrichtungen in eine Impulsfolge mit einer der Frequenz der Spannungsänderungen der Signalspannung entsprechenden Impulsfolgefrequenz umgewandelt wird, wobei unter einer hohen Frequenz der Oszillatorschwingung im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Frequenz von einigen hundert Kilohertz, z. B. 500 kHz, zu verstehen ist.

Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, daß durch die Erzeugung einer hochfrequenten amplitudenmodulierten Oszillatorschwingung - mit Hilfe eines analog arbeitenden Oszillators anstelle eines der üblichen Abreißoszillatoren -, durch das Demodulieren dieser Schwingung ohne die übliche Mittelwertbildung über ein längeres Zeitintervall, und durch eine Ver­ stärkung des demodulierten Signals als Wechselspannung auch Dämpfungsänderungen mit einer Frequenz erfaßt werden können, die bisher nicht erreichbar war.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den Wechselspannungsanteil getrennt von dem Gleich­ spannungsanteil der demodulierten Signalspannung zu verstärken und diesen verstärkten Wechselspannungs­ anteil den Schwellwerteinrichtungen zuzuführen. Damit entfällt die bisher sehr kritische Einstellung des Sensors bezüglich eines Schwellwertes, wie das in den herkömmlichen Auswerteschaltungen stets notwendig war. Die Verstärkung des Wechselpannungs­ anteils kann nun bis in den Bereich der Übersteuerung der Verstärkereinrichtung hinein erfolgen, ohne daß sich hieraus Nachteile für die Schwellwerterkennung ergeben.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn aus der demodulierten Signalspannung eine entsprechend dem Be­ dämpfungszustand des Näherungsschalters dynamisch variab­ le Referenzspannung für die Schwellwertschalteinrichtungen abgeleitet wird, da durch das dynamische Nachführen der Referenzspannung eine hohe Empfindlichkeit der Schwellwert­ schalteinrichtungen erreicht wird, so daß auch eine schwache Amplitudenmodulation der Oszillatorschwingung mit hoher Genauigkeit ausgewertet werden kann.

Erfindungsgemäß wird als Referenzspannung vorzugsweise der Mittelwert zwischen den periodisch abgetasteten Maxi­ mal- und Minimalwerten der demodulierten Signalspannung verwendet, da die Maximalwerte und die Minimalwerte mit­ tels Abtast- und Halteschaltungen relativ einfach für ein gewisses Zeitintervall gespeichert und zur Bildung einer Referenzspannung verwendet werden können, welche den Momen­ tanwert der Oszillatorparameter, wie zum Beispiel eine temperaturbedingte Drift des Oszillators (z.B. seine Frequenz) kompensiert.

