专利名称：接近探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电感、光电或任何其它类型的接近探测器，包括一个适合根据一目标物的距离生成一模拟探测信号的传感器单元和一个与一输出级相连的电子处理器电路，其根据该目标物的距离是小于或者大于开关距离而生成一指示目标物存在或未存在的信号。
一个设备与另一设备之间，即使是同样的设备，随安装或环境条件、具体地说，对于陷入一堆金属中的一电感探测器或工作于一明亮背景下的一光电池的情况，这种探测器具体的开关距离是随之改变的。
因此，能够在现场校正接近探测器是非常有用的。
在工厂或用户房屋内使用与一固定存储器和计数器连接的控制逻辑电路来校正接近探测器已经提出过(见文件DE-43 31 555)。这就是，一个物体位于距探测器的预定距离处，当由一个校正信号启动该逻辑电路时则开始计数；计数值经过一个数模转换器，然后与探测信号的值相比较；一旦计数值达到这一数值，就停止计数并把相应的值放入存储器中。然而，这类装置不能用于一在校正阶段期间移动的目标物。
本发明的目的是以适合用户场地的极灵活可靠方式，通过动态分析要探测目标物的运动来校正接近探测器的开关点。
本发明的另一个目的是使探测器能够不考虑运动目标物是初始靠近或远离而是通过动态分析该运动予以校正；如果需要的话，还能使探测器在工作中以相同方式重新校正。
为了完成上述目的，根据本发明，处理器电路包括模拟信号数字化装置和包含在由一学习信号控制的逻辑电路中的采集和计算装置。采集和计算装置用于一学习阶段并在该学习阶段的起点采集表征目标物一初始位置的数字探测信号的一初始值v0，在学习阶段期间采集表征目标物一中间状态的所述信号一极值vm并根据该初始值v0和极值vm算出一开关值vc，该逻辑电路最好根据它们之间的差值和该差值的正负符号把学习阶段的终点设定为探测信号的值表征目标物返回一接近其初始状态的状态之时。
学习阶段始于电源电压第一次加到探测器上之时，最好稍有延时；或者始于一外部控制信号加到探测器的一端子之时。当探测器再一次加电时，已完成的校正不会改变。
处理逻辑电路包括有效确认装置，首先，它在探测信号达到一接近初始值的最终值时确定学习阶段的终点和确认校正有效，其次，如果极值处在一盲区内则确认该校正无效。
通过参照附图对下述一非限制性实施例的描述来说明本发明的特点和优点，附图中
图1以方框图的形式示出本发明的一接近探测器；图2是在学习操作起始时刻目标物远离时表示在一学习操作过程中模拟探测信号变化的一曲线图；图3是在学习操作起始时刻目标物接近时与图2相似的一曲线图；图4是探测器的操作流程图；图5是区分初始是接近的一目标物与初始是远离的一目标物的计算流程图。
在图1中显示的接近探测器D包括在一壳体10中的一个传感器单元11，它可以是任何一常见的类型电感的、电容的、光电的、超声波的或相类似的，其生成一模拟探测值，即本发明中的电压V，它表征一物体或目标物A的距离X。
探测器的壳体10包括用于外部连接电源和负载及还可能是一外部校准控制装置的若干端子12。该壳体还容置一个电源单元13、一个电子处理电路14和一个输出级15。电源单元13从外部供电电压产生一个供应传感器单元的电压V+和用于探测器其它器件的电源电压。电子处理电路14的输入端连接着数字化转换装置16，如模数转换器，用于把传感单元输送的模拟电压转换为数字信号v。处理器电路14包括一处理逻辑电路17和一个可擦除和再写入的固定存储器18，如EEPROM之类的存储器。
来自转换器16的数字值v送到逻辑电路17的输入端。后者包括硬件实现的逻辑电路，如一微控制器或微处理器，它与EEPROM 18连接以便读出和写入对应开关距离的一数字基准值。
接近探测器、特别是其处理逻辑电路17被设计成工作在学习方式和探测方式，前者即指在现场把探测器具体的开关值写入存储器，后者则指从存储器中读出该值。
词语“学习方式”指的是下述一种工作方式，即，当目标物运动时，即移近然后离远-或离远然后移近，探测器采集若干表征目标物特性的数字探测值并从这些数值中确定数字开关值vc而随后存入存储器18中。在探测方式下，探测器对数字值采样并把它与存储器中的数值进行比较，而提供显示一目标物存在或未存在的信号。
