DE3926083A1 - Induktiver naeherungsschalter - Google Patents
Induktiver naeherungsschalterInfo
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/952—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen iduktiven Näherungsschalter
mit einem transistorisierten Schwingkreisoszillator und
einer im Ermitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors
liegenden Stromquelle, die in Abhängigkeit von einem
thermisch mit der einen ferritischen Kern aufweisenden
Schwingkreisspule gekoppelten Temperaturfühler von einer
Steuereinrichtung derart gesteuert wird, daß mit
ansteigender Temperatur der Schwingkreisspule die
Stromquelle aufgesteuert wird und umgekehrt.
Es ist bekannt, daß das Schwingungsverhalten von
Schwingkreisoszillatoren abhängig ist von der
Umgebungstemperatur. Bei induktiven Näherungsschaltern, die
einen Schwingkreisoszillator aufweisen, wird eine hohe
Empfindlichkeit verlangt, weil anders der Schalter auf
geringfügige Abstandsänderungen des zu erfassenden Zieles
nicht genau genug reagiert. Wegen der Temperaturabhängigkeit
der Schwingkreisspule ändert sich der Resonanzwiderstand des
Schwingkreises mit der Folge, daß die Schaltpunkte des
Nährungsschalters nicht temperaturstabil sind. Man hat
versucht, diese Temperaturabhängigkeit mittels eines im
Rückkopplungszweig des Schwingkreistransistors angeordneten
temperaturabhängigen Widerstandes (NTC-Widerstand) zu
kompensieren. Eine solche Temperaturkompensation hat mehrere
Nachteile:
- a) Die Kompensation mittels des temperaturabhängigen Widerstandes ist nicht optimal, weil die temperaturabhängige Widerstandskennlinie der Schwingkreisspule linear ist, die Widerstandskennlinie des temperaturabhängigen Widerstandes aber einer e-Funktion folgt.
- b) Die Anfangstoleranzen des temperaturabhängigen Widerstandes sind mit +/- 20% recht groß und seine Langzeitstabilität ist relativ schlecht.
- c) Der temperaturabhängige Widerstand befindet sich im HF durchflosssenen Rückkopplungszweig und muß deshalb in unmittelbarer Nähe des Schwingkreisoszillators angeordnet sein. Eine thermische Kopplung mit der Spule, die die Voraussetzung für eine gute Temperaturkompensation ist, würde deshalb zu für HF zu langen Verbindungsleitungen des Widerstandes führen.
- d) Der in der Regel übliche Abgleichwiderstand zur Einstellung des Schaltabstandes, der in Reihe mit dem temperaturabhängigen Widerstand liegt, beeinflußt die Kompensationswirkung des temperaturabhängigen Widerstandes.
- e) Da der Abgleichwiderstand HF-durchflossen ist, muß er ebenfalls in der Nähe des Schwingkreisoszillators angeordnet sein. Deshalb kann er nicht mit langen Verbindungsleitungen an das hintere Ende des als Hybridschaltung ausgebildeten Schwingkreisoszillators angeordnet werden, was für einen einfachen Laserabgleich günstig wäre.
Um eine bessere Temperaturkompensation zu bekommen, ist
bereits vorgeschlagen worden, als Temperaturfühler einen
Transistor zu verwenden, der vorzugsweise auf dem
Ferritkern der Schwingkreisspule angebracht, insbesondere
aufgeklebt ist. Der Vorteil einer derartigen
Temperaturkompensation besteht darin, daß der Transistor
eine lineare Temperaturkennlinie, enge Toleranzen und eine
gute Langzeitstabilität hinsichtlich seiner Daten hat, so
daß eine bessere Temperaturkompensation als mit einem
NTC-Widerstand erreicht werden kann. Gegenüber diesen
Vorteilen tritt der Nachteil zurück, daß die Temperatur
der Schwingkreisspule über den ferritischen Kern auf den
Transistor übertragen werden muß. Günstiger wäre es, die
Temperatur unmittelbar zu erfassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Schwingkreisoszillator zu schaffen, der hinsichtlich der
Temperaturkompensation der Schwingkreisspule gegenüber
bekannten herkömmlichen Schwingkreisosziallatoren mit
NTC-Widerstand verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Temperaturfühler von dem als ohmschen Widerstand wirkenden
ferritischen Kern der Schwingkreisspule gebildet ist, für
dessen einer e-Funktion folgende Widerstandskennlinie
die Steuereinrichtung eine Linearisierung umfaßt.
