(57)【要約】発振器から給電される非電気量のためのセンサ及びこのセンサに後置接続されたセンサの出力電圧を整流するための回路装置を有する測定装置において妨害パルスが測定結果の品質を落とす。これらの妨害パルスは距離センサの出力電圧に重畳されており、整流の際に距離センサの出力電圧と共に整流される。これはとりわけ大きな振幅を有する針状の妨害パルスに対して当てはまる。このような測定結果の品質劣化を低減させるために、センサの出力電圧がランプ形成回路装置に供給され、このランプ形成回路装置において伝達特性の正負の符号が制御可能である。ランプ形成回路装置の伝達特性の正負の符号はスイッチング信号によって制御され、このスイッチング信号のエッジはセンサの出力電圧のゼロ通過点と一致する。このような回路装置は有利には非電気量に対する測定装置において交流電流を給電されるセンサによって使用される。これには例えば可動構成部材の位置を電気的出力信号にとりわけ直流電圧の形式に変換するセンサを有する距離測定変換器も含まれる。可動構成部材は空気圧又は液圧バルブの制御ピストンである。
2005521048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器により給電される非電気量のためのセンサの出力電圧を整流するための回路装置であって、出力電圧の振幅及び位相は非電気量の尺度である、発振器により給電される非電気量のためのセンサの出力電圧を整流するための回路装置において、
センサ（１１）の出力電圧（ｕ１）はランプ（ramp）形成回路装置（１０；４５；４８）に供給され、
前記ランプ形成回路装置（１０；４５；４８）の伝達特性の正負の符号は制御可能であり、
前記ランプ形成回路装置（１０；４５；４８）の伝達特性の正負の符号の制御はスイッチング信号（ｕ０＊）によって行われ、該スイッチング信号（ｕ０＊）のエッジは前記センサ（１１）の前記出力電圧（ｕ１）のゼロ通過点と一致することを特徴とする、発振器により給電される非電気量のためのセンサの出力電圧を整流するための回路装置。
【請求項２】
コンパレータ機能及び遅延時間を有する信号形成器（１８）は発振器（１７）の出力電圧（ｕ０）をスイッチング信号（ｕ０＊）に変換することを特徴とする、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
信号形成器（１８）の遅延時間はスイッチング信号（ｕ０＊）の位相を発振器（１７）の出力電圧（ｕ０）に対して、前記スイッチング信号（ｕ０＊）のエッジがセンサ（１１）の出力電圧（ｕ１）のゼロ通過点と一致するような角度だけシフトすることを特徴とする、請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
センサ（１１）の出力電圧（ｕ１）は増幅率の制御可能な正負の符号を有する増幅器回路（２０）に供給され、
該増幅器回路（２０）の増幅率の正負の符号はスイッチング信号（ｕ０＊）に依存して制御され、
前記増幅器回路（２０）にはランプ形成器（２１；３８）が後置接続されており、該ランプ形成器（２１；３８）では正負の符号切り換えが行われないことを特徴とする、請求項２又は３記載の回路装置。
【請求項５】
センサ（１１）の出力電圧（ｕ１）は第１の演算増幅器（２３）の反転入力側に第１の抵抗（２４）を介して供給され、
前記第１の演算増幅器（２３）の出力電圧（ｕ２）はその反転入力側に第２の抵抗（２５）を介して供給され、
前記センサ（１１）の前記出力電圧（ｕ１）は前記第１の演算増幅器（２３）の非反転入力側に第３の抵抗（２６）を介して供給され、
前記第１の演算増幅器（２３）の非反転入力側はスイッチング信号（ｕ０＊）により制御されるスイッチ（２７）を介して基準電位に接続されていることを特徴とする、請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
第１の抵抗（２４）及び第２の抵抗（２５）は同じ大きさであることを特徴とする、請求項５記載の回路装置。
【請求項７】
ランプ形成器（２１）は反転伝達特性を有することを特徴とする、請求項４〜６のうちの１項記載の回路装置。
【請求項８】
ランプ形成器（２１）は第２の（３０）及び第３の（３１）演算増幅器を有し、
前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側には増幅器回路（２０）の出力電圧（ｕ２）が第４の抵抗（３２）を介して及び前記第３の演算増幅器（３１）の出力電圧（ｕ４）が第５の抵抗（３３）を介して供給され、
前記第２の演算増幅器（３０）の反転入力側は基準電位に接続されており、
