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DE102004029192C5 - Electrical circuit - Google Patents

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DE102004029192C5
DE102004029192C5 DE200410029192 DE102004029192A DE102004029192C5 DE 102004029192 C5 DE102004029192 C5 DE 102004029192C5 DE 200410029192 DE200410029192 DE 200410029192 DE 102004029192 A DE102004029192 A DE 102004029192A DE 102004029192 C5 DE102004029192 C5 DE 102004029192C5
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Dipl.-Ing. Hans-Peter (FH) Spähn
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Wenglor Sensoric Elektronische Geraete GmbH
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Wenglor Sensoric Elektronische Geraete GmbH
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    • 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
    • H03K17/9537—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
    • H03K17/954—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit controlled by an oscillatory signal

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Abstract

Elektrische Schaltung (1) für den Betrieb eines induktiven Näherungsschalters, mit einem Differentialtransformator, der mindestens eine ein Magnetfeld erzeugende Sendespule (L1) aufweist wobei die elektrische Schaltung an eine erste Spannungsquelle (U1) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der ersten Spannungsquelle (U1) und der mindestens einen Sendespule (L1) eine zweite Spannungsquelle (U2) vorgesehen ist, deren Spannungswert gleich oder kleiner bemessen ist als der Spannungswert der ersten Spannungsquelle (U1), dass parallel zu der Sendespule (L1) mindestens ein Kondensator (C4) angeordnet ist, die beide gemeinsam einen Schwingkreis (10) bilden, dass zwischen dem Pluspol (P1) der ersten Spannungsquelle (U1) und dem Schwingkreis (10) eine schaltbare Stromquelle (S1) angeordnet ist, durch die im Schwingkreis (10) ein Wechselstrom anregbar ist, dass zwischen dem Pluspol (P2) der zweiten Spannungsquelle (U2) und dem Schwingkreis (10) ein Amplitudendetektor (AD) vorgesehen ist, der mit einem Halbwellendetektor (HD) elektrisch verbunden ist, und dass der Halbwellendetektor (HD) elektrisch mit der schaltbaren Stromquelle (S1) gekoppelt ist und diese schaltet,dass ein zweiter und ein dritter Transistor (T3A, T3B) den Halbwellendetektor (HD) bilden, und dass durch den Halbwellendetektor (HD) die schaltbare Stromquelle (S1) periodisch übereinstimmend mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises (10) geschaltet wird.Electrical circuit (1) for operating an inductive proximity switch, with a differential transformer, which has at least one transmitter coil (L1) generating a magnetic field, the electrical circuit being connected to a first voltage source (U1), characterized in that in addition to the first voltage source (U1) and the at least one transmitter coil (L1) a second voltage source (U2) is provided, the voltage value of which is dimensioned equal to or less than the voltage value of the first voltage source (U1) that parallel to the transmitter coil (L1) at least one capacitor (C4 ) is arranged, both of which together form an oscillating circuit (10), between the positive pole (P1) of the first voltage source (U1) and the oscillating circuit (10) a switchable current source (S1) is arranged, through which in the oscillating circuit (10) Alternating current can be excited so that an amplitude detector () between the positive pole (P2) of the second voltage source (U2) and the resonant circuit (10) AD) is provided, which is electrically connected to a half-wave detector (HD), and that the half-wave detector (HD) is electrically coupled to the switchable current source (S1) and this switches that a second and a third transistor (T3A, T3B) Form half-wave detector (HD), and that the switchable current source (S1) is switched periodically in accordance with the resonance frequency of the resonant circuit (10) by the half-wave detector (HD).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung für den Betrieb eines induktiven Näherungsschalters mit einem Differentialtransformator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electrical circuit for the operation of an inductive proximity switch with a differential transformer according to the preamble of claim 1.

Der DE 102 44 104 A1 ist ein induktiver Näherungsschalter zu entnehmen, der eine Sendespule und zwei Empfangsspulen aufweist, die gemeinsam einen Differentialtransformator bilden. Dem Differentialtransformator ist hierbei eine Auswerteschaltung nachgeschaltet, durch die Veränderungen des Magnetfeldes im Bereich der Sende- und Empfangsspulen in Bezug auf den Abstand eines Bauteils ermittelbar sind.Of the DE 102 44 104 A1 shows an inductive proximity switch, which has a transmitting coil and two receiving coils, which together form a differential transformer. The differential transformer in this case an evaluation circuit is connected downstream, can be determined by the changes of the magnetic field in the region of the transmitting and receiving coils with respect to the distance of a component.

