DE3916386C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/952—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
- H03K17/953—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils forming part of an oscillator
-
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit
einem transistorisierten Schwingkreisoszillator und einer im
Emitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors liegenden
Stromquelle, die in Abhängigkeit von einer thermisch mit dem
Schwingkreisoszillator gekoppelten Temperaturfühleinrichtung
mittels einer Steuereinrichtung derart gesteuert wird, daß
der Schaltabstand des Näherungsschalters temperaturstabil ist.
Für verschiedene Schaltabstände benötigt ein induktiver Näherungsschalter
verschiedene Schwingkreisspulen. Damit der Schwingkreisoszillator
schwingt, ist es erforderlich, den Schwingkreis
mit einem ausreichend großen Grundstrom zu versorgen. Es ist bekannt,
daß das Schwingungsverhalten transistorisierter Schwingkreisoszillatoren
von der Umgebungstemperatur abhängt. Da bei
induktiven Näherungsschaltern eine hohe Empfindlichkeit verlangt
wird, weil anders der Näherungsschalter auf geringfügige
Abstandsänderungen des zu erfassenden Zieles nicht genau genug
reagiert, wirkt sich die Temperaturabhängigkeit besonders
negativ auf die Genauigkeit des Näherungsschalters aus.
Aus der DE 35 27 650 A1 ist ein derartiger Näherungsschalter
bekannt, bei dem in Abhängigkeit von der durch ein temperaturempfindliches
Bauelement erfaßten Temperatur in den Emitterkollektorkreis
des Schwingkreistransistors mittels einer Stromquelle
Strom eingespeist wird, so daß die Kreisverstärkung
über die Temperatur konstant ist. Eine solche globale Temperaturkompensation
ist jedoch nicht optimal, da die verschiedenen, die
Temperaturabhängigkeit des Näherungsschalters bestimmenden Bauteile
ein unterschiedliches Temperaturverhalten haben, wobei
noch zusätzlich unterschiedliche Temperaturen der Bauteile zu
einer falschen Temperaturkompensation führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturkompensation
eines derartigen Näherungsschalters zu verbessern
und zu optimieren, wobei insbesondere die Steilheit des vorgesehenen
Transistors konstant gehalten werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperaturfühleinrichtung,
die einen thermisch mit dem Schwingkreistransistor
gekoppelten, als Transistor ausgebildeten Temperaturfühler aufweist, über die
Steuereinrichtung den Kompensationsstrom der Stromquelle ausschließlich
in Abhängigkeit von der Temperatur des Schwingkreistransistors
im Sinne einer Konstanthaltung der Steilheit des
Schwingkreistransistors einstellt.
Die Vorteile dieser Lösung bestehen vor allem darin, daß die
Temperatur individuell an dem die Temperaturabhängigkeit bewirkenden
Bauteil unmittelbar erfaßt wird, so daß dessen
bekanntes Temperaturverhalten optimal kompensiert werden kann.
Durch Einspeisung eines Kompensationsstroms wird dafür gesorgt,
daß die Steilheit des Schwingungstransistors konstant
gehalten wird. Die Art der Steuerung des eingespeisten Kompensationsstroms
ausschließlich in Abhängigkeit von der Temperatur
beruht auf dem linearen Zusammenhang der Steilheit
und der Temperatur. Deshalb läßt sich diese Art der Steuerung
zumindest bei in Basisschaltung betriebenen Oszillatoren
optimal verwirklichen.
Bei in Emitterschaltung betriebenen Oszillatoren ist es dagegen
günstiger, für die Einstellung des Kompensationsstroms
zusätzlich den Grundstrom zu berücksichtigen. Man hat hier die
Erfahrung gemacht, daß
Schaltabstandsänderungen des Näherungsschalters für
verschiedene Grundströme bei verschiedenen
Temperaturänderungen unterschiedlich sind, weil der
Stromverstärkungsfaktor des Schwingkreistransistors nicht
nur eine nicht lineare Abhängigkeit von der Temperatur,
sondern auch vom Kollektorstrom hat. Durch die
Berücksichtigung des für die jeweilige Schwingkreisspule
eingestellten Grundstroms und der Temperatur bei dem in
den Emitterkollektorkreis eingespeisten Kompensationsstrom
läßt sich deshalb erreichen, daß bei jedem Grundstrom der
Schaltabstand temperaturstabil ist.
Die Berücksichtigung der Temperatur durch die
Steuereinrichtung läßt sich auf einfache Art und Weise
dadurch verwirklichen, daß die Steuereinrichtung als Fühler
für die Temperatur einen thermisch mit dem
Schwingkreistransistor gekoppelten Transistor aufweist. Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die thermische
Kopplung vorzugsweise dadurch verwirklicht, daß der
Schwingkreistransistor und der Transistor der
Steuereinrichtung auf demselben Halbleiterkristall
ausgebildet sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei induktive
Näherungsschalter darstellenden Schaltbildern näher
erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 einen Näherungsschalter, bei dem die Steilheit
des Schwingkreistransistors konstant gehalten
wird,
und
Fig. 2 einen Näherungsschalter, bei dem der
Stromverstärkungsfaktor des
Schwingkreistransistors konstant gehalten wird.
Bei beiden Ausführungsbeispielen liegt an einer
Gleichspannungsquelle UB eine Reihenschaltung aus
einem Schwingkreis mit einer Schwingkreisspule 1 und
Schwingkreiskondensatoren 2a, 2b und einem
Schwingkreistransistor T1. Der in Basisschaltung betriebene
Schwingkreistransistor T1 ist mit dem Schwingkreis 1, 2a, 2b
mitgekoppelt. Der Schwingkreis 1, 2a, 2b und der mitgekoppelte
Schwingkreistransistor T1 bilden den Oszillator, und zwar
einen sogenannten Colpittsoszillator.