前記第３の演算増幅器（３１）の反転入力側にはその出力電圧（ｕ４）がコンデンサ（３５）を介して及び前記第２の演算増幅器（３０）の出力電圧（ｕ３）が第６の抵抗（３４）を介して供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の非反転入力側は基準電位に接続されていることを特徴とする、請求項７記載の回路装置。
【請求項９】
第４の（３２）及び第５の（３３）抵抗は同じ大きさであることを特徴とする、請求項８記載の回路装置。
【請求項１０】
ランプ形成器（３８）は非反転伝達特性を有することを特徴とする、請求項４〜６のうちの１項記載の回路装置。
【請求項１１】
ランプ形成器（３８）は第２の（３０）及び第３の（３１）演算増幅器を有し、
前記第２の演算増幅器（３０）の反転入力側には増幅器回路（２０）の出力電圧（ｕ２）が供給され、
前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側には前記ランプ形成器（３８）の出力電圧（ｕ６）が供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の反転入力側にはその出力電圧（ｕ６）がコンデンサ（３５）を介して及び前記第２の演算増幅器（３０）の出力電圧（ｕ５）が第６の抵抗（３４）を介して供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の非反転入力側は基準電位に接続されていることを特徴とする、請求項１０記載の回路装置。
【請求項１２】
増幅器回路（２０）の出力電圧（ｕ２）は第２の演算増幅器（３０）の反転入力側に第７の抵抗（４１）を介して供給され、
前記増幅器回路（２０）の前記出力電圧（ｕ２）は前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側に第８の抵抗（４２）を介して供給され、
第３の演算増幅器（３１）の出力側と前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側との間には第９の抵抗（４３）が設けられ、
前記第３の演算増幅器（３１）の反転入力側にはその出力電圧（ｕ６）がコンデンサ（３５）を介して及び前記第２の演算増幅器（３０）の出力電圧（ｕ５）が第６の抵抗（３４）を介して供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の非反転入力側は基準電位に接続されていることを特徴とする、請求項１０記載の回路装置。
【請求項１３】
第８の（４２）及び第９の（４３）の抵抗は同じ大きさであることを特徴とする、請求項１２記載の回路装置。
【請求項１４】
センサ（１１）の出力電圧（ｕ１）は制御されたランプ形成器（４５；４８）に供給され、このランプ形成器（４５；４８）は反転及び非反転伝達特性との間で切り換え可能であり、
伝達特性の正負の符号はスイッチング信号（ｕ０＊）に依存して制御されることを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項記載の回路装置。
【請求項１５】
制御されるランプ形成器（４５）は第２の（３０）及び第３の（３１）演算増幅器を有し、
センサ（１１）の出力電圧（ｕ１）は前記第２の演算増幅器（３０）の反転入力側に第７の抵抗（４１）を介して供給され、
前記第２の演算増幅器（３０）の前記反転入力側と基準電位との間にはスイッチング信号（ｕ０＊）により制御されるスイッチ（４６）が配置され、
前記センサ（１１）の前記出力電圧（ｕ１）は前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側に第８の抵抗（４２）を介して供給され、
前記制御されるランプ形成器（４５）の出力電圧（ｕ８）は前記第２の演算増幅器（３０）の非反転入力側に第９の抵抗（４３）を介して供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の反転入力側にはその出力電圧（ｕ８）がコンデンサ（３５）を介して及び前記第２の演算増幅器（３０）の出力電圧（ｕ７）が第６の抵抗（３４）を介して供給され、
前記第３の演算増幅器（３１）の非反転入力側は基準電位に接続されていることを特徴とする、請求項１４記載の回路装置。
【請求項１６】
第８の（４２）及び第９の（４３）の抵抗は同じ大きさであることを特徴とする、請求項１５記載の回路装置。
【請求項１７】
第２の演算増幅器（３）の出力側と第６の抵抗（３４）との間には第１０の抵抗（５１）が配置され、
該第１０の抵抗（５１）の前記第６の抵抗（３４）との接続点（５２）は第１のダイオード（５４）を介して負の補助電圧（−ＵＨ）に及び第２のダイオード（５５）を介して絶対値的には同じ大きさの正の補助電圧（＋ＵＨ）に接続されており、