Als nachteilig bei einem solchen induktiven Näherungsschalter hat sich herausgestellt, dass aufgrund von Umwelteinflüssen, beispielsweise Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsveränderungen, die Amplitude der Sendespule erheblich gestört wird, wodurch eine exakte Ermittlung des Abstandes zwischen dem Differentialtransformator und einem Bauteil verfälscht wird.A disadvantage of such an inductive proximity switch has been found that due to environmental influences, such as temperature and humidity changes, the amplitude of the transmitting coil is significantly disturbed, whereby an exact determination of the distance between the differential transformer and a component is falsified.

Auch wenn Fremdgegenstände, die insbesondere aus Metall hergestellt sind, in den Bereich der Sendespule eintauchen, werden die Messergebnisse durch die Veränderung der Amplitude an der Sendespule gestört. Des Weiteren weist jede Spannungsquelle bestimmte elektrische Eigenschaften auf, die zueinander unterschiedlich ausgebildet sein können, so dass durch diese Spannungsquellen-eigenschaften die Amplitude an der Sendespule negativ beeinflusst sind.Even if foreign objects, which are made in particular of metal, dip into the region of the transmitter coil, the measurement results are disturbed by the change in the amplitude at the transmitter coil. Furthermore, each voltage source has specific electrical properties which may be designed differently from one another, so that the amplitude at the transmitting coil is negatively influenced by these voltage source properties.

Daher ist es erforderlich, jeden induktiven Näherungsschalter in dem individuellen Einsatzbereich zu kalibrieren, um diese Störeinflüsse zu erfassen und zu beheben.Therefore, it is necessary to calibrate each inductive proximity switch in the individual application area to detect and correct these disturbances.

Die sich unter Umständen permanent ändernden Bedingungen, die die Amplitude der Sendespule beeinflussen, verfälschen jedoch die Amplitude der Sendespule. Der induktive Näherungsschalter muss folglich oftmals kalibriert werden.However, under certain circumstances permanently changing conditions that affect the amplitude of the transmitting coil, but falsify the amplitude of the transmitting coil. The inductive proximity switch must therefore often be calibrated.

Aus der DE 4102542 A1 ist eine elektrische Schaltung für den Betrieb eines induktiven Näherungsschalters mit einem Differenzialtransformator zu entnehmen. Dabei sind die in den beiden Sensorspulen induzierten Spannungen ein Maß für die jeweilige magnetische Durchflutung, die durch das von der Sendespule ausgehende Wechselfeld erzeugt wird. Im unbeeinflussten Zustand hängt die Größe der in den Sensorspulen induzierten Spannungen ab von der räumlichen Anordnung der Sensorspulen und ihren jeweiligen Windungszahlen sowie von der Feldstärke und der Frequenz des sie durchflutenden Wechselfeldes. Dabei kann in einem ersten Betriebszustand die Differenzwechselspannung den Oszillatorverstärker derart ansteuern, dass die Schwingbedingungen des Oszillators im unbeeinflussten Zustand erfüllt sind. Bei einer Annäherung eines Auslösers fällt die Differenzwechselspannung ab bis diese beim gewünschten Ansprechabstand den Wert 0 annimmt. Bei diesem Schaltkriterium reißen die Schwingungen ab. Dies führt zu einem entsprechenden Schaltsignal.From the DE 4102542 A1 An electrical circuit for operating an inductive proximity switch with a differential transformer can be seen. In this case, the voltages induced in the two sensor coils are a measure of the respective magnetic flux generated by the alternating field emanating from the transmitter coil. In the uninfluenced state, the size of the voltages induced in the sensor coils depends on the spatial arrangement of the sensor coils and their respective number of turns and on the field strength and the frequency of the alternating field flowing through them. In this case, in a first operating state, the difference AC voltage to drive the oscillator amplifier such that the oscillation conditions of the oscillator are met in the uninfluenced state. When approaching a trigger, the difference AC voltage drops until it assumes the value 0 at the desired response distance. With this switching criterion, the vibrations break off. This leads to a corresponding switching signal.