Außerdem hat es sich in Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die Signalwechsel am Ausgang der Schwellwertschalteinrichtungen kontinuierlich erfaßt werden und bei einer unter einen vorgegebenen Grenzwert absinkenden Frequenz der Signalwechsel eine Umschaltung von der variablen Referenzspannung auf eine auf einen vorgegebenen Wert einstellbare feste Referenzspannung er­ folgt und umgekehrt, das heißt eine Umschaltung von der festen Referenzspannung auf die variable Referenzspannung bei Überschreiten des Grenzwerts, ausgehend von einer nied­ rigeren Frequenz. Durch diese Umschaltmöglichkeit können nämlich auch mit sehr niedriger Frequenz verlaufende Dämp­ fungsänderungen sowie die statischen Betriebsbedingungen erfaßt werden, was bei Bildung der Referenzspannung in Abhängigkeit von dem innerhalb eines relativ kurzen Zeit­ intervalls aufgetretenen Differenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung nicht möglich wäre.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Signalimpulsen in Abhängigkeit von der Annäherung von zu erfassenden Ele­ menten an die Sensorfläche eines Näherungsschalters be­ währt, die einen Oszillator, einen mit dem Ausgang des Os­ zillators verbundenen Demodulator und mit dem Ausgang des Demodulators verbundene Schwellwertschalteinrichtungen für das demodulierte Signal aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Oszillator als analog arbeitender Oszillator ausgebildet ist und eine durch die Dämpfungsänderungen amplitudenmodulierte hochfrequente Oszillatorschwingung erzeugt, daß der Demodulator derart ausgebildet ist, daß an seinem Ausgang ein dem zeitlich veränderlichen Oszillatorausgangssignal folgendes demodulier­ tes Signal in Form einer mit der Frequenz der Dämpfungs­ änderungen schwankenden demodulierten Signalspannung er­ halten wird, das als Wechselspannung verstärkt wird, und daß diese Signalspannung durch die Schwellwertschalt­ einrichtungen in eine Impulsfolge mit der Frequenz der Spannungsänderungen der Signalspannung entsprechender Impulsfolgefrequenz umsetzbar ist. Der Demodulator arbeitet also als Hüllkurvendetektor für das amplitudenmodulierte hochfrequente Oszillatorausgangssignal, bei dem die Frequenz der Amplitudenmodulation gleich der Frequenz der Dämpfungsänderungen ist.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schwellwertschalteinrichtungen ein Wechselspannungsver­ stärker umfassen, der eine Wechselspannung mit der Fre­ quenz der demodulierten Signalspannung erzeugt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn der Wechselspannungsver­ stärker als Verstärker mit Amplitudenbegrenzung ausgebil­ det und derart dimensioniert bzw. geschaltet ist, daß sich an seinem Ausgang eine Rechteckimpulsfolge ergibt. Der­ artige Verstärker stehen nämlich beispielsweise für die Signalauswertung bei Tachogeneratoren als integrierte Schaltungen zur Verfügung und arbeiten mit hoher Empfind­ lichkeit und Präzision.

Günstig ist es auch, wenn einem Wechselspannungsverstärker (der in diesem Fall nicht übersteuert wird) eine Trigger­ schaltung nachgeschaltet ist, die mit einer dem Arbeits­ punkt des Verstärkers angepaßten Referenzspannung arbei­ tet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Schal­ tungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens umfaßt der Demodulator getrennte Demodulatorein­ heiten für das Demodulieren der positiven und der negati­ ven Signalanteile der amplitudenmodulierten Oszillator­ schwingung und einen Differenzverstärker zum Summieren der demodulierten Signalanteile zu der demodulierten Sig­ nalspannung, während die Schwellwertschalteinrichtungen eine Triggerschaltung umfassen, deren Eingang die demodu­ lierte Signalspannung zuführbar ist und für die eine variable Referenzspannung mit Hilfe eines Maximalwertde­ tektors und eines Minimalwertdetektors erzeugbar ist, wo­ bei die Eingänge der Detektoren mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden sind, während ihre Aus­ gangssignale zur Bildung der Referenzspannung voneinander subtrahiert werden.

Der besondere Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht dabei zunächst einmal darin, daß durch das separate Demo­ dulieren der positiven und der negativen Signalanteile und durch die Addition der addierten Signalanteile eine entsprechend höhere demodulierte Signalspannung erhalten wird, welche auch bei schwacher Amplitudenmodulation der Oszillatorschwingung ausgeprägte Maxima und Minima be­ sitzt. Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung be­ steht ferner darin, daß mit Hilfe der beiden Detektoren die aktuellen Spannungswerte für die Maxima und Minima erfaßt und zur Bildung einer zur Amplitudenänderung des demodulierten Signals genau symmetrischen Referenzspannung ausgewertet werden können. Hierdurch erreicht man eine sehr hohe Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung und da­ mit die Möglichkeit, Dämpfungsänderungen hoher Frequenz zu erfassen, und erzielt eine größere Störfestigkeit.

Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn die erfin­ dungsgemäße Schaltungsanordnung Umschalteinrichtungen auf­ weist, mit deren Hilfe bei Absinken der Frequenz der Sig­ nalwechsel am Ausgang der Schwellwertschalteinrichtungen anstelle der variablen Referenzspannung eine einstellbare feste Referenzspannung an die Schwellwertschalteinrichtun­ gen bzw. die Triggerschaltung anlegbar ist und umgekehrt. Dabei umfassen die Umschalteinrichtungen vorzugsweise die Serienschaltung einer mit dem Ausgang der Schwellwert­ schalteinrichtungen verbundenen monostabilen Kippschaltung, eines Tiefpasses, einer Triggerstufe und eines Betriebsar­ tenumschalters, mit dessen Hilfe für die Schwellwert­ schalteinrichtungen eine Umschaltung von einer variablen Referenzspannung auf eine fest einstellbare Referenzspan­ nung erfolgt, wobei gegebenenfalls gleichzeitig ein hinter dem Demodulator im Signalpfad liegender Verstärker umgan­ gen werden kann, der das demodulierte Signal bei niedriger Frequenz der Dämpfungsänderungen auch ohne eine besondere Verstärkung einen ausreichend hohen Pegel für die An­ steuerung der Schwellwertschalteinrichtungen haben kann.

Schließlich ist es bei der Realisierung einer Schaltungs­ anordnung gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn Zählein­ richtungen zum Zählen der Impulse der von den Schwellwert­ schalteinrichtungen erzeugten Impulsfolge und zum Erzeugen einer dem periodisch erreichten Zählerstand entsprechenden digitalen Frequenz- bzw. Drehzahlanzeige vorgesehen sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten für besonders hohe Frequenzen geeigneten Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungs­ anordnung mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung für die einzelnen Schaltungsblöcke, deren Verbindung mit der Spannungsversorgung 10 nur schematisch angedeutet ist. Dabei versteht es sich, daß die Spannungsversorgung 10 aus einer extern verfügbaren Betriebsspannung U_B ggf. mehrere unterschiedliche Spannungen für die einzelnen Schaltkreise erzeugen kann.

Die eigentliche Schaltung besitzt eingangsseitig einen Oszillator 12, auf den ein Demodulator 14 folgt, mit dessen Ausgang ein Wechselspannungsverstärker 16 verbunden ist, dessen Ausgang in der gestrichelt eingezeichneten Stellung des Schaltkontaktes eines Betriebsartenumschalters 18 über einen Impedanzwandler 20 mit einer Triggerstufe 22 verbunden ist, deren Ausgang einerseits mit einer Ausgangsstufe 24 der Schaltungsanordnung verbunden ist, und andererseits mit Um­ schalteinrichtungen, die beim Ausführungsbeispiel eine monostabile Kippschaltung 26 umfassen, die eingangsseitig mit dem Ausgang der Triggerstufe 22 verbunden ist und aus­ gangsseitig über einen Tiefpaß 28 mit einer weiteren Triggerstufe 30, deren Ausgang mit dem Betriebsartenum­ schalter 18 verbunden ist.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt: Solange sich vor der Sensorfläche des Näherungsschalters, der normalerweise nur die Blöcke 12, 14, 22 und 24 umfassen würde, kein Gegenstand befindet, welcher eine Bedämpfung des Oszillatoreingangskreises bewirkt, schwingt der Oszillator 12 mit seiner Resonanzfrequenz und mit vorgegebener Ampli­ tude. Wenn ein bedämpfender Gegenstand an den Oszillator heranbewegt wird, dann wird dessen Eingangskreis bedämpft und der Oszillator schwingt mit geringerer Amplitude. Wenn nun die bedämpfenden Gegenstände, wie z.B. die Zähne eines umlaufenden Zahnrads, mit hoher Folgefrequenz an der Sensor­ fläche vorbeibewegt werden, und wenn ferner der Oszillator nicht als Abreißoszillator, sondern als analog arbeitender Oszillator ausgebildet ist, dessen Schwingungsamplitude sich proportional zum Ausmaß der Bedämpfung ändert, dann erscheint am Ausgang des Oszillators ein hochfrequentes Signal, welches entsprechend der Frequenz der Dämpfungs­ änderungen amplitudenmoduliert ist. Das amplitudenmodulierte Oszillatorausgangssignal wird von dem Demodulator 14 demo­ duliert, beispielsweise mit einem Demodulator, der nach Art eines AM-Empfängers ausgebildet ist und am Ausgang eine Wechselspannung mit der Frequenz der Dämfungsänderungen liefert. Diese Wechselspannung wird von dem Wechselspannungs­ verstärker 16 verstärkt, der ggf. so übersteuert werden kann, daß man an seinem Ausgang eine Rechteckimpulsfolge erhält. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird die verstärkte Wechselspannung vom Ausgang des Wechselspannungs­ verstärkers dagegen über den Impedanzwandler 20 an dem Signaleingang einer Triggerstufe 22 angelegt, die ausgangs­ seitig eine Impulsfolge mit der Frequenz der Wechselspannung am Ausgang des Verstärkers 16 liefert. Die Impulsfolge wird dann in der Ausgangsstufe 24 in das gewünschte Ausgangs­ signal, insbesondere ein Drehzahlsignal, umgesetzt.