補助電圧（−ＵＨ,＋ＵＨ）の絶対値はオーバードライブの際の前記第２の演算増幅器（３０）の出力電圧（ｕ７）の絶対値より小さいことを特徴とする、請求項１５又は１６記載の回路装置。
【請求項１８】
第２のコンデンサ（５８）は第６の（３４）及び第１０の（５１）の抵抗の直列回路に対して並列に配置されていることを特徴とする、請求項１７記載の回路装置。
【請求項１９】
ランプ形成器（２１；３８；４５；４８）のランプ急峻度はセンサ（１１；１１’；７８）の出力電圧（ｕ１）の有効信号の最大急峻度より大きいことを特徴とする、請求項１〜１８のうちの１項記載の回路装置。
【請求項２０】
ランプ形成回路装置（１０；４５；４８）には少なくとも１つの線形フィルタ（５０）が後置接続されていることを特徴とする、請求項１〜１９のうちの１項記載の回路装置。
【請求項２１】
線形フィルタ（５０）は単一正帰還を有する２次のアクティブローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２０記載の回路装置。
【請求項２２】
線形フィルタ（５０）はベッセルフィルタとして構成されていることを特徴とする、請求項２０又は２１記載の回路装置。
【請求項２３】
センサ（１１’；７８）とランプ形成回路装置（１０）との間には適合回路（６８）が配置され、該適合回路（６８）は前記センサ（１１’；７８）の出力電圧（ｕ１３−ｕ１４；ｕ８５−ｕ８２）の振幅を増幅することを特徴とする、請求項１〜２２のうちの１項記載の回路装置。
【請求項２４】
適合回路（６８）はセンサ（１１’）及びランプ形成回路装置（１０）の基準電位（Ｍ１１’乃至はＭ１０）を減結合することを特徴とする、請求項１〜２３のうちの１項記載の回路装置。
【請求項２５】
センサ（１１’）の第１の出力電圧（ｕ１３）は第４の演算増幅器（６９）の反転入力側に第１１の抵抗（７１）を介して供給され、
前記センサ（１１’）の第２の出力電圧（ｕ１４）は前記第４の演算増幅器（６９）の非反転入力側に第１２の抵抗（７２）を介して供給され、
前記第４の演算増幅器（６９）の出力側は第１３の抵抗（７３）を介して前記第４の演算増幅器（６９）の反転入力側に接続されており、
前記第４の演算増幅器（６９）の非反転入力側は第１４の抵抗（７４）を介して基準電位（Ｍ１０）に接続されていることを特徴とする、請求項２３又は２４記載の回路装置。
【請求項２６】
センサは誘導性距離センサ（１１；１１’）であり、該距離センサ（１１；１１’）の出力電圧（ｕ１；ｕ１３−ｕ１４）の振幅及び位相は強磁性コア（１５）の変位（ｓ）の尺度であることを特徴とする、請求項１〜２５のうちの１項記載の回路装置。
【請求項２７】
センサは容量性距離センサ（７８）であり、非電気量（ｓ）は前記距離センサ（７８）のキャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）を変化させ、前記距離センサ（７８）の出力電圧（ｕ８５−ｕ８２）の振幅及び位相が前記非電気量（ｓ）の尺度であることを特徴とする、請求項１〜２５のうちの１項記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振器により給電される非電気量に対するセンサの出力電圧を整流するための回路装置に関し、この出力電圧の振幅及び位相が非電気量の尺度である。
【０００２】
このような回路装置はセンサ及びこのセンサに給電する発振器と共に測定装置を形成し、この測定装置は非電気量、例えば距離又は圧力を電気量に、とりわけ電圧に変換し、この電圧が非電気量の尺度である。発振器はセンサに交流電圧を給電し、この交流電圧の周波数及び振幅は一定である。非電気量はセンサの伝達特性に影響を与える。それゆえ、出力電圧の振幅及び位相は、測定すべき非電気量に対する尺度である。センサは例えば誘導的又は容量的に作動する距離センサであり、この距離センサの伝達特性は結合素子の変位によって変化可能である。変調された交流電圧の形式で存在するセンサの出力電圧は後続処理のために直流電圧に変換される。結合素子の変位に相応して変調された交流電圧はこの場合変換され、直流電圧の正負の符号及び大きさがこの結合素子の位置に対する尺度である。センサの出力電圧は、以下において有効信号として呼ばれる、結合素子の変位に相応して変調されたキャリア信号及びこれに重畳された妨害信号から構成される。妨害信号はとりわけセンサの出力側線路又は他のこれに接続されている線路を介して測定されてしまう。妨害信号の周波数は通常は有効信号の周波数よりもはるかに大きい。有効信号に重畳された妨害パルスは有効信号と共にセンサの出力電圧を直流電圧に変換するための回路装置に供給される。これらの妨害信号は有効信号とともに整流され、それゆえ測定結果の品質を落とす。これはとりわけ大きな振幅を有する針状の妨害パルスに当てはまる。