处理逻辑电路连接一显示装置19，例如它至少是一个发光二极管，适于在学习方式和探测方式中发出不同的亮度指示。电源单元13连接着一本身与逻辑电路17相连接的预置电路20，来给逻辑电路17提供一复位信号R，当电源电压第一次施加到探测器上时其预置学习方式。如图1中的虚线所示，学习阶段还可以在工作过程中通过使处理器逻辑电路把一复零信号RZ加到与逻辑电路和与外部总线或导线连接的端子12中的一个来预置。
处理器逻辑电路17包括采集和计算各种数字值的装置17a和确认这些数值中的某些值有效的装置17b。逻辑电路连接输出级15，向输出级15提供一个信号，其放大为在端子12上产生可用的输出信号S。如上所述，在探测方式中，根据v和vc的差值，信号S具有当目标物A的距离X大于一开关距离Xc的一第一电平和当X＜Xc的一第二电平。
图2和图3示出分别在学习阶段起始时刻目标物未存在和存在时的不同学习方式。这两幅图是由传感器单元11产生的模拟电压V的变化作为时间t的函数的曲线图。对应的数字值由具有相应下标的v表示。
在这两种情况下，当复位信号R或复零信号RZ施加于处理器逻辑电路17时，采集和计算装置17a在时刻t0采集初始数字值v0(电压V0)。在学习阶段，采集和计算电路17a得到一个测量和计算过的数字极值vm然后根据学习幅差v0-vm确定数字开关值vc。
在图2的学习方式下，目标物A初始远离，传感器单元初始输出一最大电压V0。目标物A移近然后远离，其结果是电压落到一最低值Vmin然后再进而回升到其初始值V0。表征学习方式的极值Vm或者使之等于对应的最小值Vmin，或者，如果变化曲线V(t)包括因目标物不一致移动导致的一个或多个峰值，则等于两个最低值Vm1、Vm2之间的最大值Vmax，或者等于这些值的恰当组合。学习阶段的终点t1设定为当电压上升到一接近V0但稍低于V0的阈值V1、如比V0小2％之时，以避免过热和漂移问题；该对应的数字值是V1。
逻辑电路17最好采用幅差v0-vm的一适当函数或者采用初始值与极值的一线性函数k1v0-k2vm来计算数字开关值vc，而存入存储器18中。逻辑电路17还把一滞后量vh作为幅差的函数来计算，例如0.1(v0-vm)或vc的零点几，该数值也存入存储器18中。很明显，存储器18可存储指示值或对其进行计算所需的数值或参数。
锁定在初始值V0上的阈值Vs把一校正盲区设定为，如果在学习阶段得到或算出的数值(vmin′vmax或vc)中的至少一个是在这个区域内，则有效确认装置17b确认该校正无效。
在图3的学习方式中，目标物A初始靠近探测器，因而传感器单元自学习阶段的起点t0输出一最低值V0。当目标物A远离而后再接近时，则电压上升到一最高值Vmax，其可能要经过表示处在两个相接的最大值之间的一最小值Vmin的各个峰，然后落到其初始值V0。学习阶段的终点t1设定为当电压接近V0但稍低于V0之时。使极值vm等于vmax或vmin或等于这些值的组合，如前所述的那样vc作为v0和vm的函数来计算。如果有效确认装置确认为测量值不在校正盲区Z之内，则数值vc和vh如前所述那样存入存储器18中。
逻辑电路17通过考虑目标物初始是远离还是接近来自动确定是否要计算数值vc。逻辑电路完成的处理程序包括下列步骤(见图5)采集数值v0和vm1、vm2(步骤40)，分析参数来认定目标物是初始接近或远离(步骤41)，和以适当的方式即考虑步骤41中的目标物认定来计算开关值vc(步骤42)。
用于初始远离的目标物的本发明探测器的工作在下面结合附图、具体地说参照图4予以说明。
工作程序始于探测器30加电之时。根据在步骤31中对问题“校正过否？”的回答是‘是”或“否”，处理器逻辑电路在迟时32之后操作，执行探测方式程序34或学习方式程序33。在后一种情况中，在实现和完成学习阶段之后，探测器立即切换到探测方式。在任何时刻35均可施加学习信号RZ而从探测方式转换到学习方式，并启动引向探测器重新校正的一新的学习阶段。
当电源接到端子12时，传感器单元11的电源电压上升到V+，传感器单元的输出电压达到V0。在100ms延时的末端，例如，电路20把信号R送到处理器逻辑电路。
