JPH0614604B2 - 共振回路の温度補償方法 - Google Patents

共振回路の温度補償方法

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JPH0614604B2
JPH0614604B2 JP57124312A JP12431282A JPH0614604B2 JP H0614604 B2 JPH0614604 B2 JP H0614604B2 JP 57124312 A JP57124312 A JP 57124312A JP 12431282 A JP12431282 A JP 12431282A JP H0614604 B2 JPH0614604 B2 JP H0614604B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発振回路における共振回路の温度補償方法に
関するものである。
ＬＣ発振回路をそなえた発振器は例えば近接スイッチに
備えられる。被検知対象である金属等の駆動ブレイド
（blade）が、近接スイッチの発振コイルから漏洩した
磁場に接近すると発振器の発振出力信号の減衰が生ず
る。発振器の出力信号の振幅が減少し、そして例えば近
接スイッチに備えられているレベル検出器を駆動してそ
の出力信号を生じさせ、この出力信号がこの近接スイッ
チの出力信号として利用される。これにより物理的接触
なしに被検知対象の有無を検出できる。
従来の誘導性近接スイッチの主な欠点はそのスイッチン
グ距離（検出可能な距離）が限られいて、比較的小さい
ことである。スイッチング距離が大きくなるにつれ、温
度変化が通常許容出来ない大きさとなるような発振回路
やこのような発振回路を組み合わせたものは、その温度
依存性のためにスイッチング距離を大きくすることがで
きない。
第１ａ図の実験曲線は、発振回路の相対Ｑ値Ｑ／Ｑ０を
誘導性近接スイッチの駆動ブレイドの距離ｄ（スイッチ
ング距離）の関数として示したものである。この図か
ら、スイッチング距離ｄが大きくなると、発振回路の相
対Ｑ値Ｑ／Ｑ０の有効変化が急速に非常に小さな値にな
ることがわかる。与えられたスイッチング距離に対し
て、相対Ｑ値が予め定められた値５０％に減少するのが
正常動作範囲であるならば、第１ａ図の曲線はもしスイ
ッチング距離が３倍になれば相対Ｑ値は約３％しか減少
しないことを示している。
発振回路の相対Ｑ値に及ぼす雰囲気温度の影響が第１ｂ
図に示されている。この図には、比Ｑ／Ｑ０は温度が上
昇すると減少することが示されている。第１ａ図と対照
すれば、スイッチング距離が大きな場合には、Ｑ／Ｑ０
に及ぼす温度の影響の方が駆動ブレイドによってＱ／Ｑ
０が変化するのよりも急速に重要な問題になることがわ
かる。
なお、第１ａ図及び第１ｂ図において、Ｑは駆動ブレイ
ドと近接スイッチ間の距離変化や温度変化等による振動
の変動の程度を意味し、より具体的には高いＱ値ほど上
記の変化等によって減衰の程度が少ないことを意味す
る。またＱ０は駆動ブレイドが存在しないときや基準温
度のときのＱ値である。
したがって、本発明の目的は発振回路の温度変化の影響
による振幅の変動を非常に小さくする方法をうることで
あり、それにより従来のものよりは数倍大きなスイッチ
ング距離をもった近接スイッチが利用可能になる。
本発明による方法では、発振回路の振幅の温度による変
動を補償するのに、発振コイルの銅の抵抗値が温度によ
って変化することが用いられる。この発振回路に、発振
コイルの銅の抵抗値に比例する電圧を加えることによ
り、この補償がえられる。すなわち発振コイルに定電流
を供給することにより補償が得られる。
この方法により、回路内に温度勾配によって影響を受け
る素子がある場合でも常に満足に動作するほぼ理想的な
温度補償がえられる。このことは、発振コイルの外側に
補償素子を取付ける場合にえられる補償と異なる点であ
る。
本発明のさらに別の目的は、温度補償された発振器をう
るのに本発明の方法を応用することである。
本発明による発振器は前記方法により温度補償された発
振コイルを有しており、そしてこのコイルが負抵抗値を
もつ抵抗器すなわち発振器にエネルギーを供給するため