Die Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen
Schwingkreisoszillatoren dadurch aus, daß sich durch
Benutzung des ohnehin vorhandenen ferritischen Kerns eine
unmittelbarere thermische Koppelung zwischen dem
Temperaturfühler und der temperaturabhängigen
Schwingkreisspule ergibt, was Voraussetzung für eine
präzisere Temperaturkompensation ist. Der sonst auftretende
Nachteil der Nicht-Linearität kommt bei der Erfindung
wegen der Linearisierung nicht zum Tragen. Endlich hat der
ferritischs Kern nicht die Nachteile großer
Anfangstoleranzen und geringer Langzeitstabilität, wie
NTC-Widerstände. Im Ergebnis erreicht man mit den
erfindungsgemäßen Maßnahmen auf einfache Art und Weise
einen temperaturkompensierten induktiven Näherungsschalter
mit hoher Schaltabstandspräzision.
Vorzugsweise sind die Steuereinrichtungen über zwei
Meßleitungen unmittelbar an beabstandeten Anschlußpunkten
des Ferritkerns elektrisch angeschlossen. Zweckmäßigerweise
sollten die Anschlußpunkte diametral gegenüberliegen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 ein Schaltbild eines Näherungsschalters,
Fig. 2 eine Schwingkreisspule des Schwingkreisoszillators
des Näherungsschalters gemäß Fig. 1 in
Seitenansicht,
Fig. 3 die Schwingkreisspule gemäß Fig. 2 in Aufsicht
und
Fig. 4 eine temperaturabhängige Widerstandskennlinie des-
Ferritkerns der Schwingkreisspule gemäß Fig. 2
und 3.
Gemäß Fig. 1 liegt an einer Gleichspannungsquelle UB
eine Reihenschaltung aus einem Schwingkreis mit einer in
einem topfförmigen Kern K angeordneten Schwingkreisspule L
und Schwingkreiskondensatoren C1, C2, einem
Schwingkreistransistor T1 und einer steuerbaren Stromquelle
Q. Der in Basisschaltung betriebene Schwingkreistransistor
T1 ist über einen Widerstand R an der Gleichspannungsquelle
UB angeschlossen. Der Schwingkreis L, C1, C2 und der
rückgekoppelte Schwingkreistransistor T1 bilden den
Oszillator. Die Stromquelle Q wird von einer
Steuereinrichtung ST angesteuert. Anstelle der Stromquelle Q
können auch zwei Stromquellen parallel zueinander angeordnet
sein, von denen die eine Stromquelle auf den Grundstrom des
Oszillators einstellbar ist und die andere einen
zusätzlichen Strom in Abhängigkeit von dem
temperaturabhängigen Eingangssignal der Steuereinrichtung ST
einspeist.
Wie vor allem die Fig. 2 und 3 zeigen besteht die
Schwingkreisinduktivität aus der Spule L und dem
topfförmigen Kern K. Die Spule L ist in dem Topf
eingegossen und auf diese Art und Weise thermisch eng mit
dem Kern K gekoppelt. Der Kern besteht aus ferritischem
Material, das einen temperaturabhängigen nicht linearen
Widerstand hat. Das Temperaturverhalten des Widerstandes
wird durch folgende Funktion bestimmt:
Auf dem Kern K sind an diametral gegenüberliegenden Stellen
Meßleitungen F1, F2 der Steuereinrichtung ST
angeschlossen. Parallel zu dem den elektrischen Widerstand
bildenden Kern K liegt ein Überbrückungswiderstand RB. Die
Steuereinrichtung ST linearisiert das über die
Meßleitungen F1, F2 erhaltene temperaturabhängige
Signal, so daß die Steuereinrichtung mit einem linearen
Ausgangssignal die Stromquelle Q ansteuert und damit auf
temperaturbedingte lineare Änderungen der Bedämpfung der
Schwingkreisspule L im Sinne einer Kompensation reagiert.
Claims (3)
1. Induktiver Näherungsschalter mit einem
transistorisierten Schwingkreisoszillator und einer
im Emitterkollektorkreis des Schwingkreistransistors (T)
liegenden Stromquelle (Q), die in Abhängigkeit von einem
thermisch mit der einen ferritischen Kern K aufweisenden
Schwingkreisspule (L) gekoppelten Temperaturfühler mit
einer Steuereinrichtung (ST) derart gesteuert wird, daß
mit ansteigender Temperatur der Schwingkreisspule (L) die
Stromquelle (Q) aufgesteuert wird und umgekehrt,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperaturfühler von dem als ohmschen Widerstand
wirkenden ferritischen Kern (K) der Schwingkreisspule (L)
gebildet ist, für dessen einer e-Funktion folgenden
Widerstandskennlinie die Steuereinrichtung (ST) eine
Linearisierung umfaßt.
2. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (ST) über zwei Meßleitungen (F1,
F2) unmittelbar an beabstandeten Anschlußpunkten (P1,
P2) des Ferritkerns (K) elektrisch angeschlossen ist.
3. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Anschlußpunkte (P1, P2) diametral gegenüberliegen.
Priority Applications (5)
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Publication Number | Publication Date |
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Family
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Country Status (1)
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Also Published As
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DE3926083C2 (de) | 1991-09-05 |
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