DE1563253C

DE1563253C - Circuit arrangement for initiators of control devices

Info

Publication number: DE1563253C
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 5628 Heiligenhaus Holloh
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Publication date: 1972-09-21

Description

3030th

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Initiatoren von Steuereinrichtungen, bei der mittels einer Oszillatorschaltung eine Eingangsgröße erfaßt wird und die Schwingungen des Oszillators mittels einer über eine Diode und einen Glättungskondensator angesteuerten Verstärkerstufe in ein Signal für nachgeschaltete Glieder einer Steuereinrichtung umgeformt werden.The invention relates to a circuit arrangement for initiators of control devices in which means an oscillator circuit, an input variable is detected and the oscillations of the oscillator by means of one via a diode and a smoothing capacitor The controlled amplifier stage is converted into a signal for downstream elements of a control device will.

Initiatoren von Steuereinrichtungen stellen Eingabeglieder einer Steuereinrichtung dar und erfassen die Eingangsgrößen wie z. B. Weg, Lage, Drehzahl. Im Gegensatz z. B. zu Endlagenschaltern erfassen Initiatoren die Positionen beweglicher Teile kontaktlos und berührungslos. Die festgestellte Position wird in ein Signal umgeformt, das den nachgeschalteten Funktionsgliedern (Und-Glieder, Oder-Glieder usw.) der Steuereinrichtung angepaßt ist. Im allgemeinen handelt es sich bei dem Signal um ein Ja/Nein-Signal. — Das kontaktlose Erfassen erfolgt mittels eines Oszillators, wobei das Schwingen bzw. Nichtschwingen desselben von einem ferromagnetischen oder elektrisch leitenden Körper gesteuert wird. Dieser Körper ist dabei mit dem beweglichen Teil verbunden, dessen Position erfaßt werden soll. Es ergibt sich somit in Abhängigkeit von der Position des ferromagnetischen oder elektrisch leitenden Körpers ein Schwingen oder NichtSchwingen des Oszillators, das in ein Signal für nachgeschaltete Glieder der Steuereinrichtung umgeformt wird.Initiators of control devices represent and record input elements of a control device the input variables such as B. Path, position, speed. In contrast to z. B. to capture limit switches Initiators the positions of moving parts contactless and non-contact. The established position will converted into a signal that is sent to the downstream functional elements (AND elements, OR elements, etc.) the control device is adapted. In general, the signal is a yes / no signal. - The contactless detection takes place by means of an oscillator, with oscillation or non-oscillation the same is controlled by a ferromagnetic or electrically conductive body. This The body is connected to the moving part, the position of which is to be detected. It results thus depending on the position of the ferromagnetic or electrically conductive body an oscillation or non-oscillation of the oscillator, which is converted into a signal for downstream members of the Control device is reshaped.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung fürlnitiatoren von Steuereinrichtungen bekannt, bei der mittels einer Oszillatorschaltung kontakt- und berührungslos eine Eingangsgröße erfaßt wird (Siemens-Zeitschrift 1965, Heft 4, S. 394). Die Schwingungen des Oszillators steuern einen induktiv angekoppelten Kippverstärker, dem das Oszillatorsignal über eine Diode und einen Glättungskondensator zugeführt wird. Nachteilig ist dabei der durch die induktive Ankopplung und den Kippverstärker bedingte Aufwand. It is already a circuit arrangement for initiators known from control devices in which contactless and non-contacting by means of an oscillator circuit an input variable is detected (Siemens-Zeitschrift 1965, issue 4, p. 394). The vibrations of the oscillator control an inductively coupled trigger amplifier to which the oscillator signal is transmitted via a Diode and a smoothing capacitor is supplied. The disadvantage here is the inductive one Coupling and the tilt amplifier required effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und nicht aufwendige Schaltungsanordnung für Initiatoren zu erstellen, die Kippverhalten besitzt, deren Ansprechverhalten — und damit auch die Ansprechentfernung — weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung ist und die weiter ein gutes Temperaturverhalten aufweist.The invention is based on the object of a simply constructed and inexpensive circuit arrangement for initiators to create the tilt behavior, their response behavior - and thus also the response distance - is largely independent of the operating voltage and the furthermore has a good temperature behavior.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkerstufe über einen in Reihe mit der Diode liegenden Widerstand angesteuert wird und daß die Diode einen die Kapazität der Diodenstrecke nicht überdeckenden Sperrstrom besitzt.This object is achieved according to the invention in that the amplifier stage has a series with The resistor lying on the diode is controlled and that the diode has a capacitance of the diode path does not have overlapping reverse current.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird der Gleichrichter nicht nur — wie bei bekannten Initiatoren — zur Gleichrichtung des Oszillatorsignales benutzt, sondern außerdem wird die Kapazität der Diodenstrecke auch zur Steuerung der Dämpfung des Oszillators verwendet. Dies ist möglich, sofern die Kapazität der Diodenstrecke oder der Einfluß dieser Kapazität nicht durch den Sperrstrom überdeckt wird. Mit anderen Worten: Wird die Verstärkerstufe über die Diode angesteuert, erfolgt dies mit Halbwellen gleicher Polarität. Zwischen der Diode und dem Verstärker sammeln sich dabei Ladungsträger an, die einerseits eine weitgehend kontinuierliche Ansteuerung des «Verstärkers bewirken und die andererseits den Gleichrichter in Sperrichtung beaufschlagen. Das Letztere führt zu einer Verringerung der Kapazität der Diodenstrecke, sofern diese Wirkung nicht vom Sperrstrom der Diodenstrecke überdeckt wird. Die Verringerung der Kapazität bedingt weiter eine Herabsetzung der Dämpfung des Oszillators und damit ein hystereseartiges Verhalten für das Schwingen desselben. Der in Reihe mit der Diode vorgesehene Widerstand wird entsprechend der gewünschten Schalthysterese bemessen. Es ergibt sich also vorteilhafterweise ohne eine zusätzliche Kippstufe bereits ein Kippverhalten. — Besonders günstig ist es, wenn der Widerstand, die Diode und der Glättungskondensator parallel zum Schwingkreis des Oszillators liegen.In the circuit arrangement according to the invention, the rectifier is not only - as in known Initiators - used to rectify the oscillator signal, but also the capacity of the Diode path also used to control the damping of the oscillator. This is possible provided that the Capacity of the diode path or the influence of this capacity is not covered by the reverse current will. In other words: If the amplifier stage is controlled via the diode, this is done with half waves same polarity. Charge carriers collect between the diode and the amplifier which on the one hand cause a largely continuous control of the «amplifier and on the other hand apply reverse bias to the rectifier. The latter leads to a reduction in capacity the diode path, provided this effect is not covered by the reverse current of the diode path. The reduction in capacitance further reduces the damping of the oscillator and thus a hysteresis-like behavior for the oscillation of the same. The one provided in series with the diode Resistance is measured according to the desired switching hysteresis. It thus results advantageously without an additional tilting stage, it is already tilting behavior. - It is particularly favorable when the resistor, the diode and the smoothing capacitor are parallel to the oscillator's resonant circuit.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, aus dem sich weitere Einzelheiten und auch Vorteile ergeben.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure from which further details and advantages result.

