CH488279A - Inductive proximity switching device, in particular for use as a limit switch - Google Patents

Inductive proximity switching device, in particular for use as a limit switch

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CH488279A
CH488279A CH1137169A CH1137169A CH488279A CH 488279 A CH488279 A CH 488279A CH 1137169 A CH1137169 A CH 1137169A CH 1137169 A CH1137169 A CH 1137169A CH 488279 A CH488279 A CH 488279A
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CH
Switzerland
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oscillator
coil core
carrier
coil
circuit
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Application number
CH1137169A
Other languages
German (de)
Inventor
Faehndrich Werner
Original Assignee
Landis & Gyr Ag
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/95Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/952Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
    • H03K17/9537Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
    • H03K17/9542Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator
    • H03K17/9547Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator with variable amplitude

Description

  

  Induktive     Annäherungsschalteinrichtung,    insbesondere zur     Venwendung    als Endschalter    Die Erfindung betrifft eine induktive     Annäherungs-          schalteinrichtung,    insbesondere zur Verwendung als  Endschalter, mit einem elektrischen     Oszillator,    der eine  auf einem     ferromagnetischen        Spulenkern    angeordnete       Schwingkreisspule    enthält, und mit einer dem     Oszilla-          tor    zugeordneten Schaltungsvorrichtung,

   wobei der       Oszillator    bei der Annäherung eines relativ zum     Spu-          lenkern    bewegbaren elektrisch leitenden. Gegenstandes  an den     Spulenkern    gedämpft wird.  



  Solche     Annäherungsschalteinrichtungen    dienen bei  spielsweise zur Steuerung von Maschinen und weisen  gegenüber mechanischen Schaltern den Vorteil auf,  dass sie prellfrei arbeiten, keiner mechanischen Abnut  zung unterliegen, eine vergleichsweise geringe     Hyste-          rese    besitzen und gegen eindringendes Öl oder andere  Stoffe unempfindlich sind.  



  Bei einer bekannten induktiven Annäherungsschal  tereinrichtung ist die     gesammte    elektronische Schaltung  in einem Block eingegossen. Dieser Block weist eine  Fuge auf, welche den Luftspalt des     Spulenkernes    bil  det. Nachteilig ist, dass zum Betätigen des Annähe  rungsschalters ein elektrisch leitender Gegenstand be  stimmter Abmessungen in die Fuge eingetaucht werden  muss. Ein weiterer Nachteil ist der verhältnismässig  grosse Platzbedarf.  



  Die Nachteile der bekannten induktiven Annähe  rungsschalteinrichtung werden erfindungsgemäss  dadurch behoben, dass der     Spulenkern    einen offenen  magnetischen Kreis aufweist und in einer Vertiefung  eines Trägers angeordnet ist, und dass die Schwing  kreisspule über ein Kabel mit den weiteren, ausserhalb  des Trägers angeordneten Schaltungsteilen des     Oszilla-          tors    verbunden ist.  



  Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Er  findung anhand der Zeichnungen näher erläutert.  



  Es zeigt:       Fig.    1 eine Schnittdarstellung und       Fig.    2 ein     Prinzipschaltbild.     



  In der     Fig.    1 bedeutet 1 einen     ferromagnetischen          Spulenkern,    der in eine Vertiefung 2 eines Trägers 3    eingegossen ist. Der Träger 3 kann aus einem beliebi  gen Material bestehen. Vorteilhaft kann es sich dabei  um ein Maschinenteil einer vom Annäherungsschalter  gesteuerten Maschine handeln.  



  Der     Spulenkern    1 weist einen offenen magneti  schen Kreis auf, wodurch ein ausgeprägtes Streufeld  entsteht. Er ist vorzugsweise als Schalenkern mit dop  pel-U-förmigem Querschnitt ausgebildet. Eine       Schwingkreisspule    4 und eine Rückkopplungsspule 5  sind auf dem     Spulenkern    1 angeordnet und über ein  Kabel 6 an weitere Schaltungsteile angeschlossen, wel  che ausserhalb des Trägers 3 liegen und in der     Fig.    2  dargestellt sind.  