Als nachteilig bei diesem bekannt gewordenen Stand der Technik hat sich herausgestellt, dass die für den Betrieb der Schaltung notwendige Spannungsversorgung nicht wahlweise abgeschaltet oder zugeschaltet ist, und zwar in Abhängigkeit des gewünschten Schwingverhaltens. Zudem weist die elektrische Schaltung nach dem Stand der Technik eine Schaltungstopologie auf, die unterschiedlich ausgestaltet werden soll.A disadvantage of this known prior art has been found that the power supply necessary for the operation of the circuit is not selectively switched off or switched on, depending on the desired vibration behavior. In addition, the electrical circuit according to the prior art, a circuit topology, which is to be designed differently.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Schaltung für den Betrieb eines Differentialtransformators, insbesondere eines induktiven Näherungsschalters, bereit zu stellen, die die auf die Sendespule des Differentialtransformators einwirkende Spannung nach Bedarf, also in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Amplitudenwert an der Sendespule zu- oder abschaltet, so dass die Sendespule permanent mit einer nahezu konstanten Amplitude betrieben wird, ohne dass Umwelteinflüsse, wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Vergussmasse der Sendespule sowie Fremdgegenstände im Bereich der Sendespule und/oder die elektrischen Eigenschaften der Spannungsquelle den Betrieb der Sendespule negativ beeinflussen.The object of the invention is therefore to provide an electrical circuit for the operation of a differential transformer, in particular an inductive proximity switch, to provide the voltage acting on the transmitting coil of the differential transformer voltage as needed, ie in response to a predetermined amplitude value at the transmitting coil or switches off, so that the transmitting coil is operated permanently with a nearly constant amplitude without environmental influences such as humidity, temperature and potting compound of the transmitting coil and foreign objects in the field coil and / or the electrical properties of the voltage source negatively affect the operation of the transmitting coil.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.Further advantageous developments of the invention can be taken from the features of the subclaims.

Dadurch, dass die von der ersten Stromquelle ausgesendete Spannung von der schaltbaren Stromquelle in einen Wechselstrom umgewandelt wird, wird in dem Schwingkreis eine Schwingung erzeugt, dessen Amplitude und Resonanzfrequenz durch den Amplitudendetektor und den Halbwellendetektor permanent überwacht werden. Folglich ist vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei Überschreiten des voreingestellten Amplitudenwertes die schaltbare Stromquelle abgeschaltet wird, so dass der Amplitudenwert an der Sendespule aufgrund der elektrischen Eigenschaften des Schwingkreises wieder unterhalb des voreingestellten Amplitudenwertes sinkt und anschließend die schaltbare Stromquelle wieder aktiviert ist. Daher bleibt der Amplitudenwert der Sendespule nahezu konstant.Characterized in that the voltage emitted by the first current source voltage is converted by the switchable current source into an alternating current, a vibration is generated in the resonant circuit whose amplitude and resonant frequency are permanently monitored by the amplitude detector and the half-wave detector. Consequently, it is advantageously ensured that the switchable current source is switched off when the preset amplitude value is exceeded, so that the amplitude value at the transmitting coil again drops below the preset amplitude value due to the electrical properties of the oscillating circuit and then the switchable one Power source is activated again. Therefore, the amplitude value of the transmitting coil remains almost constant.

Dieser konstante Amplitudenwert wird unabhängig von den Umwelteinflüssen, den elektrischen Eigenschaften der ersten Spannungsquelle und/oder von Fremdgegenständen beibehalten, denn die Veränderungen im Bereich der Sendespule haben keinen Einfluss auf die Funktionsweise, also auf die Amplitude der Sendespule, da die Amplitude der Sendespule durch geeignete elektrische Bauteile, beispielsweise den Amplitudendetektor und den Halbwellendetektor, permanent überwacht wird.This constant amplitude value is maintained independently of the environmental influences, the electrical properties of the first voltage source and / or foreign objects, because the changes in the range of the transmitting coil have no effect on the operation, so on the amplitude of the transmitting coil, since the amplitude of the transmitting coil by appropriate electrical components, such as the amplitude detector and the half-wave detector, is permanently monitored.

Durch die zweite Spannungsquelle wird eine Spannung eingestellt, die dem halben Amplitudenwert der Sendespule entspricht, denn mit Überschreiten der an der zweiten Spannungsquelle eingestellten Spannung wird die schaltbare Stromquelle abgeschaltet, so dass der Schwingkreis keine zusätzliche elektrische Energie erhält, und dessen Amplitudenwert über die Zeit ansteigt. Vielmehr sinkt die Amplitude der Sendespule nach einigen Durchläufen wieder unter den an der zweiten Spannungsquelle eingestellten Spannungswert, so dass durch die schaltbare Stromquelle, der Schwingkreis wieder mit Energie versorgt wird. Folglich ist eine einfache und schnelle Einstellung des gewünschten Amplitudenwertes an der Sendespule durch die Veränderung der Spannung der zweiten Spannungsquelle möglich. Die erste Spannungsquelle kann dabei unverändert gelassen werden.By the second voltage source, a voltage is set, which corresponds to half the amplitude value of the transmitting coil, because when exceeding the voltage set at the second voltage source, the switchable current source is switched off, so that the resonant circuit receives no additional electrical energy, and its amplitude value increases over time , Rather, the amplitude of the transmitting coil decreases again after a few passes below the voltage set at the second voltage source, so that is powered by the switchable power source, the resonant circuit with energy. Consequently, a simple and rapid adjustment of the desired amplitude value at the transmitting coil by changing the voltage of the second voltage source is possible. The first voltage source can be left unchanged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird. Im einzelnen zeigt:In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which will be explained in more detail below. In detail shows:

1 eine allgemeine elektrische Schaltung zur Überwachung und Steuerung der Amplitude einer Sendespule, die einem Differentialtransformator zugeordnet ist, 1 a general electrical circuit for monitoring and controlling the amplitude of a transmitting coil associated with a differential transformer;

2 das Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung gemäß 1 mit den notwendigen elektrischen Bauteilen und deren Verschaltung, und 2 the embodiment of the electrical circuit according to 1 with the necessary electrical components and their interconnection, and

3 eine Zusammenfassung von Messergebnissen der Amplitude der Sendespule gemäß 2 in Form eines Graphen in Abhängigkeit von der Außentemperatur. 3 a summary of measurement results of the amplitude of the transmitting coil according to 2 in the form of a graph as a function of the outside temperature.

In 1 ist eine elektrische Schaltung 1 für den Betrieb eines Differentialtransformators gezeigt, der aus einer ein Magnetfeld erzeugenden Sendespule L1 gebildet ist, die an eine eine Strom liefernde schaltbare Stromquelle S1 angeschlossen ist. Der Stromquelle S1 nachgeschaltet ist eine Spannungsquelle U1, welche die Stromquelle S1 mit Energie versorgt. Die schaltbare Stromquelle S1 wird periodisch durch den Halbwellendetektor HD gesteuert, insbesondere durch diesen, an- und ausgeschaltet, so dass ein Wechselstrom entsteht, wodurch die Spule L1 zusammen mit dem Kondensator C4, welche zusammen einen Schwingkreis 10 bilden, zu einer Schwingung mit ansteigender Amplitude angeregt wird. Der durch die Schwingung in der Spule L1 fließende sinusförmige Strom erzeugt ein sinusförmiges pulsierendes Magnetfeld, das für die Funktion des induktiven Näherungsschalters notwendig ist.In 1 is an electrical circuit 1 for the operation of a differential transformer formed of a magnetic field generating transmitter coil L1 connected to a switchable current source S1 supplying current. Downstream of the current source S1 is a voltage source U1, which supplies the current source S1 with energy. The switchable current source S1 is periodically controlled by the half-wave detector HD, in particular by this, on and off, so that an alternating current is generated, whereby the coil L1 together with the capacitor C4, which together form a resonant circuit 10 form, is excited to a vibration of increasing amplitude. The sinusoidal current flowing through the oscillation in the coil L1 generates a sinusoidal pulsating magnetic field which is necessary for the function of the inductive proximity switch.

Um zu verhindern, dass der Schwingkreis 10 weiterhin von der schaltbaren Stromquelle S1 mit Energie versorgt wird, ist parallel zu der ersten Spannungsquelle U1 eine zweite Spannungsquelle U2 angeordnet, die ebenfalls mit dem Schwingkreis 10 elektrisch verbunden ist. Der Pluspol P2 der zweiten Spannungsquelle U2 ist mit einem Amplitudendetektor AD verbunden, der mit einem Halbwellendetektor HD gekoppelt ist. Beide elektrische Bauteile sind in Form einer Reihenschaltung an den Schwingkreis 10 angekoppelt. Durch den Halbwellendetektor HD wird permanent die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 10 überwacht, also der Takt des Schwingkreises 10 abgenommen. Das periodische Zu- und Abschalten der schaltbaren Stromquelle S1 erfolgt durch den Halbwellendetektor, der diese Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 10 durchführt. Das periodische Schalten der Stromquelle S1 liefert einen Wechselstrom, durch den der Schwingkreis 10 zum Schwingen angeregt wird.To prevent the resonant circuit 10 Furthermore, is supplied with energy from the switchable current source S1, a second voltage source U2 is arranged in parallel with the first voltage source U1, which is also connected to the resonant circuit 10 electrically connected. The positive pole P2 of the second voltage source U2 is connected to an amplitude detector AD, which is coupled to a half-wave detector HD. Both electrical components are in the form of a series circuit to the resonant circuit 10 coupled. By the half-wave detector HD is permanently the resonant frequency of the resonant circuit 10 monitors, so the clock of the resonant circuit 10 decreased. The periodic connection and disconnection of the switchable current source S1 is performed by the half-wave detector, which controls these switching operations as a function of the resonant frequency of the resonant circuit 10 performs. The periodic switching of the current source S1 supplies an alternating current through which the resonant circuit 10 is stimulated to vibrate.