【０００３】
本発明の課題は、回路措置に供給される電圧の有効信号に重畳された妨害信号成分による測定結果の品質劣化を低減する冒頭に挙げたような回路装置を提供することである。
【０００４】
上記課題は、センサの出力電圧はランプ（ramp）形成回路装置に供給され、ランプ形成回路装置の伝達特性の正負の符号は制御可能であり、ランプ形成回路装置の伝達特性の正負の符号の制御はスイッチング信号によって行われ、このスイッチング信号のエッジはセンサの出力電圧のゼロ通過点と一致することによって解決される。センサの出力電圧の整流に結びついて使用されるランプ形成器は非線形フィルタとして作用し、この非線形フィルタはとりわけ急峻な上昇及び大きな振幅を有する妨害パルスを制限し、これに対して小信号領域にある有効信号を阻止することなく伝達する。これらの手段は整流された電圧の信号品質を改善し、これによってセンサ及びこのセンサの出力電圧の整流のための回路装置から形成される測定装置のＥＭＣ特性も改善する。ＥＭＣとはこの場合電磁適応性の慣用の略語である。
【０００５】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。請求項２及び３では、発振器の出力電圧から伝達特性の正負の符号を制御するスイッチング信号を発生するための手段が記載されている。請求項４〜１８では、ランプ形成回路装置の実現のための様々な可能性が記載されており、これらの回路装置においては伝達特性の正負の符号が制御可能である。請求項４〜１３では、このような回路装置の詳細が記載されており、これらの回路装置は増幅率の制御可能な正負の符号を有する増幅器回路及び正負の符号切り換えなしの後置接続されたランプ形成器から成る。請求項５及び６は、増幅率の制御可能な正負の符号を有する増幅器段の実施形態に関する。請求項７〜９は、反転伝達特性を有するランプ形成器の実施形態に関する。請求項１０〜１３は、非反転伝達特性を有するランプ形成器の実施形態に関する。請求項１４〜１８では、ランプ形成器の詳細が記載されており、これらのランプ形成器では伝達特性の正負の符号の制御部がランプ形成器に統合されている。増幅率の切り換え可能な正負の符号を有する前置接続された別個の増幅器がこの実施形態では必要とされない。請求項１７の手段は上昇する信号に対しても降下する信号に対しても同じランプ急峻度を設けることを可能にする。請求項１８に記載されたコンデンサはランプ形成器に小さな入力信号が供給される場合に不定な振動挙動を回避する。センサの出力電圧の有効成分がランプ形成器によって品質劣化しないように、ランプ急峻度は請求項１９によれば有利には有効信号の最大急峻度より大きく選択される。しかし、この場合注意すべきことは、ランプ急峻度は妨害パルスのより良好な制限の方向性においてできるだけ小さく選択されるということである。ランプ形成器の出力電圧の高調波の付加的な平滑化は、請求項２０〜２２によれば、後置接続された例えばアクティブローパスフィルタの形式の線形フィルタによって行われる。このアクティブローパスフィルタは有利にはベッセルフィルタとして構成される。これらのフィルタは非線形フィルタとは異なり簡単に設計でき、カットオフ周波数は所望の値を有する。請求項２３による適合回路はセンサの出力信号を増幅する。請求項２４のさらに別の適合回路はセンサ及びこのセンサに後置接続された回路装置に対する異なる基準電位の使用を可能にする。請求項２５には請求項２３又は２４による適合回路の有利な実施形態が記載されており、この適合回路はセンサの出力電圧の対称的な妨害を抑圧する。請求項２６及び２７では、非電気量の検出のためのセンサの様々な実施形態が記載されている。
【０００６】
本発明を次にその更なる詳細と共に図に示された実施例に基づいて詳しく説明する。
【０００７】
図１は、誘導性距離センサとして構成されている、発振器により給電されるセンサ及び本発明による距離センサの出力電圧を整流するためのこれに後置接続された第１の回路装置を示し、
図２は、非反転ランプ形成器を示し、
図３は、図２に図示された非反転ランプ形成器の実施例を示し、
図４は、ランプ形成器を有する、発振器により給電されるセンサの出力電圧の整流のための第２の本発明の回路装置を示し、このランプ形成器は図３に図示されたランプ形成器に基づいて非反転伝達特性から反転伝達特性に切り換え可能であり、
図５は、誘導性距離センサとして構成された、発振器により給電されるセンサ、図４に比べてさらに改善されたランプ形成器及びこれに後置接続される線形フィルタを示し、
図６は、誘導性距離センサとして構成されたセンサと供給される電圧の整流のための回路装置との間に配置されている適合回路を示し、
図７は、容量性距離センサの形式のセンサ及びこれに後置接続される適合回路を示す。