  In der     Fig.2    weisen gleiche Bezugszahlen wie in  der     Fig.    1 auf gleiche Teile hin. Ein     itIeissner-Oszilla-          tor    7 besteht aus einem Transistor 8, einem durch  einen Kondensator 9 und die     Schwingkreisspule    4 ge  bildeten Schwingkreis, einer in Reihe mit einem       RC-Glied    10 in den Basiskreis des Transistors 8 ge  schalteten Rückkopplungsspule 5, einem     RC-Glied    11  zur statischen Gegenkopplung, einem     Potentiometer    12  zur Einstellung der Schwingungsamplitude und einem       Störschutzkondensator    13.  



  Ein als Gleichrichter und     Impedanzwandler    ge  schalteter Transistor 14 ist über einen Kondensator 15  an den     Oszillator    7 gekoppelt und bildet einen     Demo-          dulator    16. Ein Kondensator 17 integriert die den  Transistor 14 durchlaufenden     Halbwellenimpulse,    so  dass an ihm eine der Schwingungsamplitude des     Oszil-          lators    7 proportionale Gleichspannung liegt. Ein Stör  schutzkondensator ist mit 18 bezeichnet.  



  Ein dem Demodulator 16 nachgeschalteter Schwel  lenschalter 19 besteht im wesentlichen aus einem Tran  .istor 20, einer die     Ansprechschwelle    bestimmenden       Zenerdiode    21 und einem zum Transistor 20 komple  mentären Transistor 22. Mit 23 ist ein weiterer Stör  schutzkondensator bezeichnet.  



  Dem     Schwellenschalter    19 ist eine Treiberstufe 24  zur     Steuerung    von integrierten     Digitalschaltkreisen     nachgeschaltet. Sie ist im wesentlichen durch zwei      Transistoren 25, 26 gebildet, deren Kollektoren zwei  zueinander komplementäre Ausgänge 27, 28     bilden.     



  Der Ausgang 28 ist über ein     RC-Rückkopplungs-          glied    29 mit der Basis des Transistors 20 verbunden.  Dadurch wird ein regeneratives Kippverhalten des  Schwellenschalters 19 erreicht.  



  Der     Oszillator    7, der Demodulator 16 und der  Schwellenschalter 19 sind mit einer 24     V-Spannung     und die Treiberstufe 24 mit einer 5     V-Spannung    ge  speist.  



  Die beschriebene     Annäherungsschalteinrichtung     arbeitet wie folgt: Solange kein elektrisch leitender Ge  genstand in das Streufeld des     Spulenkernes    1 gelangt,  erzeugt der     Oszillator    7     Hochfrequenzschwingungen     von genügender Amplitude, um den Schwellenschalter  19 durchzuschalten. Der Transistor 25 der Treiberstufe  24 ist leitend und der Transistor 26 ist gesperrt. Ge  langt nun ein elektrisch leitender Gegenstand beliebiger  Form und Grösse in das Streufeld, so werden die       Oszillatorschwingungen    gedämpft. Sobald die Span  nung am Kondensator 17 den Schwellwert des Schwel  lenschalters 19 unterschreitet, schaltet dieser aus, der  Transistor 25 wird gesperrt und der Transistor 26 lei  tend.  



  Der zum Betätigen der     Annäherunosschalteinrich-          tung        erforderliche    Abstand zwischen dem     Spulenkern    1  und einem in dessen Streufeld gelangenden Gegenstand  kann mit dem     Potentiometer    12 eingestellt werden.       @"Jeil    die     Oszillatorschwingungen    lediglich gedämpft  werden, jedoch nicht     aussetzen,        kann    die     Hysterese    des  Annäherungsschalters ausserordentlich klein gehalten  werden.  



  Der     Spulenkern    1 mit den zugehörigen Spulen 4  und 5 beansprucht sehr wenig Raum und kann deshalb  an fast jeder beliebigen Stelle einer Maschine oder  eines Apparates eingebaut werden.  



  Ein besonderer Vorteil der beschriebenen     Annähe-          run"sschalteinrichtung    besteht darin, dass der Träger 3  als massiver Anschlag     ausgebildet    werden     kann.    Dies  ist bei bekannten Ausführungen, die infolge der beson  deren Raumform des     Spulenkerns    in einen eine Fuge  aufweisenden Kunststoffblock mit geringer mechani  scher Festigkeit eingegossen sind, nicht möglich.  



  Selbstverständlich können auch Maschinenteile die  Aufgabe des Trägers 3 übernehmen.  