Erreicht nunmehr die Amplitude an der Sendespule L1 einen Wert, der doppelt so groß ist wie der Betrag der Amplitude an der zweiten Spannungsquelle U2 wird dies durch den Amplitudendetektor AD festgestellt und der Halbwellendetektor HD wird derart beeinflusst, dass durch diesen die schaltbare Stromquelle S1 nicht mehr betätigt wird, so dass der Schwingkreis 10 nicht mehr mit Energie versorgt wird.Now reaches the amplitude at the transmitting coil L1 a value which is twice as large as the amount of amplitude at the second voltage source U2, this is determined by the amplitude detector AD and the half-wave detector HD is influenced such that through this the switchable current source S1 no longer is pressed, so that the resonant circuit 10 is no longer supplied with energy.

Fällt nunmehr der Amplitudenwert an der Sendespule L1 unter den vorgegebenen Grenzwert, wird dies ebenfalls durch den Amplitudendetektor AD gemessen und der Halbwellendetektor HD wird derart beeinflusst, dass die schaltbare Stromquelle S1 durch den Halbwellendetektor HD wieder betätigt wird, so dass die Sendespule L1 erneut mit Energie versorgt wird.Now falls the amplitude value at the transmitting coil L1 below the predetermined limit, this is also measured by the amplitude detector AD and the half-wave detector HD is influenced such that the switchable current source S1 is operated by the half-wave detector HD again, so that the transmitting coil L1 again with energy is supplied.

Aus 2 ist der exakte Schaltplan einer solchen Schaltung 1 zu entnehmen, der nachfolgend näher erläutert wird. Zunächst wird die Funktionsweise der steuerbaren Stromquelle S1 beschrieben.Out 2 is the exact circuit diagram of such a circuit 1 which will be explained in more detail below. First, the operation of the controllable current source S1 will be described.

An die Spannungsquelle U2 ist ein Transistor T2A derart angeschlossen, dass der Pluspol P2 der Spannungsquelle U2 an dem Emitter des Transistors T2A anliegt. Der Kollektor des Transistors T2A ist mit einem Widerstand R3 verbunden der den Strom (I3), der die beiden Emitter der Transistoren T3A und T3B fließt bestimmt. Die beiden Transistoren T3A und T3B bilden einen Differenzschalter, der durch die Wechselspannung über den Schwingkreis 10 umgeschaltet wird. Befindet sich die Spannung über den Schwingkreis in der negativen Halbwelle, wird der Transistor T3A durchgeschaltet und der Strom I3 fließt zum Minuspol P3 ab. Befindet sich die Spannung in dem Schwingkreis 10 in der positiven Halbwelle wird der Transistor T3B durchgeschaltet und der Strom I3 fließt in einen Stromspiegel 11 und wird dort gespiegelt auf einen Stromspiegel 12. Dieser hat dann die Funktion der steuerbaren Stromquelle S1 in 1.A transistor T2A is connected to the voltage source U2 in such a way that the positive pole P2 of the voltage source U2 is applied to the emitter of the transistor T2A. The collector of the transistor T2A is connected to a resistor R3 which determines the current (I3) which flows the two emitters of the transistors T3A and T3B. The two transistors T3A and T3B form a differential switch, which by the AC voltage through the resonant circuit 10 is switched. If the voltage across the resonant circuit is in the negative half-wave, the transistor T3A is turned on and the current I3 flows to the negative pole P3. Is the voltage in the resonant circuit 10 in the positive half cycle the transistor T3B is turned on and the current I3 flows into a current mirror 11 and is mirrored there on a current mirror 12 , This then has the function of the controllable current source S1 in 1 ,

Dadurch, dass der Spannungswert der ersten Spannungsquelle U1 größer bemessen ist und vorzugsweise 12 Volt beträgt, als der Spannungswert der zweiten Spannungsquelle U2, der vorzugsweise 5 Volt aufweist, wird der Schwingkreis 10 derart erregt, dass die Sendespule L1 eine sich permanent vergrößernde Amplitude aufweist, denn mit jeder Periode wird zusätzlich Energie in den Schwingkreis 10 indiziert, so dass die Amplitude der Sendespule L1 zunimmt. Dies würde jedoch dazu führen, dass eine permanent anwachsende Amplitude an der Sendespule L1 vorhanden ist, die für einen induktiven Näherungsschalter nicht einsetzbar bzw. nicht verwendet werden kann.Characterized in that the voltage value of the first voltage source U1 is sized larger and preferably 12 volts, as the voltage value of the second voltage source U2, which preferably has 5 volts, the resonant circuit 10 so excited that the transmitting coil L1 has a permanently increasing amplitude, because with each period is additionally energy in the resonant circuit 10 indexed so that the amplitude of the transmitting coil L1 increases. However, this would mean that a permanently increasing amplitude is present at the transmitting coil L1, which can not be used or not used for an inductive proximity switch.