采集和计算装置17a从转换器16得到初始的数字值v0，逻辑电路17使一个二极管式显示装置19闪烁。目标物A朝探测器移动，将导致传感器单元输出电压象图2所示的那样变化。采集和计算装置17a得到中间值vmax或vmin并从中导出极值vm，然后该装置由v0和vm计算数值v0。如果极值是在盲区Z之外，则有效确认装置确认这一数值有效，如果不是这种情况，则必须再一次启动校正工作。
当电压V达到该接近初始值V0的数值V1时，有效确认装置设定学习阶段的末端，并且使开关值vc和滞后量vh存入存储器EEPROM 18中。然后探测器转为探测方式34，显示装置停止闪烁来指示开关状态；当目标物移近时，随后获得的电压最低值与存储器读出的数值vc比较，从而处理器电路产生一个指示物体存在的信号。
请注意，学习阶段的时间长短t1-t0不是固定的，而是由目标物移近和远离的方式确定的。
权利要求
1.一种接近探测器，包括一个根据一目标物的距离适于向一电子处理器电路传送一模拟信号的传感器单元，该电子处理器电路连接一输出级，其根据目标物的距离是小于或者大于开关距离来产生一表明目标物存在或未存在的信号，该处理器电路可工作在学习方式和探测方式，并且其包括一固定存储器，该存储器在学习方式下写入采集的开关值，在探测方式下从存储器读出该数值，其特征在于处理器电路(14)包括模拟信号数字化装置(16)和包含在由一学习信号控制的逻辑电路(17)中的采集和计算装置(17a)，采集和计算装置用于一个学习阶段(L)内并在学习阶段(L)的起点(t0)采集到一表征目标物一初始位置的数字探测信号的初始值(v0)，在学习阶段(L)期间采集一表征目标物一中间状态的所述信号的极值(vm)并根据初始值(v0)和极值(vm)算出开关值(vc)，逻辑电路(17)把学习阶段(L)的终点(t1)设定为当探测信号的值表明目标物返回到其初始状态附近之时。
2.根据权利要求1所述的接近探测器，其特征在于学习阶段(L)的起点(t0)是第一次对探测器加电的时间。
3.根据权利要求1所述的接近探测器，其特征在于学习阶段(L)的起点(t0)是一外部信号(RZ)加到探测器的一端子上的时间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接近探测器，其特征在于当极值(vm)在一校正盲区(Z)中时，有效确认装置(17b)使采集和计算装置(17a)不起作用。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接近探测器，其特征在于采集和计算装置(17a)根据数字信号的初始值与极值的差值(v0-vm)和这个差值的正负符号计算开关值(vc)并使该计算适合目标物的初始位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接近探测器，其特征在于极值(vm)是在学习阶段(L)期间测量的最低值(vmin)或最高值(vmax)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的接近探测器，其特征在于极值(vm)是在学习阶段(L)期间两个最低值或各最高值(vm1、vm2)之中的最高值(vmax)或最低值(vmin)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的接近探测器，其特征在于处理器逻辑电路(17)与一显示装置(19)连接来提供一区别学习方式和探测方式的可视信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的接近探测器，其特征在于处理器逻辑电路(17)在学习阶段(L)内确定一个数字滞后量(vh)，该滞后量依赖于初始值(v0)和极值(vm)并存入固定存储器(18)中。
全文摘要
一种接近探测器，包括一个产生模拟信号的传感器单元和一个把该信号数字化的处理器电路。处理器电路(14)包括一在一学习阶段内从获得的一初始值和一极值确定一开关值的逻辑电路(17)。
文档编号G01V8/12GK1138248SQ9610802
公开日1996年12月18日 申请日期1996年4月28日 优先权日1995年4月28日
发明者克里斯托弗·布劳特, 斯蒂芬尼·埃文, 帕特里克·杜兰德 申请人:施耐德电器公司