【０００８】
図１は本発明による第１の整流及びランプ形成回路装置１０を有する距離測定変換器の原理回路図を示す。このような距離測定変換器は例えば空気圧又は液圧バルブの制御ピストンのその中心位置からの変位を電気信号に変換するために使用される。回路装置１０には誘導性距離センサ１１の形式のセンサの出力電圧ｕ１が供給される。距離センサ１１には一次巻線１２及び２つの二次巻線１３及び１４が設けられている。一次巻線１２と二次巻線１３、１４との間にはシフト可能な強磁性コア１５が設けられており、このコア１５の位置はｓによって表されている。コア１５は図１に図示されたその中心位置から上へ又は下へ変位可能である。コア１５の中心位置ではｓ＝０である。上への変位は以下においてはｓの正の値と呼ばれる。相応に、下への変位はｓの負の値と呼ばれる。一次巻線１２には発振器１７の出力電圧ｕ０が供給され、この出力電圧ｕ０の時間曲線はこの実施例では正弦波状とする。しかし例えば発振器１７の出力電圧ｕ０の三角波状の又は矩形波状の曲線も可能である。二次巻線１３及び１４のコイルは、これらのコイルにおいて誘導される電圧の方向が互いに対向するように配置されている。ｓ＝０においてコア１５が中心位置にある場合に、二次巻線１３及び１４に誘導される電圧は絶対値としては同じ大きさである。しかし、二次巻線の電圧の方向は互いに対向するので、結果的に生じる電圧ｕ１の振幅はゼロに等しい。まず最初にコア１５の正の変位を観察すると、コア１５がさらに正の方向に変位する場合には電圧ｕ１の振幅は大きくなる。電圧ｕ１は、理想的なケースでは、すなわち理想的なトランスの形式の距離センサの場合には、電圧ｕ０と同相である。しかし、実際には通常は理想的なトランスはあり得ない。よって、電圧ｕ１は実際には一定角度Δψだけ電圧ｕ０に対してシフトされている。この一定角度Δψの大きさは距離センサの構造によって決まる。位相シフトΔψはコア１５の変位の大きさには依存せず、１０°のオーダにある。コアの負の変位の場合には、電圧ｕ１の位相はコア１５の正の変位において生じる値Δψに対して１８０°だけシフトされている。この場合、電圧ｕ０に対する電圧ｕ１の位相シフトは重要であり、この位相シフトはコア１５の変位の方向にのみ依存する。距離センサ１１のコア１５の変位は図１に図示されているように長手方向運動であるが、例えば回転運動であってもよい。
【０００９】
発振器１７の出力電圧ｕ０はさらに信号形成器１８に供給される。この信号形成器１８はコンパレータ機能に加えて遅延時間Δｔを有する。この信号形成器１８は電圧ｕ０のゼロ通過点においてスイッチング信号を発生し、このスイッチング信号のエッジを遅延時間Δｔだけシフトする。遅延時間Δｔの持続時間は、この場合、電圧ｕ０の周波数を考慮して、以下ではｕ０＊と呼ばれる結果的に生じるスイッチング信号のエッジが電圧ｕ０のゼロ通過点に対して角度Δψだけシフトされるように選定される。これは、スイッチング信号ｕ０＊のエッジが電圧ｕ１の有効信号成分のゼロ通過点と一致することを意味する。このようなスイッチング信号ｕ０＊の発生は、電圧ｕ１からのスイッチング信号の直接的な発生に比べて次のような利点を有する。すなわち、スイッチング信号の位相が一意的に電圧ｕ０に結合されており、さらに、電圧ｕ１の振幅が非常に小さい又はゼロに等しい場合でもスイッチング信号として適切な信号が使用できるのである。
【００１０】
図１に図示されたランプ形成回路装置１０は、増幅率の制御可能な正負の符号を有する増幅器回路２０及びこれに後置接続された反転伝達特性を有するランプ形成器２１から成る。増幅器回路２０は演算増幅器２３を有し、この演算増幅器２３の出力電圧はｕ２で表される。この電圧ｕ２は同時に増器器回路２０の出力電圧である。演算増幅器２３の反転入力側には電圧ｕ１が抵抗２４を介して及び電圧ｕ２が抵抗２５を介して供給される。演算増幅器２３の非反転入力側には電圧ｕ１が抵抗２６を介して供給される。さらに、演算増幅器２３の非反転入力側と基準電位の間には電子スイッチ２７が配置されている。この電子スイッチ２７にはスイッチング信号ｕ０＊が制御信号として供給される。スイッチ２７が閉じる場合には、演算増幅器２３の非反転入力側は基準電位に接続される。増幅器回路２０はスイッチ２７が閉じる場合には反転増幅器のように挙動する。抵抗２４及び２５が同じ大きさに選択されていると、増幅率Ｖ＝−１であり、つまり電圧ｕ２に対して関係式ｕ２＝−ｕ１が成り立つ。これに対して、スイッチ２７が開かれていると、増幅器回路２０は増幅率Ｖ＝＋１を有する非反転増幅器のように挙動し、つまり電圧ｕ２に対して関係式ｕ２＝ｕ１が成り立つ。
【００１１】