Um daher die Amplitude exakt einzustellen – bei den genannten Spannungswerten der Spannungsquellen U1 und U2 beträgt die Amplitude der Sendespule ca. 11 Volt – ist dem Schwingkreis 10 eine Sperrdiode T2B vorgeschaltet, die über ihren Kollektoranschluss mit einem Widerstand R5 an dem Schwingkreis 10 angeschlossen ist. Der Emitteranschluss der Sperrdiode T2B ist mit dem Minuspol P3 über einen parallel geschalteten Widerstand R1 und einem Kondensator C2 verbunden, die eine Spitzenwertgleichrichtung der Amplitude des Schwingkreises bewirken.In order therefore to set the amplitude exactly - at the voltage values of the voltage sources U1 and U2 mentioned, the amplitude of the transmitting coil is about 11 volts - is the resonant circuit 10 a blocking diode T2B connected upstream, via its collector terminal with a resistor R5 to the resonant circuit 10 connected. The emitter terminal of the blocking diode T2B is connected to the negative pole P3 via a parallel-connected resistor R1 and a capacitor C2, which cause a peak rectification of the amplitude of the resonant circuit.

Die Sperrdiode T2B ist solange geschlossen, wie der Amplitudenwert der Sendespule L1 unterhalb von 11 Volt liegt. Steigt der Amplitudenwert an der Sendespule L1 über diesen Wert an, wird die Sperrdiode T2B leitend, so dass der Kondensator C2 aufgeladen wird. Der Kondensator C2 ist mit dem Basisanschluss des Schaltransistors T2A verbunden. Ist der Kondensator C2 entladen, ist der Schalttransistor T2A geschlossen und der Strom I1 kann fließen und damit die steuerbare Stromquelle S1 sowie der Stromspiegel 12 ansteuern. Ist der Kondensator C2 aufgeladen, wird der Schalttransistor T2A geöffnet und der Strom I1 kann nicht fließen. Damit wird die steuerbare Stromquelle S1 und der Stromspiegel 12 nicht mehr angesteuert und die Amplitude des Schwingkreises 10 wird wieder kleiner. Die Amplitude wird auf diese Weise auf die Spannung Uss ≈ 2 × U2 geregelt.The blocking diode T2B is closed as long as the amplitude value of the transmitting coil L1 is below 11 volts. When the amplitude value at the transmitting coil L1 rises above this value, the blocking diode T2B becomes conductive, so that the capacitor C2 is charged. The capacitor C2 is connected to the base terminal of the switching transistor T2A. If the capacitor C2 is discharged, the switching transistor T2A is closed and the current I1 can flow and thus the controllable current source S1 and the current mirror 12 drive. When the capacitor C2 is charged, the switching transistor T2A is opened and the current I1 can not flow. Thus, the controllable current source S1 and the current mirror 12 no longer driven and the amplitude of the resonant circuit 10 gets smaller again. The amplitude is regulated in this way to the voltage Uss ≈ 2 × U 2 .

Der Widerstand R5 weist bei dem angegebenen Ausführungsbeispiel einen Spannungsabfall von 0,5 Volt auf, so dass insgesamt eine Amplitude an der Sendespule L1 von 11 Volt als Grenzwert eingestellt ist, wenn die zweite Spannungsquelle U2 eine Spannung in Höhe von 5 Volt aufweist. Der an der Spannungsquelle U2 eingestellte Spannungswert regelt demnach die maximale Amplitude der Sendespule L1.The resistor R5 has in the specified embodiment, a voltage drop of 0.5 volts, so that a total of one amplitude at the transmitting coil L1 of 11 volts is set as the limit, when the second voltage source U2 has a voltage of 5 volts. The voltage value set at the voltage source U2 accordingly regulates the maximum amplitude of the transmitting coil L1.

Falls Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeits- und/oder Temperaturveränderungen, während des Betriebes der Sendespule L1 auftreten, tangiert dies die Betriebsweise der Sendespule L1 nicht, denn diese Umwelteinflüsse bewirken zwar eine Amplitudenveränderung an der Sendespule L1, die jedoch auf den Schaltvorgang lediglich insoweit eine Auswirkung erzielt, als dass die Sendespule L1 von der steuerbaren Stromquelle S1 weniger Energie erhält, wenn der eingestellte Amplitudenwert überschritten ist. Die Umwelteinflüsse und/oder Eigenschaften der Stromquelle U1 wirken sich daher auf die Betriebsweise der Sendespule L1 nicht aus.If environmental influences, such as humidity and / or temperature changes occur during operation of the transmitting coil L1, this does not affect the operation of the transmitting coil L1, because these environmental influences cause an amplitude change to the transmitting coil L1, but only to the extent an effect on the switching process achieved than that the transmitting coil L1 receives less energy from the controllable current source S1 when the set amplitude value is exceeded. The environmental influences and / or properties of the current source U1 therefore do not affect the mode of operation of the transmitting coil L1.