Die dargestellte Schaltungsanordnung besitzt einen Oszillatortransistor 1, dessen Basis über eine Rückkopplungsspule 5 an den Verbindungspunkt eines von Widerständen 3,4 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist. Die Widerstände 3, 4 liegen zwischen einer die Versorgungsspannung führenden Leitung 13 und einer auf Bezugspotential befindlichen Leitung 15. Der Emitter von 1 ist über einen Emitterwiderstand 8 an die Leitung 15, der Kollektor von 1 über den Kondensator? sowie die Induktivität6 an die Leitung 13 angeschlossen. Induktivität 6 und Kondensator 7 liegen parallel und bilden den Schwingkreis der Oszillatorschaltung. Der Oszillator wird in bekannter Weise dadurch gesteuert, daß ein nicht dargestellter ferromagnetischer oder elektrisch leitender Körper zwischen die Induktivität 6 und die Rückkopplungsspule 5 gebracht oder diesem angenähert wird. Dieser Körper ist mit einem beweglichen Teil verbunden, dessen Position erfaßt werden soll. Es ergibt sich damit in Abhängigkeit von der Position dieses Körpers ein Schwingen bzw. NichtSchwingen des Oszillators.The circuit arrangement shown has an oscillator transistor 1, the base of which has a feedback coil 5 to the connection point of a voltage divider formed by resistors 3, 4 connected. The resistors 3, 4 are located between a line carrying the supply voltage 13 and a line 15 at reference potential. The emitter of FIG. 1 is via an emitter resistor 8 to line 15, the collector of 1 through the capacitor? as well as the inductance6 the line 13 is connected. Inductance 6 and capacitor 7 are parallel and form the resonant circuit the oscillator circuit. The oscillator is controlled in a known manner in that a not shown ferromagnetic or electrically conductive body is brought between the inductance 6 and the feedback coil 5 or approached this. This Body is connected to a moving part, the position of which is to be detected. It arises with it Depending on the position of this body, an oscillation or non-oscillation of the oscillator.

