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Elektronischer, berUhrungslos arbeitender Abstandsindikator Die Erfindung
betrifft einen elektronischen, bertihrungslos arbeitenden Abstandsindikator mit
einem von außen durch ein M etallteil, dessen Abstand bestimmt werden soll, bedärnpfbaren
Oszillator. Solche Abstandsindikatoren, die in Form von Schaltgeräten nur die dualen
Aussagen "vorgegebener Abstand noch nicht erreichtn oder "vorgegebener Abstand erreicht
in der Weise machen können, als sie in einem Fall geschlossen, im anderen Fall geöffnet
sind -oder umgekehrt -, werden als kontaktlose Schaltgeräte
in zunehmendem
Maße anstelle von mechanisch betätigten, kontaktbehafteten Schaltgeräten in elektrischen
MeB-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Solange bei den bekannten zuvor beschriebenen,
also digital arbeitenden Abstandsindikatoren das Metallteil, dessen Abstand überwacht
bzw. bestimmt werden soll, den vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, gilt
für den Oszillator K V> 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor
des Oszillators, d.h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil
den vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedampfung des Oszillators zu
einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, wobei K . V< 1 wird, d.h. der Oszillator
schwingt nicht mehr.
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Abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators wird,
zumeist über Kippverstärker, ein elektronischer Schalter, z.B. ein Transistor oder
ein Thyristor, betätigt.
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Die beschriebenen Abstandsindikatoren können naturgem§B, nämlich wegen
der digitalen Arbeitsweise, nur in Zweipunkt-Regelkreisen, also in unstetigen Regelkreisen,
dagegen nicht in stetigen Regelkreisen verwendet werden; gerade stetige Regelkreise
aber überwiegen, so daß es wünschenswert wäre, wenn die beschritbenen Abstandsindikatoren
die
sich im übrigen in der Praxis bereits vielfach bewährt haben, auch in stetigen Regelkreisen
eingesetzt werden könnten.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie
Abstandsindikatoren der eingangs beschriebenen Art auszugestalten sind, damit diese
nicht nur eine der dualen Aussagen "vorgegebener Abstand noch nicht erreicht" oder
¢vorgegebener Abstand erreicht" machten können, sondern den Abstand eines Metallteils
stetig messen können, d.h., anzugeben, wie die bekannten digitalarbeitenden Abstandsindikatoren
in analogarbeitende Abstandsindikatoren umgewandelt werden können.
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Der erfindungsgemäße elektronische, berührungslos arbeitende Abstandsindikator,
bei dem diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete
Oszillatorspannung in der Weise auf den Oszillator gegengekoppelt ist, daß trotz
zunehmender Bedämpfung des Oszillators eine Verstärkung und damit die Oszillatorspannung
annähernd konstant gehalten wird, wobei die gleichgerichtete Oszillatorspannung
ein Maß für den zu bestimmenden Abstand ist. Wfrend also bei den bekannten Abstands
indikatoren der eingangs beschriebenen Art im Rahmen ihrer Funktion die unterschiedlichen
Zustände
"Oszillator schwingt und "Oszillator schwingt nicblr das
Kriterium für die Aussage des Abstandsindikators ist, wird bei dem erfindungsgemäßen
Abstandsindikator der 2u;s.tand nOszillator schwingt stets aufrechterhalten, was
dadurch erreicht wird, daß durch die Gegenkopplung der gleichgerichteten Oszillatorspannung
die bei steigender Bedämpfung zunächst kleiner werdende Verstärkung des Oszillators
und damit kleiner werdende Oszillatorspannung gleichsam geregelt wird, nämlich annähernd
konstant gehalten wird; gleichwohl ist die gleichgerichtete und gegengekoppelte
Oszillatorspannung ein Maß für den zu bestimmenden Abstand des Metallteils, was
an einer bevorzugten Ausführungsform mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor
innerhalb des Oszillators, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Emitterwiderstand
des Transistors die Kanalstrecke eines Feldeffekttransistors parallel geschaltet
iæt und die gleichgerichtete Oszillatorspannung auf das Gitter des Feldeffekttransistors
geschaltet ist, besonders anschaulich erläutert werden kann.
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Tatsächlich läßt sich bei dieser Ausführungsform nämlich der Oszillator
als Regelstrecke, der Feldeffekttransistor als P-Regler, die Verstärkung des Oszillators
bzw. die Oszillatorspannung als Regelgröße, der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors
als Stellgröße und die Bedämpfung, d.h. der zu bestimmende Abstand, als Störgröße
auffassen.