Das Ausgangssignal der Triggerstufe 22 liegt ferner am Ein­ gang der monostabilen Kippschaltung 26, deren Ausgang über einen Integrator bzw. den Tiefpaß 28 mit dem Eingang der weiteren Triggerstufe 30 verbunden ist. Solange die Frequenz der Impulsfolge am Ausgang der Triggerstufe 22 ausreichend hoch ist, liefert der Tiefpaß 28 an die Triggerstufe 30 eine ausreichend hohe Spannung, um das Ausgangssignal der Trigger­ stufe 30 auf einem ersten Pegel zu halten, bei dem der Betriebsartumschalter den Schaltkontakt 18a in der gestrichelt eingezeichneten Lage hält, in der der Ausgang des Wechsel­ spannungsverstärkers 16 mit dem Eingang des Impedanzwandlers 20 verbunden ist. Wenn die Frequenz der Signalfolge am Ausgang der Triggerstufe 22 auf bzw. unter einen vorgegebenen Grenzwert absinkt, haben die von der monostabilen Kipp­ schaltung 26 an den Tiefpaß 28 gelieferten Impulse einen solchen Abstand voneinander, daß die Ausgangsspannung des Tiefpasses 28 schließlich so weit absinkt, daß die Trigger­ stufe 30 in ihren zweiten Schaltzustand kippt und damit den Betriebsartenumschalter 18 derart umschaltet, daß dessen Schaltkontakt 18a die als ausgezogene Linie eingezeichnete Lage annimmt, so daß er den Ausgang des Demodulators 14 direkt mit dem Eingang des Impedanzwandlers 20 verbindet, wobei der Wechselspannungsverstärker 16 beim Ausführungs­ beispiel umgangen wird. Gleichzeitig wird im allgemeinen die Referenzspannung für die Triggerstufe 22 umgeschaltet, welche bis zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise der Arbeits­ punkt-Einstellung des Wechselspannungsverstärkers 16 ange­ paßt ist. Wenn die untere Grenzfrequenz der Impulsfolge am Ausgang der Triggerstufe 22 dann wieder nach oben über­ schritten wird, erfolgt erneut eine Umschaltung auf den Betrieb mit Wechselspannungsverstärker und zugeordneter Referenzspannung für die Triggerstufe 22. Dabei versteht es sich, daß die Frequenzbereiche, in denen die Schaltungs­ anordnung bei Betrieb mit Wechselspannungsverstärker 16 und ohne Wechselspannungsverstärker arbeitet, überlappen müssen, um jederzeit zuverlässig eine automatische Umschaltung zwischen den beiden möglichen Betriebsarten zu erreichen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten, erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung besteht der Demodulator 14 aus einer ersten Demo­ dulatorstufe 14a, welche den positiven Signalanteil des Oszillatorausgangssignals demoduliert und einer zweiten Demodulatorstufe 14b zum Demodulieren des negativen Signalanteils sowie aus einem Differenzverstärker 14c, der die demodulierten Signale wegen der unterschiedlichen Polarität derselben im Endeffekt addiert und gleichzeitig verstärkt, wobei am Ausgang des Differenzverstärkers 14c eine Gleichspannung mit im Takt der Dämpfungsänderungen schwankender Amplitude erhalten wird. Dieses Signal wird einem Maximalwertdetektor 15a und einem Minimalwertdetektor 15b zugeführt, wo die ermittelten Extremwerte der Spannungen bis zum nächsten Abtastvorgang gespeichert und an einen Spannungsteiler aus zwei identischen Widerständen R angelegt werden, so daß am Abgriff des Spannungsteilers eine Spannung zur Verfügung steht, die exakt dem (schwankenden) Mittelwert des demodulierten Signals vom Ausgang des Differenzverstär­ kers 14c entspricht. Diese Spannung wird über den Impedanz­ wandler 20 als Referenzspannung an die Triggerstufe 22 ange­ legt, deren Signaleingang das demodulierte Signal vom Ausgang des Differenzverstärkers 14c zugeführt wird. Die Trigger­ stufe 22 arbeitet dabei sehr genau, da die in der beschrie­ benen Weise erzeugte, dynamisch variable Referenzspannung gewissermaßen die Nullinie für das durch Demodulation der Oszillatorspannung erhaltene Modulationssignal bildet, dessen Nulldurchgänge von der Triggerstufe 22 exakt erfaßt werden können.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Betriebsartenumschalter 18 interne Schalteinrichtungen, mit deren Hilfe bei Unterschreiten der Grenzfrequenz durch die Impulsfolge am Ausgang der Triggerstufe 22 eine einstellbare Referenzspannung an den Eingang des Impedanzwandlers 20 anlegbar ist, wobei durch die Ausbildung der Spitzenspannungs­ detektoren 15a, 15b und die Wahl der Widerstandswerte für die Widerstände R gewährleistet wird, daß diese neue statische Referenzspannung die dynamische Referenzspannung überläuft bzw. unwirksam macht.