In 3 sind Messergebnisse in Form eines Schaubildes dargestellt, aus denen ersichtlich ist, dass die Amplitude der Sendespule L1 in Bezug auf die Temperaturveränderungen nahezu konstant verläuft, denn bei einem Temperaturwert von beispielsweise 75°C liegt an der Sendespule L1 eine Amplitude von 11,2 Volt an; bei einem Temperaturwert von minus 25°C beträgt die Amplitude an der Sendespule L1 11 Volt, so dass über einen Temperaturbereich von etwa 100°C die Veränderung der Amplitude in einer Größenordnung von 0,2 V eingetreten ist.In 3 are measured results shown in the form of a graph, from which it can be seen that the amplitude of the transmitting coil L1 with respect to the temperature changes is almost constant, because at a temperature value of for example 75 ° C is applied to the transmitting coil L1 has an amplitude of 11.2 volts ; at a temperature value of minus 25 ° C, the amplitude at the transmitting coil L1 is 11 volts, so that over a temperature range of about 100 ° C, the change in amplitude in the order of 0.2V has occurred.

Zwischen den Temperaturbereichen von 50°C und 0°C verläuft die Amplitudeverringerung nahezu linear, so dass auch größere Temperaturveränderungen auf die Funktionsweise des induktiven Näherungsschalters nahezu keinen Einfluss haben, wenn der Näherungsschalter in einem üblichen Temperaturbereich betrieben wird.Between the temperature ranges of 50 ° C and 0 ° C, the amplitude reduction is almost linear, so that even larger temperature changes on the operation of the inductive proximity switch have virtually no influence when the proximity switch is operated in a conventional temperature range.

Claims (9)