Im Emitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors T1
liegt eine Stromquelle I1, die auf einen für den Betrieb des
Schwingkreises 1, 2a, 2b, T1 erforderlichen Grundstrom
einstellbar ist. Von einer zweiten einstellbaren Stromquelle
I2 wird in den Emitterkollektorkreis des
Schwingkreistransistors T1 ein Kompensationsstrom
eingespeist. Die Größe dieses Kompensationsstroms wird von
einer Steuereinrichtung S bestimmt. Die Steuereinrichtung S
umfaßt als Sensor für die Temperatur des
Schwingkreistransistors T1 einen Transistor T2, der zum
Zwecke der Temperaturkopplung auf demselben
Halbleiterkristall wie der Schwingkreistransistor T1
angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung S umfaßt ferner eine Schaltung, die
die individuellen Daten der Transistoren T1, T2,
insbesondere das Kennlinienfeld der Steilheit S des
Schwingkreistransistors T1 berücksichtigt. Für die
Steilheit gilt der bekannte Zusammenhang:
mit
Wird also die Temperatur durch den Transistor T2 festgestellt,
dann läßt sich in Abhängigkeit von der Temperatur zur Konstanthaltung
der Steilheit S der Strom der Stromquelle I2 und damit
der Kollektorstrom IC derart steuern, daß die Steilheit S konstant
bleibt. Im Ergebnis erhält man auf diese Art und Weise einen temperaturabhängigen
Schaltabstand für den Näherungsschalter.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von dem der
Fig. 1 darin, daß im Emitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors
T1 ein Meßorgan M angeordnet ist, das einen Meßwert für
den Strom im Emitterkollektorkreis an die Steuereinrichtung S
liefert. In diesem Fall umfaßt die Steuereinrichtung S das Kennlinienfeld
des Stromverstärkungsfaktors β des Schwingkreistransistors
T1. In Abhängigkeit von den Betriebskennwerten, also vom
Strom im Emitterkollektorkreis und der Temperatur der Transistoren
T1 und T2 sorgt die Steuereinrichtung S dafür, daß bei jedem für
die Schwingkreisspule gewählten Grundstrom der Näherungsschalter
einen temperaturstabilen Schaltabstand hat.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Erfindung bei einem
Oszillator in Basisschaltung verwirklicht; günstiger ist hier
allerdings ein Oszillator in Emitterschaltung.
Claims (3)
1. Induktiver Näherungsschalter mit einem
transistorisierten Schwingkreisoszillator (1, 2a, 2b, T1) und
einer im Emitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors
(T1) liegenden Stromquelle (I1, I2), die in Abhängigkeit
von einer thermisch mit dem Schwingkreisoszillator
(1, 2a, 2b, T1) gekoppelten Temperaturfühleinrichtung (T2)
mittels einer Steuereinrichtung (S) derart gesteuert wird,
daß der Schaltabstand des Näherungsschalters
temperaturstabil ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturfühleinrichtung, die einen thermisch mit dem
Schwingkreistransistor gekoppelten, als Transistor ausgebildeten Temperaturfühler (T2)
aufweist,
über die Steuereinrichtung (S)
den Kompensationsstrom der Stromquelle (I2) ausschließlich
in Abhängigkeit von der Temperatur des
Schwingkreistransistors (T1) im Sinne einer Konstanthaltung
der Steilheit des Schwingkreistransistors (T1) einstellt.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturfühleinrichtung, die einen thermisch mit dem
Schwingkreistransistor gekoppelten Temperaturfühler (T2)
aufweist, bei in Emitterschaltung betriebenem
Schwingkreistransistor (T1) über die Steuereinrichtung (S)
den Kompensationsstrom der Stromquelle (I2) zusätzlich
in Abhängigkeit von einem eingestellten Grundstrom im Sinne
einer Konstanthaltung des Stromverstärkungsfaktors des
Schwingkreistransistors (T1) einstellt.
3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Transistoren (T1, T2) auf demselben
Halbleiterkristall ausgebildet sind.
Priority Applications (5)
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EP90108020A EP0399242B1 (de) | 1989-05-19 | 1990-04-27 | Temperaturstabiler induktiver Näherungsschalter |
DE59010206T DE59010206D1 (de) | 1989-05-19 | 1990-04-27 | Temperaturstabiler induktiver Näherungsschalter |
AT90108020T ATE135860T1 (de) | 1989-05-19 | 1990-04-27 | Temperaturstabiler induktiver näherungsschalter |
US07/523,002 US5043679A (en) | 1989-05-19 | 1990-05-14 | Temperature-stable inductive proximity switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893916386 DE3916386A1 (de) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Temperaturstabiler induktiver naeherungsschalter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3916386A1 DE3916386A1 (de) | 1990-11-22 |
DE3916386C2 true DE3916386C2 (de) | 1993-04-29 |
Family
ID=6381005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893916386 Granted DE3916386A1 (de) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Temperaturstabiler induktiver naeherungsschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (4)
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DE19527174C2 (de) * | 1995-07-25 | 2002-04-18 | Balluff Gmbh | Berührungslos arbeitender Näherungsschalter und Verfahren zu seiner Programmierung |
DE10160877A1 (de) * | 2001-12-12 | 2003-06-26 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Temperaturkompensation an einem berührungslosen Wegmess-System |
DE102004006901C5 (de) | 2004-02-12 | 2013-01-31 | Werner Turck Gmbh & Co. Kg | Näherungsschalter |
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DE3527650A1 (de) * | 1985-08-01 | 1987-02-12 | Pepperl & Fuchs | Verfahren und schaltungsanordnung |
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1989
- 1989-05-19 DE DE19893916386 patent/DE3916386A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3916386A1 (de) | 1990-11-22 |
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