Claims (12)

1. Verfahren zum Erfassen schneller Dämpfungsänderungen im Oszillatoreingangskreis eines Näherungsschalters mit einem mit hoher Frequenz schwingenden Oszillator, einem Demodulator und einer Schwellwertschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch­ frequente, durch die Dämpfungsänderungen amplitudenmodulierte Oszillatorschwingung derart demoduliert wird, daß eine mit der Frequenz der Dämpfungsänderungen schwankende demodulierte Signalspannung erhalten wird, daß diese Signalspannung als Wechselspannung verstärkt wird, und daß diese verstärkte Signalspannung mit Hilfe der Schwellwertschalteinrichtungen in eine Impulsfolge mit einer der Frequenz der Spannungsänderungen der Signalspannung entsprechenden Impulsfolgefrequenz umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der demodulierten Signalspannung eine entsprechend dem Bedämpfungszustand des Näherungsschalters dynamisch variable Referenzspannung für die Schwellwertschaltein­ richtungen abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzspannung der Mittelwert zwischen den perio­ disch abgetasteten Maximal- und Minimalwerten der de­ modulierten Signalspannung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalwechsel am Ausgang der Schwellwertschalteinrichtungen kontinuierlich erfaßt werden und daß bei einer unter einen vorgegebenen Grenzwert absinkenden Frequenz der Signalwechsel eine Umschaltung von der variablen Referenzspannung auf eine auf einen vorgegebenen Wert einstellbare feste Referenz­ spannung erfolgt und umgekehrt.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Erzeugen von Sig­ nalimpulsen in Abhängigkeit von der Annäherung von zu erfassenden Elementen an die Sensorfläche eines Näherungs­ schalters mit einem Oszillator, mit einem mit dem Aus­ gang des Oszillators verbundenen Demodulator und mit mit dem Ausgang des Demodulators verbundenen Schwell­ wertschalteinrichtungen für das demodulierte Signal, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (12) als analog arbeitender Oszillator ausgebildet ist und an seinem Ausgang eine durch die Dämpfungsänderungen amplitudenmodulierte hoch­ frequente Oszillatorschwingung erzeugt, daß der Demo­ dulator (14; 14a, b, c) derart ausgebildet ist, daß an seinem Ausgang ein dem zeitlich veränderlichen Oszillatorausgangssignal folgendes demoduliertes Signal in Form einer mit der Frequenz der Dämpfungsänderungen schwankenden demodulierten Signalspannung erhalten wird, die als Wechselspannung verstärkt wird, und daß diese Signalspannung durch die Schwellwertschalteinrichtungen (22) in eine Impulsfolge mit der Frequenz der Spannungsänderungen der Signalspannung entsprechender Impulsfolgefrequenz umsetzbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwellwertschalteinrichtungen einen Wechselspannungsverstärker (16) zum Erzeugen einer verstärkten Wechselspannung mit der Frequenz der demo­ dulierten Signalspannung umfassen.