  Das Kabel 6 kann auch bei nicht abgeschirmter  Ausführung eine Länge von mehreren Metern aufwei  sen. Die nicht im Träger 3 angeordneten Teile der An  näherungsschalteinrichtung können deshalb ohne wei-         teres    in einem zu einer Maschine gehörenden Steue  rungstableau untergebracht sein.



  Inductive proximity switching device, in particular for use as a limit switch The invention relates to an inductive proximity switching device, in particular for use as a limit switch, with an electrical oscillator which contains an oscillating circuit coil arranged on a ferromagnetic coil core, and with a switching device assigned to the oscillator,

   the oscillator when an electrically conductive one that is movable relative to the coil core approaches. Object is damped on the coil core.



  Such proximity switch devices are used, for example, to control machines and have the advantage over mechanical switches that they work without bounce, are not subject to mechanical wear, have comparatively low hysteresis and are insensitive to the ingress of oil or other substances.



  In a known inductive proximity switch device, the entire electronic circuit is cast in one block. This block has a joint, which bil det the air gap of the coil core. The disadvantage is that to operate the proximity switch, an electrically conductive object of certain dimensions must be immersed in the joint. Another disadvantage is the relatively large space requirement.



  The disadvantages of the known inductive proximity switching device are eliminated according to the invention in that the coil core has an open magnetic circuit and is arranged in a recess of a carrier, and that the oscillating circuit coil is connected to the other circuit parts of the oscillator arranged outside the carrier via a cable connected is.



  An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.



  It shows: FIG. 1 a sectional illustration and FIG. 2 a basic circuit diagram.



  In FIG. 1, 1 denotes a ferromagnetic coil core which is cast into a recess 2 of a carrier 3. The carrier 3 can consist of any material. It can advantageously be a machine part of a machine controlled by the proximity switch.



  The coil core 1 has an open magnetic circuit, which creates a pronounced stray field. It is preferably designed as a pot core with a dop pel-U-shaped cross section. An oscillating circuit coil 4 and a feedback coil 5 are arranged on the coil core 1 and connected via a cable 6 to further circuit parts which are located outside the carrier 3 and are shown in FIG.



  In FIG. 2, the same reference numbers as in FIG. 1 indicate the same parts. An ItIeissner oscillator 7 consists of a transistor 8, a resonant circuit formed by a capacitor 9 and the resonant circuit coil 4, a feedback coil 5, an RC element, connected in series with an RC element 10 in the base circuit of the transistor 8 11 for static negative feedback, a potentiometer 12 for setting the oscillation amplitude and an interference protection capacitor 13.



  A transistor 14 connected as a rectifier and impedance converter is coupled to the oscillator 7 via a capacitor 15 and forms a demodulator 16. A capacitor 17 integrates the half-wave pulses passing through the transistor 14 so that one of the oscillation amplitudes of the oscillator 7 is applied to it proportional DC voltage. An interference protection capacitor is denoted by 18.



  A threshold switch 19 connected downstream of the demodulator 16 consists essentially of a Tran .istor 20, a Zener diode 21 which determines the response threshold and a transistor 22 complementary to the transistor 20. 23 is a further interference protection capacitor.



  The threshold switch 19 is followed by a driver stage 24 for controlling integrated digital circuits. It is essentially formed by two transistors 25, 26, the collectors of which form two outputs 27, 28 which are complementary to one another.



  The output 28 is connected to the base of the transistor 20 via an RC feedback element 29. A regenerative toggle behavior of the threshold switch 19 is thereby achieved.



  The oscillator 7, the demodulator 16 and the threshold switch 19 are fed with a 24 V voltage and the driver stage 24 with a 5 V voltage.



  The proximity switch described works as follows: As long as no electrically conductive object enters the stray field of the coil core 1, the oscillator 7 generates high-frequency oscillations of sufficient amplitude to switch the threshold switch 19 through. The transistor 25 of the driver stage 24 is conductive and the transistor 26 is blocked. If an electrically conductive object of any shape and size reaches the stray field, the oscillator vibrations are dampened. As soon as the voltage on the capacitor 17 falls below the threshold of the Schwel lenschalters 19, it turns off, the transistor 25 is blocked and the transistor 26 tend to lei.