ランプ形成器２１は２つの演算増幅器３０及び３１を有し、これらの演算増幅器３０及び３１の出力電圧をｕ３乃至はｕ４と表す。電圧ｕ４は同時にランプ形成器２１ならびにランプ形成回路装置１０の出力電圧である。演算増幅器３０の非反転入力側には電圧ｕ２が抵抗３２を介して及び電圧ｕ４が抵抗３３を介して供給される。電圧ｕ２及びｕ４が定常状態において絶対値として同じ大きさであるように、抵抗３２及び３３は同じ大きさに選択される。演算増幅器３０の反転入力側は基準電位に接続されている。演算増幅器３１の反転入力側には電圧ｕ３が抵抗３４を介して及び電圧ｕ４がコンデンサ３５を介して供給される。演算増幅器３１の非反転入力側は基準電位に接続されている。演算増幅器３１、抵抗３４及びコンデンサ３５はそれ自体は公知のやり方で積分器を形成する。電圧ｕ４の上昇速度は、積分器の時定数を形成する抵抗３４及びコンデンサ３５の大きさ及び抵抗３４に供給される電圧ｕ３の大きさによって決まる。電圧ｕ２の跳躍的変化においては、電圧ｕ２とｕ４との間の差が正であるか又は負であるかに応じて、電圧ｕ３は演算増幅器３０の正の又は負の供給電圧と同じである。電圧ｕ４がランプ形成器２１の反転伝達特性のために−ｕ２に等しくなるまで、この電圧ｕ４はランプ関数に従って電圧ｕ２をフォロウする。電圧ｕ２に含まれる妨害信号の制限は本発明ではランプ形成器２１によって行われる。この制限はとりわけ針状に形成された妨害信号において有効である。ランプ形成器２１のランプ急峻度は、妨害の有効な制限の観点からはできるだけ小さく、しかし、距離センサ１１の出力電圧ｕ１の有効信号の実質的に影響を受けない伝達の観点からは有効信号の最大急峻度よりも大きく選択される。ゼロ点誤差を低減するために、演算増幅器３０の反転入力側と基準電位の間にならびに演算増幅器３１の非反転入力側と基準電位との間にそれぞれ図１には図示されていない抵抗を接続することができる。
【００１２】
図２は、非反転伝達特性を有するランプ形成器３８を示している。このランプ形成器３８は図１に図示された反転伝達特性を有するランプ形成器２１の代わりに使用可能である。図２に図示された構成部材が図１の構成部材と一致する限り、これらの構成部材には同じ参照符号が付けられている。電圧ｕ２は演算増幅器３０の反転入力側に供給される。ランプ形成器３８は非反転伝達特性を有するので、同時にランプ形成器３８の出力電圧である演算増幅器３１の出力電圧は、ｕ４ではなくｕ６と表される。同じ理由から演算増幅器３０の出力電圧はｕ３ではなくｕ５と表される。ゼロ点誤差を低減するために、演算増幅器３１の非反転入力側と基準電位との間に図２には図示されていない抵抗を接続することができる。
【００１３】
図３は非反転伝達特性を有するさらに別のランプ形成器３９を示す。図２に図示されたランプ形成器３８に対して、３つの更なる抵抗４１、４２及び４３が設けられている。これら３つの抵抗はランプ形成器３８の伝達特性に比べてランプ形成器３９の伝達特性の根本的な変化を惹起しない。演算増幅器３０及び３１の出力電圧に対しては、それゆえ、図２のように参照符号ｕ５乃至はｕ６が使用される。抵抗４１を介して電流は流れないので、この抵抗４１では電圧は降下せず、この結果、演算増幅器３０の反転入力側に供給される電圧はこの場合もｕ２に等しい。演算増幅器３０の非反転入力側に供給される電圧は、反転入力側に供給される電圧ｕ２に等しくなるように調整される。これは電圧ｕ６が電圧ｕ２に等しい場合に当てはまる。後で図４に基づいて詳細を詳しく説明するように、演算増幅器３０の反転入力側を基準電位に接続する場合には、反転伝達特性を有するランプ形成器が得られる。この場合電圧ｕ２が降下する抵抗４１を除いて、このようなランプ形成器は図１に図示されたランプ形成器２１に相応する。この回路装置でもゼロ点誤差を低減するために、演算増幅器３１の非反転入力側と基準電位との間に図３には図示されていない抵抗を接続することができる。
【００１４】
図４は非反転伝達特性から反転伝達特性に切り換え可能なランプ形成器４５を示し、このランプ形成器４５の出力電圧はｕ８と表される。このランプ形成器は図３に図示されたランプ形成器３９の発展形態であり、さらに電子スイッチ４６が演算増幅器３０の反転入力側と基準電位との間に設けられている。スイッチ４６が閉じられると、ランプ形成器４５は反転伝達特性を有し、すなわち、電圧ｕ８の正負の符号がランプ形成器４５に入力電圧として供給される電圧ｕ１の正負の符号と正反対になる。これに対して、スイッチ４６が開かれると、ランプ形成器４５は非反転伝達特性を有し、すなわち、電圧ｕ８の正負の符号が電圧ｕ１の正負の符号と同じになる。電圧ｕ１及びｕ８が反転伝達特性でも定常状態で絶対値として同じ大きさになるように、抵抗４２と４３とは同じ大きさに選択される。上記のように、ランプ形成器４５の伝達特性の正負の符号は切り換え可能であるので、増幅器回路２０及びランプ形成器２１又は３８のうちの１つから正負の符号切り換えなしに形成されたランプ形成回路装置は、制御されたランプ形成器４５によって置換されうる。このランプ形成器４５では伝達特性の正負の符号の切り換えが既にランプ形成器に統合されている。この場合図１に図示された増幅器回路２０は必要ないので、ランプ形成器４５には距離センサ１１の出力電圧ｕ１が入力電圧として供給される。スイッチ４６の、すなわちランプ形成器４５の伝達特性の正負の符号の制御は、スイッチング信号ｕ０＊によって行われる。この回路装置においても、ゼロ点誤差を低減するために、演算増幅器３１の非反転入力側と基準電位の間に図４には図示されていない抵抗を接続することができる。