Da der Feldeffekttransistor als P-Regler das Einwirken der Störgröße, also des zu
bestimmenden Abstandes, nicht vollständig ausregeln kann - bleibende Regelabweichung
beim Einsatz eines P-Reglers -, ist die bleibende Regelabweichung, letztlich also
die gleichgerichtete und gegengekoppelte Oszillatorspannung, ein Maß für den zu
bestimmenden Abstand.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin
zu sehen, daß durch eine einfache Maßnahme der bekannte digital arbeitende Abstandsindikator
zu einem anabg arbeitenden Abstandsindikator umfunktioniert worden ist, so daß der
erfindungsgemäße Abstandsindikator z.B. auch in stetigen Regelkreisen und in echten
MeBkreisen eingesetzt werden kann. Weiter ist von Vorteil, daß die Ausgangsgröße
des erfindungsgemäßen Abstandsindikators, also die gleichgerichtete Oszillatorspannung,
innerhalb eines bestimmten Bereiches praktisch nie mehr abhängig ist von dem zu
bestimmenden Abstand.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt das Schaltbild
einer gleichstrombetriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abstandsindikators.
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Der in der Figur dargestellte elektronische Abstandsindikator 1 arbeitet
berührungslos, d.h. bestimmt den Abstand eines in der Figur nicht dargestellten
Metallteils, ohne daß das Metallteil mit dem Abstands indikator 1 mechanisch in
Kontakt kommt.
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Der erfindungsgemäße Abstands indikator 1 weist einen Oszillator 2
auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nach bevorzugter Lehre der Erfindung
mit einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 3 arbeitet.
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Im Kollektorkreis des Transistors 3 liegt ein Parallelschwingkreis
4 aus Schwingkreisinduktivität 5 und Schwingkreiskapazität 6, im Emitterkreis des
Transistors 3 liegt ein Emitterwiderstand 7 und im Basiskreis des Transistors 3
ist eine Rückkopplungsinduktivität 8 vorgesehen, die einerseits an die Basis des
Transistors 3, andererseits an die Verbindungsstelle zweier Widerstände 9,10, die
einen Spannungsteiler 11 bilden, angeschlossen ist.
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Parallel zum Widerstand 10 liegt ein UberbrUchungskondensator 12.
Die Oszillatorspannung wird am Kollektor des Transistors 3 über einen Kopplungskondensator
13 abgegriffen, mittels eines als Diode geschalteten Transistors 14 gleichgerichtet
und durch einen nachfolgenden, als Emitter-Folger geschalteten Transistor 15, in
dessen Emitterkreis ein Ladekondensator 16 liegt, geglättet.
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Außerdem sind noch eine Diode 17 und ein Widerstand 18 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist die gleichgerichtete Oszillatorspannung in der
Weise auf den Oszillator 2 gegengekoppelt, daß trotz zunehmender Bedämpfung des
Oszillators 2 seine Verstärkung und damit die Oszillatorspannung annähernd konstant
gehalten wird, wobei die gleiahgerichtete Oszillatorspannung ein Maß für den zu
bestimmenden Abstand ist. Im dargestellten Ausftlhrungsbeispiel ist dazu dem Emitterwiderstand
7 des Transistors 3 die Kanalstrecke eines Feldeffekttransistors 19 parallel geschaltet
und ist die gleichgerichtete Oszillatorspannung auf das Gitter des Feldeffekttransistors
19 geschaltet. über einen Widerstand 20 wird die gleichgerichtete Oszillatorspannung
als Maß für den zu bestimmenden Abstand abgegriffen.
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Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Abstandsindikators 1 läßt sich
wie folgt erläutern: Bei der dargestellten Ausführnngsform läßt stich der Oszillator
2 als Regelstrecke, der Feldeffekttransistor 19 als P-Regler, die Verstärkung des
Oszillators 2 bzw. die Oszillatorspannung als Regelgröße, der Kanalwiderstand
des
Feldeffekttransistors als Stellgröße und die Bedämpfung, d.h. der zu bestimmende
Abstand, als Störgröße auffassen. Da der Feldeffekttransistor 19 als P-Regler das
Einwirken der Störgröße, also den zu bestimmenden Abstand, nicht vollständig ausregeln
kann -bleibende Regelabweichung beim Einsatz eines P-Reglers -, ist die bleibende
Regelabweichung, also die gleichgerichtete Oszillatorspannung, ein Maß für den zu
bestimmenden Abstand.