  The distance between the coil core 1 and an object coming into its stray field, which is required to actuate the proximity switch device, can be set with the potentiometer 12. @ "If the oscillator vibrations are only dampened, but not interrupted, the hysteresis of the proximity switch can be kept extremely small.



  The coil core 1 with the associated coils 4 and 5 takes up very little space and can therefore be installed at almost any point in a machine or apparatus.



  A particular advantage of the described proximity switch device is that the carrier 3 can be designed as a solid stop. This is the case with known designs which, due to the special spatial shape of the coil core, are cast in a plastic block with a joint with low mechanical strength are not possible.



  Of course, machine parts can also take on the task of the carrier 3.



  The cable 6 can have a length of several meters even if it is not shielded. The parts of the proximity switching device that are not arranged in the carrier 3 can therefore easily be accommodated in a control panel belonging to a machine.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Induktive Annäherungsschalteinrichtung, insbeson dere zur Verwendung als Endschalter, mit einem elek trischen Oszillator, der eine auf einem ferromagneti- schen Spulenkern angeordnete Schwingkreisspule ent hält, und mit einer dem Oszillator zugeordneten Schal tungsvorrichtung, PATENT CLAIM I Inductive proximity switching device, in particular for use as a limit switch, with an electrical oscillator that contains an oscillating circuit coil arranged on a ferromagnetic coil core, and with a circuit device assigned to the oscillator, wobei der Oszillator bei der Annähte rung eines relativ zum Spulenkern bewegbaren elek trisch leitenden Gegenstandes an den Spulenkern ge dämpft wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulen- kern (1) einen offenen magnetischen Kreis aufweist und in einer Vertiefung (2) eines Trägers (3) angeordnet ist, und dass die Schwingkreisspule (4) the oscillator being damped when an electrically conductive object movable relative to the coil core approaches the coil core, characterized in that the coil core (1) has an open magnetic circuit and is located in a recess (2) of a carrier (3 ) is arranged, and that the resonant circuit coil (4) über ein Kabel (6) mit den weiteren, ausserhalb des Trägers (3) angeordne ten Schaltungsteilen (8 bis 13) des Oszillators (7) ver bunden ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Spulenkern (1) einen doppel- U-förmigen Ouerschnitt aufweist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch I oder Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vertiefung (2) des Trägers (3) angeordnete Spulenkern (1) mit diesem vergossen ist. 3. Via a cable (6) with the further, outside of the carrier (3) arranged circuit parts (8 to 13) of the oscillator (7) is connected ver. SUBClaims 1. Device according to claim 1, characterized in that the coil core (1) has a double U-shaped cross section. 2. Device according to claim I or sub-claim 1, characterized in that the coil core (1) arranged in the recess (2) of the carrier (3) is encapsulated therewith. 3. Einrichtung nach Patentanspruch I oder Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Oszilla- tor (7) ein Demodulator (16) nachgeschaltet ist. 4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Demodulator (16) ein Schwell- wertschalter (19) nachgeschaltet ist. 5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Schwellwertschalter (19) eine Treiberstufe (24) zur Steuerung von integrierten Digi- talschaltkreisen nachgeschaltet ist. 6. Device according to claim 1 or sub-claim 1, characterized in that a demodulator (16) is connected downstream of the oscillator (7). 4. Device according to dependent claim 3, characterized in that the demodulator (16) is followed by a threshold switch (19). 5. Device according to dependent claim 4, characterized in that the threshold value switch (19) is followed by a driver stage (24) for controlling integrated digital circuits. 6th Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Treiberstufe (24) zwei zueinan der komplementäre Ausgänge (27; 28) aufweist. PATENTANSPRUCH II Verwendung der Einrichtung nach Patentanspruch 1 zur Steuerung einer Maschine, dadurch gekennzeich net, dass der Träger (3) als Teil der Maschine einen mechanischen Anschlag bildet. Device according to dependent claim 5, characterized in that the driver stage (24) has two mutually complementary outputs (27; 28). PATENT CLAIM II Use of the device according to claim 1 for controlling a machine, characterized in that the carrier (3) forms a mechanical stop as part of the machine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0040155A1 (en) * 1980-05-12 1981-11-18 Crouzet Static proximity detectors
EP0265844A2 (en) * 1986-10-30 1988-05-04 i f m electronic gmbh Electronic switching device operating without contact

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