【００１５】
図５はさらに別の距離測定変換器の原理回路図を示す。この距離測定変換器では発振器１７により給電される誘導性距離センサ１１の出力電圧ｕ１が本発明のランプ形成器４８に供給され、このランプ形成器４８では伝達特性の正負の符号が制御可能である。ランプ形成器４８には線形フィルタ５０が後置接続されている。ランプ形成器４８は図４に図示されたランプ形成器４５の発展形態である。図５に図示された構成部材が図１及び図４の構成部材と一致する場合には、これらの構成部材には同一の参照符号が付けられている。演算増幅器３０の出力側と抵抗３４との間にはさらに別の抵抗５１が設けられている。これら２つの抵抗の接続点には参照符号５２が付けられている。接続点５２はダイオード５４を介して負の補助電圧−ＵＨに及び更に別のダイオード５５を介して絶対値として同じ大きさの正の補助電圧＋ＵＨに接続されている。これらの補助電圧−ＵＨ及び＋ＵＨは、ｕ９によって表されている接続点５２における電圧を、電圧ｕ７が負の符号である場合にはダイオード５４の導通電圧の分だけ補助電圧−ＵＨよりも小さい値に制限し、電圧ｕ７が正の符号である場合にはダイオード５５の導通電圧の分だけ補助電圧＋ＵＨよりも大きい値に制限する。ｕ９によって表されている接続点５２における電圧は演算増幅器３１、抵抗３４及びコンデンサ３５から形成される積分器に供給される。これによってランプ急峻度は上昇する信号に対しても降下する信号に対しても同じ大きさになる。補助電圧−ＵＨ及び＋ＵＨの絶対値は演算増幅器３０のオーバードライブにおいて電圧ｕ７よりも小さく選択される。抵抗３４及び５１の直列回路に対して並列にコンデンサ５８が設けられる。このコンデンサ５８は、入力側に供給される信号が小さい場合に、このランプ形成器４８の不定な振動挙動を回避する。ゼロ点誤差を低減するために、演算増幅器３１の非反転入力側と基準電位の間に図５には図示されていない抵抗を接続することができる。
【００１６】
電圧ｕ８は直流電圧であり、この直流電圧には発振器１７の出力電圧ｕ０の二倍の周波数を有する高調波が重畳されている。ランプ形成器４８に後置接続された線形フィルタ５０は電圧ｕ８のこれらの高調波を周知のやり方で平滑化する。フィルタ５０は単一正帰還を有する２次のアクティブローパスフィルタであり、このローパスフィルタは有利にはベッセルフィルタとして構成される。このフィルタ５０は演算増幅器６０、２つの抵抗６１及び６２ならびに２つのコンデンサ６３及び６４を含む。このようなフィルタは例えばTietze-Schenk著“Halbleiter-Schaltungstechnik”, Springer-Verlag 1986, 8. ueberarbeitete Auflage, p.405〜407、とりわけ406ページのAbb.14.22から公知である。ローパスフィルタ５０の出力電圧はｕ１０で表されている。この電圧ｕ１０は誘導性距離センサ１１のコア１５の変位の尺度である。電圧ｕ１０の極性はこの場合変位の方向の尺度であり、電圧ｕ１０の大きさは中心位置からのコア１５の変位の大きさの尺度である。高調波のより強力な平滑化が必要ならば、フィルタ５０に更に別のこのようなフィルタを後置接続することができる。
【００１７】
図６は図１に図示された回路装置の変形例を示す。誘導性距離センサ１１’とランプ形成回路装置１０との間に適合回路６８が設けられている。この適合回路６８は演算増幅器６９ならびに４つの抵抗７１、７２、７３及び７４を有する。適合回路６８ならびにランプ形成回路装置１０は距離センサ１１’とは別の基準電位を有する。図６では、ランプ形成回路装置１０の基準電位はＭ１０と表されており、距離センサ１１’の基準電位はＭ１１’と表されている。適合回路６８はランプ形成回路装置１０と同じ基準電位Ｍ１０を有する。ｕ１３及びｕ１４と表される距離センサ１１’の出力電圧は抵抗７１乃至は７２に入力電圧として供給される。適合回路６８は電圧ｕ１３とｕ１４との差を電圧ｕ１に変換する。この電圧ｕ１は基準電位Ｍ１０を基準としている。電圧ｕ１及びｕ０＊は図１の場合のようにランプ形成回路装置１０の入力側に供給される。ランプ形成回路装置１０の出力電圧は図１の場合のようにｕ４と表される。適合回路６８は距離センサ１１’の基準電位とランプ形成回路装置１０の基準電位とを減結合する。この場合、抵抗７１と７３との比率が適合回路６８の増幅率を決める。この増幅率は１より小さい値も１より大きい値も１に等しい値も取りうる。この増幅率は信号レベルの正規化を可能にする。図１に図示されたランプ形成回路装置１０の代わりに図６では図５に図示されたランプ形成回路装置４８を使用することができる。