Die Schwingungen des Oszillators werden überThe oscillations of the oscillator are over

3 43 4

einen an den Kollektor des Transistors 1 angeschlos- Verluste der über den Widerstand 12 abfließenden senen Widerstand 9 ausgekoppelt, der in Reihe mit Ladungen des Kondensators 11 aufzubringen sind,
einer Diode 10 liegt. Die Diode 10 ist derart gewählt, Sofern sich ein elektrisch leitender Körper zwischen daß sie einen die Kapazität der Diodenstrecke nicht der Rückkopplungsspule 5 und der Induktivität 6 beüberdeckenden Sperrstrom besitzt Zweckmäßiger- 5 findet, schwingt der Oszillator infolge fehlender weise wird für 10 eine Siliziumdiode vorgesehen. Die Rückkopplung nicht. Am Kollektor des Transistors 1 Kathode der Diode 10 ist an die Basis eines zum liegt dann etwa die Betriebsspannung an. Der Tran-Oszillator-Transistor komplementären Transistors 2 sistor 2 leitet. Der Spannungsabfall an der Diode 10 angeschlossen. Der Emitter von 2 ist an die Leitung ist damit annähernd Null und die Kapazität der 13, der Kollektor von 2 an eine Leitung 14 an- 10 Diodenstrecke von 10 besitzt einen relativ großen geschlossen. Die Leitung 14 stellt den Ausgang dar. Wert. Es liegt also wechselstrommäßig parallel zum Weiter liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Schwingkreis 6,7 ein Nebenschluß bestehend aus Transistors 2 ein Glättungskondensator 11. Außer- Widerstand 9, Kapazität der Diode 10 und Kondendem ist die Basis von 2 über einen Ansteuerwider- sator 11. Wegen des Widerstandes 9 wirkt dieser stand 12 mit der Leitung 15 verbunden. ₁₅ Nebenschluß dämpfend. Sobald jedoch nach einer Der Widerstand 12 wird günstigerweise so groß wie Änderung der Position des elektrisch leitenden Körmöglich gewählt, wobei jedoch berücksichtigt wird, pers zwischen 5 und 6 Schwingungen des Oszillators daß der über 12 fließende Strom ausreichend groß sein einsetzen, verringert sich die Kapazität von 10 und soll, um im vorgegebenen Temperaturgebiet den: Tran- damit der dämpfend wirkende Nebenschluß zum sistor 2 durchzusteuern. Bei durchgesteuertem Transi- 20 Schwingkreis 6, 7. Dies wirkt wieder auf den Schwingstor 2 führt die Leitung 14 praktisch die Versorgungs- kreis zurück. Insgesamt bekommt die Schaltungsspannung. Bei gesperrtem Transistor 2 wird 14 anordnung durch den veränderlichen Nebenschluß durch einen zwischen 14 und 15 geschal- Kippverhalten — und zwar ohne ein zusätzliches teten, in der Figur nicht gezeigten Widerstand Kippglied. Ein für nachgeschaltete Glieder einer auf Bezugspotential gehalten. — Einen Vorteil der 25 Steuereinrichtung benötigtes Signal kann daher unvorliegenden Schaltung stellt die Kurzschlußfestigkeit mittelbar nach Verstärkung durch den Transistor 2 der den Ausgang bildenden Leitung 14 dar. am Ausgang 14 abgegriffen werden. — Die Schalt-Die Zeitkonstante des ÄC-Gliedes 11,12 bestimmt hysterese dieses Kipp_fgliedes läßt sich durch entdie Abfallzeit des Initiators. Sie ist groß gegenüber sprechende Wahl des Widerstandes 9 einstellen, der Periode des Oszillators und auch größer als die 30 Trotz der Einfachheit der vorstehend beschriebenen Ansprechzeit. Der gewünschte Wert der Zeitkonstan- Schaltungsanordnung wurde weiter festgestellt, daß ten läßt sich durch entsprechende Wahl des Glättungs- die Spannungsabhängigkeit derselben Vorteilhafterkondensators 11 festlegen. weise sehr gering ist. Ebenfalls ist auch die Tempe-■ Die Diode 10 dient bei schwingendem Oszillator raturabhängigkeit unbedeutend. Die durch den Tran- ; als Gleichrichter für die über den Widerstand 9 aus- 35 sistor 2 bedingte Ansprechschwelle ist nämlich begekoppelte Wechselspannung. Diese Spannung lädt züglich des Temperaturganges kompensiert, da die ! den Kondensator 11 positiv auf und sperrt den Tran- Basis-Emitter-Diode von 2 und die Diode 10 einsistor 2. Außerdem wirkt die Kondensator-Spannung ander entgegengeschaltet sind. Diode 10 und Tranzumindest während der negativen Halbwellen des sistor 2 sind daher günstigerweise aus dem gleichen Oszillators im sperrenden Sinne auf den Gleichrichter 40 Halbleitermaterial aufgebaut.one connected to the collector of the transistor 1, losses of the resistor 9 flowing off through the resistor 12, which are to be applied in series with the charges of the capacitor 11,
a diode 10 is located. The diode 10 is chosen such that if there is an electrically conductive body between it has a reverse current that does not cover the capacitance of the diode path of the feedback coil 5 and the inductance 6, the oscillator oscillates due to the lack of a silicon diode. The feedback doesn't. At the collector of the transistor 1, the cathode of the diode 10 is connected to the base of the then approximately the operating voltage. The tran oscillator transistor complementary transistor 2 sistor 2 conducts. The voltage drop across the diode 10 is connected. The emitter of 2 is connected to the line is almost zero and the capacitance of 13, the collector of 2 is connected to a line 14- 10 diode path of 10 has a relatively large closed. Line 14 represents the output. Value. In terms of alternating currents, it is parallel to the next, parallel to the base-emitter path of the resonant circuit 6.7, a shunt consisting of transistor 2 and a smoothing capacitor 11. Sator 11. Because of the resistor 9, this stood 12 with the line 15 connected. ₁₅ damping shunt. However, as soon as after a The resistor 12 is advantageously chosen as large as the change in the position of the electrically conductive body possible, taking into account, however, pers between 5 and 6 oscillations of the oscillator that the current flowing through 12 are sufficiently large, the capacitance of decreases 10 and should, in order to control the trans- so the damping shunt to the sistor 2 in the specified temperature range. When the transi- 20 oscillating circuit 6, 7 is controlled through, this acts again on the oscillating gate 2, the line 14 practically leads the supply circuit back. Overall, the circuit gets voltage. When the transistor 2 is blocked, 14 is arranged by the variable shunt by a between 14 and 15 schal- tilting behavior - and without an additional dead, not shown in the figure resistance flip-flop. One for downstream links one held at reference potential. An advantage of the signal required for the control device can therefore be the short-circuit resistance, indirectly after amplification by the transistor 2 of the line 14 which forms the output. - The switching hysteresis determined time constant of the AEC element 11,12 this tilting member _f can be carried entdie fall time of the initiator. It is large compared to the speaking choice of the resistor set 9, the period of the oscillator and also greater than the 30 despite the simplicity of the response time described above. The desired value of the time constant circuit arrangement was further established that the voltage dependency of the same advantageous capacitor 11 can be determined by appropriate selection of the smoothing. wise is very low. The temperature is also insignificant when the oscillator is oscillating. The through the tran-; as a rectifier for the response threshold caused by the resistor 9 out-35 sistor 2 is namely coupled alternating voltage. This voltage is compensated for in addition to the temperature curve, since the! the capacitor 11 is positive and blocks the tran base emitter diode of 2 and the diode 10 is a transistor 2. In addition, the capacitor voltage acts on the other are connected in the opposite direction. Diode 10 and Tran, at least during the negative half-waves of the transistor 2, are therefore advantageously constructed from the same oscillator in the blocking sense on the rectifier 40 of semiconductor material.