の負性抵抗（図示せず）と並列に接続される。
第２図に示されている共振が起こり得る回路の発振コイ
ルを解析すれば、このコイルのＱは、近接スイッチに対
して通常用いられる材質と周波数を考慮に入れる時、発
振コイルＬの銅の抵抗値によって主として決定されるこ
とが示される。このようなコイルのＱを与える式は、他
の損失を無視すれば で与えられる。一般に であるので となる。
発振コイルが与えられると、そのＱもまたＱの温度係数
（温度に依存した変化）も、したがってそれぞれ、銅の
抵抗値Ｒcuおよびその温度係数に逆比例する。このコイ
ルの温度係数は０〜１００℃において約＋０．００４／
゜Kである。従ってＱの温度係数は比較的高い値であって
約−０．００４／゜Kである。
温度のこの影響を消すために本発明の方法によれば、発
振回路の振幅の温度変化を補償するために、発振コイル
の銅線の抵抗値Ｒcuとその温度による変化が用いられ
る。つまり、コイルを含む共振回路の出力に増幅器を接
続し、この増幅器の出力電圧を電圧電流変換して得られ
る交流一定電流を上記コイルに供給して、上記抵抗値Ｒ
cuに生じずる温度依存の電圧降下を用いている。
第３ａ図に状に簡単な方法で温度補償に利用されるため
にコイルＬの銅線の抵抗値Ｒcuを達成しうるこが示され
ている。端子Ａと端子Ｂとの間に接続されたコイルＬは
高周波リッツ線を用いて従来の方法でつくられる。例え
ば端子Ｂにおいて、リツッツの１つが他の線から分離さ
れそして端子Ｄに別に接続されるならば、図からわかる
ように、端子Ｂと端子Ｄの間に接続されたコイルはそれ
自身二本巻コイルとなる。コイルのこの二本巻き巻線に
より、インダクタンスＬとＬ′の結合効果によって所定
のインダクタンス分を相殺し合い、そして第３ｂ図に示
されているように、接続点Ｂと接続点Ｆの間でコイルＬ
の無誘導抵抗である銅線抵抗値Ｒcuが達成される。
第４図に示されているように、ＬＣ共振回路の共振周波
数に等しい周波数resを持った交流一定電流ＩＢが増
幅器より端子ＢとＤの間に接続されれば、この共振回路
は発振を始め、その共振周波数で発振を続ける。一方、
第３図の端子Ｆに加えられる電圧は次の式によって与え
られる。
ＶＢ＝ＩＢ／Ｒcu……(3) このように、この加えられた電圧、すなわち、結合電圧
はコイルの銅の抵抗値Ｒcuに比例し、それでこの結合電
圧は温度が上昇、下降に従って増加、減少する。発振コ
イルのＱ値は前記のように銅の抵抗値Ｒcuに逆比例する
ので、このＱ値は温度が上昇、下降に従って減少、増加
する。もしＱ値が小さくなれば、発振回路の両端の電圧
Ｕ（Ｔ）も小さくなり、Ｑ値が大きくなればＵ（Ｔ）も
大きくなる。もし温度が上昇するならば、コイルに発生
する熱エネルギーによる発振回路の両端の電圧Ｕ（Ｔ）
の減少は、コイルＬの銅の抵抗Ｒcuに加わる電圧ＵＢの
増加によって補償され、そして逆に発振回路の両端の電
圧Ｕ（Ｔ）の増加は発振回路の銅の抵抗に加わる電圧の
減少によって補償される。Ｕ（Ｔ）∝１／ＵＢの関係が
得られる。Ｑ値（(2)式）の温度係数がコイルＬの抵抗
の温度係数と逆であることにより、発振回路の端子Ａと
端子Ｂとの間で測定された電圧Ｕ（Ｔ）は温度に無関係
であり、そしてこの電圧はＵＢに対して９０°の遅れを
有している。
第５図において、発振器は演算増幅器Ｖを有している。
この演算増幅器の反転入力はポテンシオメータＰの摺動
端子に接続される。このポテンシオメータは、図示しな
い電圧源の１つの電極を介してアースに接続され、また
このポテンシオメータは増幅器Ｖの出力に接続される。
そしてこのポテンシオメータによりこの増幅器に対する
調節可能なフィードバックがえられる。この増幅器の非
反転入力は端子ＡにおいてＬＣ共振回路とコイルＬ′と
に接続される。また端子Ｂはアースに接続されている。
コイルＬ′の別の端子Ｄは結合コンデンサＣ２を通して
増幅器の出力に接続される。接続点Ａにおいて共振回路
Ｌ，Ｃ１は、Ｒ１，Ｒ２とＣ２及びＬ′の抵抗値を適宜
に設定することにより、電圧ＶＡが一定範囲内でＶＡ／
ＩＡが負の値すなわち短絡安定形や開放安定形等の負抵
抗を示すように回路が構成され、そしてこの負抵抗の抵
抗値すなわち発振回路のインピーダンスが所定値より小