【００１８】
図７は図６に相応する回路装置を示し、この回路装置では非電気量のためのセンサは容量性距離センサ７８として構成されている。容量性距離センサ７８は発振器１７の出力電圧ｕ０によって給電されている。容量性距離センサ７８は直列に接続された２つのコンデンサ７９及び８０を有する。これらのコンデンサのキャパシタンスはＣ１乃至はＣ２と記されている。コンデンサ７９及び８０の共通接続点は参照符号８２によって表されている。距離ｓの形式の非電気量はコンデンサ７９及び８０の電極を機械的に変位させ、それらのキャパシタンスＣ１及びＣ２は変位に相応して逆方向に変化する。接続点８２の電圧はｕ８２と記されている。この電圧は距離ｓに相応して変化する。コンデンサ７９及び８０に対して並列に２つの抵抗８３及び８４の直列回路が配置されている。抵抗８３と８４との共通接続点は参照符号８５によって示されている。接続点８５の電圧はｕ８５と記されている。この電圧は抵抗８３と８４との比率によって決定される。容量性距離センサ７８の出力電圧は電圧ｕ８２とｕ８５との差によって決定される。電圧ｕ８２及びｕ８５は適合回路６８に供給される。適合回路６８は電圧ｕ８２及びｕ８５から電圧ｕ１を形成し、この電圧ｕ１はランプ形成回路装置１０に入力電圧として供給される。従って、電圧ｕ１は電圧ｕ８２とｕ８５との差に相応する。この実施例では、距離センサ７８の基準電位はランプ形成回路装置１０及び適合回路６８の基準電位Ｍ１０に等しい。図１に図示されたランプ形成回路装置１０の代わりに図７では図５に図示されたランプ形成回路装置４８を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】誘導性距離センサとして構成されている、発振器により給電されるセンサ及び本発明による距離センサの出力電圧を整流するためのこれに後置接続された第１の回路装置を示す。
【００２０】
【図２】非反転ランプ形成器を示す。
【００２１】
【図３】図２に図示された非反転ランプ形成器の実施例を示す。
【００２２】
【図４】ランプ形成器を有する、発振器により給電されるセンサの出力電圧の整流のための第２の本発明の回路装置を示し、このランプ形成器は図３に図示されたランプ形成器に基づいて非反転伝達特性から反転伝達特性に切り換え可能である。
【００２３】
【図５】誘導性距離センサとして構成された、発振器により給電されるセンサ、図４に比べてさらに改善されたランプ形成器及びこれに後置接続される線形フィルタを示す。
【００２４】
【図６】誘導性距離センサとして構成されたセンサと供給される電圧の整流のための回路装置との間に配置されている適合回路を示す。
【００２５】
【図７】容量性距離センサの形式のセンサ及びこれに後置接続される適合回路を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ランプ形成回路装置
１１  誘導性距離センサ
１１’  容量性距離センサ
１２  一次巻線
１３  二次巻線
１４  二次巻線
１５  強磁性コア
１７  発振器
１８  信号形成器
２０  増幅器回路
２１  ランプ形成器
２３  演算増幅器
２４  抵抗
２５  抵抗
２６  抵抗
２７  電子スイッチ
３０  演算増幅器
３１  演算増幅器
３２  抵抗
３３  抵抗
３４  抵抗
３５  コンデンサ
３８  ランプ形成器
３９  ランプ形成器
４１  抵抗
４２  抵抗
４３  抵抗
４５  ランプ形成器
４６  電子スイッチ
４８  ランプ形成器
５０  線形フィルタ
５１  抵抗
５２  接続点
５４  ダイオード
５５  ダイオード
５８  コンデンサ
６０  演算増幅器
６１  抵抗
６２  抵抗
６３  コンデンサ
６４  コンデンサ
６８  適合回路
６９  演算増幅器
７１  抵抗
７２  抵抗
７３  抵抗
７４  抵抗
７８  容量性距離センサ
７９  コンデンサ
８０  コンデンサ
８２  共通接続点
８３  抵抗
８４  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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