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wechselspannungsverstärker als Ver­ stärker mit Amplitudenbegrenzung ausgebildet und der­ art dimensioniert ist, daß sich an seinem Ausgang eine Rechteckimpulsfolge ergibt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Wechselspannungsverstärker (16) eine Triggerschaltung (22) nachgeschaltet ist, deren Re­ ferenzspannung eine an den Arbeitspunkt des Verstärkers (16) angepaßte Spannung ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Demodulator (14a, b, c) getrennte Demodulatoreinheiten (14a, 14b) für das Demodulieren der positiven und der negativen Signalanteile der amplitudenmodulierten Oszillatorschwingung und einen Differenzverstärker (14c) zum Summieren der demodu­ lierten Signalanteile zu der demodulierten Signal­ spannung umfaßt und daß die Schwellwertschalteinrich­ tungen eine Triggerschaltung (22) umfassen, deren Ein­ gang die demodulierte Signalspannung zuführbar ist und für die eine variable Referenzspannung mit Hilfe eines Maximalwertdetektors (15a) und eines Minimal­ wertdetektors (15b) erzeugbar ist, wobei die Eingänge der Detektoren (15a, 15b) mit dem Ausgang des Differenz­ verstärkers (14c) verbunden sind, während ihre Ausgangs­ signale zur Bildung der Referenzspannung voneinander subtrahiert werden.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Umschalteinrichtungen (18, 26, 28, 30) vorgesehen sind, mit deren Hilfe bei Ab­ sinken der Frequenz der Signalwechsel am Ausgang der Schwellwertschalteinrichtungen (22) anstelle der variab­ len Referenzspannung eine einstellbare feste Referenz­ spannung an die Schwellwertschalteinrichtungen (22) an­ legbar ist und umgekehrt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschalteinrichtungen eine mit dem Ausgang der Schwellwertschalteinrichtungen (22) verbun­ dene monostabile Kippschaltung (26) umfassen, die über einen Tiefpaß (28) mit einer Triggerstufe (30) verbun­ den ist, durch deren Ausgangssignale ein Betriebsar­ tenumschalter (18) steuerbar ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Zähleinrichtungen zum Zählen der Impulse der von den Schwellwertschaltein­ richtungen (22) erzeugten Impulsfolge und zum Erzeugen einer dem periodisch erreichten Zählerstand entspre­ chenden digitalen Frequenz- bzw. Drehzahlanzeige vor­ gesehen sind.