さいならばエネルギーが供給されて発振が開始する。こ
の負抵抗の抵抗値、したがってこの発振器の自己発振点
すなわち増幅器の電圧増幅度はポテンシオメータＰによ
って調節することができる。増幅器Ｖの出力電圧をこの
出力電圧に比例した電流に変換して接続点Ｄでコイルに
供給するために、電圧ＶＡとＲcuに流れる共振電流との
９０°という要求された位相差をうるために、コンデン
サＣ２の電気容量が比較的小さくて、比較的大きなイン
ピーダンスをもたなければならない。この場合接続点Ｄ
で電流源態様の低インピーダンス負荷としてＣ２が動作
する。従来の近接スイッチでは駆動ブレイドのコイルの
接近によって発振器の出力信号の振幅が変化するのに対
し、この回路では発振器の自己発振点すなわち電圧増幅
度を変える。この後の検出回路（図示されていない）が
この発振の開始または停止を周知の方法で検出しおよび
この信号を増幅することは十分に可能である。本発明に
よる近接スイッチを使うことにより、スイッチング距離
は従来の近接スイッチに比べて約３倍大きくなる。この
近接スイッチは大きなスイッチング距離でも完全に動作
する。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は誘導性近接スイッチの発振コイルの相対Ｑ値
をスイッチング距離の関数として示した図であり、第１
ｂ図は誘導性近接スイッチの発振コイルの相対Ｑ値を温
度の関数として示した図であり、第２図はＬＣ共振回路
の等価回路図であり、第３ａ図は２本巻きコイルを有す
るＬＣ共振回路図であり、第３ｂ図は第３ａ図の共振回
路の等価回路であり、第４図は本発明による発振器の原
理を示した図であり、第５図は本発明による発振器の図
である。 Ａ，Ｂ，Ｄ……端子、 Ｌ，Ｌ′……コイル、 Ｒcu……コイルの銅の抵抗、 Ｃ，Ｃ１，Ｃ２……コンデンサ、 Ｕ（Ｔ）……発振回路の電圧、 Ｖ……演算増幅器、 Ｐ……ポテンシオメータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コイルを含む共振回路の出力に増幅器を接
    続し、上記増幅器の出力電圧を電圧電流変換して得られ
    た交流一定電流を、上記共振回路の上記コイルに供給す
    る発振回路における上記コイルに内在し温度によって変
    化する抵抗によって生ずる上記共振回路の出力電圧の変
    動を補償する方法であって、 上記交流一定電流を、上記コイルに供給することによっ
    て、上記コイルに内在し温度によって変化する上記抵抗
    に電圧降下を生ぜしめ、 温度の変化による上記抵抗の変化により発生する上記電
    圧降下の変動を用いて、上記抵抗の温度変化によって生
    ずる上記共振回路の出力電圧の変動を補償する、 ことを特徴とする共振回路の温度補償方法。
JP57124312A 1981-07-17 1982-07-16 共振回路の温度補償方法 Expired - Lifetime JPH0614604B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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CH4702/819 1981-07-17
CH470281A CH655414B (ja) 1981-07-17 1981-07-17
CH4702/81-9 1981-07-17

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JPS5824205A JPS5824205A (ja) 1983-02-14
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EP (1) EP0070796B2 (ja)
JP (1) JPH0614604B2 (ja)
AT (1) ATE11850T1 (ja)
CA (1) CA1194943A (ja)
CH (1) CH655414B (ja)
DE (1) DE3262321D1 (ja)

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