j 10. Die Kapazität der Diodenstrecke von 10 ist dann Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen sehr klein. Über den Widerstand 9, die Diode 10 insbesondere darin, daß eine einfach aufgebaute und den Kondensator 11 kann somit praktisch kein Schaltungsanordnung für Initiatoren von Steuer-Wechselstrom fließen. Der Oszillator schwingt also einrichtungen erstellt wurde, die trotz Fehlens eines weitgehend ungedämpft, da im wesentlichen nur die 45 Kippgliedes Kippverhalten aufweist.j 10. The capacity of the diode section of 10 is then The advantages achieved with the invention exist tiny. About the resistor 9, the diode 10 in particular that a simple structure and the capacitor 11 can thus practically no circuit arrangement for initiators of control alternating current flow. The oscillator oscillates so it was created in spite of the lack of a device largely undamped, since essentially only the 45 tilting element exhibits tilting behavior.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for initiators of control devices, in which by means of an oscilloscope S ^ gate circuit an input variable is detected and the oscillations of the oscillator by means of an amplifier stage controlled by a diode and a smoothing capacitor Signal for downstream links of a control device are converted, characterized in that that the amplifier stage (2) is controlled via a resistor (9) in series with the diode (10) and that the Diode (10) has a reverse current that does not cover the capacitance of the diode path.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the resistor (9), the diode (10) and the smoothing capacitor (11) parallel to the resonant circuit (6, 7) of the oscillator lie.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the amplifier stage consists of a transistor (2) complementary to the oscillator transistor (1).