Elektrische Schaltung (1) für den Betrieb eines induktiven Näherungsschalters, mit einem Differentialtransformator, der mindestens eine ein Magnetfeld erzeugende Sendespule (L1) aufweist wobei die elektrische Schaltung an eine erste Spannungsquelle (U1) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der ersten Spannungsquelle (U1) und der mindestens einen Sendespule (L1) eine zweite Spannungsquelle (U2) vorgesehen ist, deren Spannungswert gleich oder kleiner bemessen ist als der Spannungswert der ersten Spannungsquelle (U1), dass parallel zu der Sendespule (L1) mindestens ein Kondensator (C4) angeordnet ist, die beide gemeinsam einen Schwingkreis (10) bilden, dass zwischen dem Pluspol (P1) der ersten Spannungsquelle (U1) und dem Schwingkreis (10) eine schaltbare Stromquelle (S1) angeordnet ist, durch die im Schwingkreis (10) ein Wechselstrom anregbar ist, dass zwischen dem Pluspol (P2) der zweiten Spannungsquelle (U2) und dem Schwingkreis (10) ein Amplitudendetektor (AD) vorgesehen ist, der mit einem Halbwellendetektor (HD) elektrisch verbunden ist, und dass der Halbwellendetektor (HD) elektrisch mit der schaltbaren Stromquelle (S1) gekoppelt ist und diese schaltet, dass ein zweiter und ein dritter Transistor (T3A, T3B) den Halbwellendetektor (HD) bilden, und dass durch den Halbwellendetektor (HD) die schaltbare Stromquelle (S1) periodisch übereinstimmend mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises (10) geschaltet wird.Electrical circuit ( 1 ) for the operation of an inductive proximity switch, comprising a differential transformer having at least one magnetic field generating coil (L1), wherein the electrical circuit is connected to a first voltage source (U1), characterized in that in addition to the first voltage source (U1) and the at least one transmission coil (L1) is provided with a second voltage source (U2) whose voltage value is equal to or less than as the voltage value of the first voltage source (U1), that at least one capacitor (C4) is arranged in parallel with the transmitting coil (L1), both of which together form a resonant circuit (U1). 10 ) form that between the positive pole (P1) of the first voltage source (U1) and the resonant circuit ( 10 ) a switchable current source (S1) is arranged, through which in the resonant circuit ( 10 ) an alternating current can be excited, that between the positive pole (P2) of the second voltage source (U2) and the resonant circuit ( 10 ) an amplitude detector (AD) is provided, which is electrically connected to a half-wave detector (HD), and that the half-wave detector (HD) is electrically coupled to the switchable current source (S1) and switches that a second and a third transistor (T3A , T3B) form the half-wave detector (HD), and in that the half-wave detector (HD) the switchable current source (S1) periodically coinciding with the resonant frequency of the resonant circuit ( 10 ) is switched. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Transistor (T2A) den Amplitudendetektor (AD) bildet, wobei der Emitter des ersten Transistors (T2A) an den Pluspol (P2) der zweiten Spannungsquelle (U2) angeschlossen ist, und die Basis des ersten Transistors (T2A), über einen Spitzenwertgleichrichter (T2B) und einen ersten Widerstand (R5) mit dem Schwingkreis (10) verbunden ist.A circuit according to claim 1, characterized in that a first transistor (T2A) forms the amplitude detector (AD), the emitter of the first transistor (T2A) being connected to the positive pole (P2) of the second voltage source (U2), and the base of first transistor (T2A), via a peak rectifier (T2B) and a first resistor (R5) to the resonant circuit ( 10 ) connected is. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des zweiten Transistors (T3A) unmittelbar oder über einen zweiten Widerstand (R2) mit der Sendespule (L1), der Emitter des zweiten Transistors (T3A) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T2A) und der Kollektor des zweiten Transistors (T3A) mit dem gemeinsamen Minuspol (P3) der ersten und zweiten Spannungsquelle (U1, U2) elektrisch gekoppelt ist und dass der zweite und der dritte Transistor (T3A, T3B) eine Differenzschaltung bilden.Circuit according to Claim 2, characterized in that the base of the second transistor (T3A) is connected directly or via a second resistor (R2) to the transmitting coil (L1), the emitter of the second transistor (T3A) to the collector of the first transistor (T2A). and the collector of the second transistor (T3A) is electrically coupled to the common negative pole (P3) of the first and second voltage sources (U1, U2) and that the second and third transistors (T3A, T3B) form a differential circuit. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem dritten Transistor (T3B) eine Stromspiegelschaltung (11, T4A, T4B) nachgeschaltet ist, durch die der periodisch wechselnde Strom auf die steuerbare Stromquelle (S1, 12, T1A, T1B) gespiegelt wird.Circuit according to Claim 2 or 3, characterized in that the third transistor (T3B) has a current mirror circuit ( 11 , T4A, T4B), through which the periodically alternating current to the controllable current source (S1, 12 , T1A, T1B) is mirrored. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromspiegelschaltung (11, T4A, T4B) der zweiten Spannungsquelle (U2) auf eine weitere Stromspiegelschaltung (12, T1A, T1B) einwirkt, die der ersten Spannungsquelle (U1) nachgeschaltet ist.Circuit according to Claim 4, characterized in that the current mirror circuit ( 11 , T4A, T4B) of the second voltage source (U2) to a further current mirror circuit ( 12 , T1A, T1B), which is connected downstream of the first voltage source (U1). Schaltung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (T2A) als Schalter arbeitet, welcher einschaltet, wenn die Amplitude des Schwingkreises (10) unterhalb der Spannung der zweiten Stromquelle (U2) liegt.Circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first transistor (T2A) operates as a switch, which turns on when the amplitude of the resonant circuit ( 10 ) is below the voltage of the second current source (U2). Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass derder erste Widerstand (R5) mit dem Schwingkreis (10) elektrisch verbbunden ist.Circuit according to Claim 6, characterized in that the first resistor (R5) is connected to the resonant circuit ( 10 ) is electrically connected. Schaltung nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 6, soweit er auf Anspruch 4 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stromspiegelschaltung (11, T4A, T4B) der zweiten Spannungsquelle (U2) die Stromspiegelschaltung (12, T1A, T1B) der ersten Spannungsquelle (U1) steuerbar ist.Circuit according to claim 5 or claim 6, insofar as it relates to claim 4, characterized in that the current mirror circuit ( 11 , T4A, T4B) of the second voltage source (U2), the current mirror circuit ( 12 , T1A, T1B) of the first voltage source (U1) is controllable. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter eines den Spitzenwertgleichrichter (T2B) bildenden vierten Transistors über einen Kondensator (C2) mit dem gemeinsamen Minuspol (P3) der ersten und zweiten Spannungsquelle (U1, U2) verbunden ist und dass der mit dem Spitzenwertgleichrichter (T2B) verbundene Anschluß des Kondensators (C2) auch mit der Basis des ersten Transistors (T2A) verbunden ist.A circuit according to claim 6 or 7, characterized in that the emitter of a peak rectifier (T2B) forming the fourth transistor via a capacitor (C2) to the common negative terminal (P3) of the first and second voltage source (U1, U2) is connected and that the connected to the peak rectifier (T2B) terminal of the capacitor (C2) is also connected to the base of the first transistor (T2A).
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