CN111669162B

CN111669162B - 检测装置

Info

Publication number: CN111669162B
Application number: CN202010146005.0A
Authority: CN
Inventors: 田中雅人; 喜入信博
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2040-03-05
Also published as: CN111669162A; JP7300851B2; JP2020145601A

Abstract

本发明提供一种能够用单一的非接触式开关来区分并检测多个检测体的状态的检测装置。该检测装置包括：具有导电性的检测体(2)；以及输出根据构成检测体(2)的材质而变化的非接触式开关(1)，非接触式开关(1)包括：检测用线圈(101)；振荡电路(104)，其进行振荡以使检测用线圈(101)产生高频磁场；检波电路(105)，其对振荡电路(104)的振荡的振幅进行检波；比较电路(106)，其将由检波电路(105)检波得到的振幅与多个阈值分别进行比较；输出电路(107)，其根据比较电路(106)的与多个阈值的比较结果，分别输出表示由检波电路(105)检波得到的振幅是否在由该多个阈值构成的多个输出范围内的信号；以及设定输入部(109)，其设定针对比较电路(106)的多个阈值。

Description

检测装置

技术领域

本发明涉及一种具备非接触式开关的检测装置。

背景技术

以往，已知有判定如金属等那样具有导电性的检测体的存在或接近的非接触式开关(非接触式传感器)(例如参照专利文献1)。非接触式开关通过由检测部检测与检测体的存在或接近相伴的检测用线圈的阻抗或Q值等的变化，来判定检测体的存在或接近。Q值是表示由电磁感应作用引起的电感损耗的值，Q值越高，表示损耗越小。

此外，根据使用目的的不同，非接触式开关检测检测体和非接触式开关中的基准点之间的距离。基准点例如是检测部顶端的不锈钢罩中的与检测体相对的表面上的点。

另外，还已知有通过使用与金属的种类对应的阈值，来谋求针对由特定的金属构成的检测体的判定性能的提高的非接触式开关(例如参照专利文献2)。另外，在该非接触式开关中，所使用的阈值为1个，在实际应用时能够对多种金属中的1种金属进行检测。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2010-216863号公报

【专利文献2】日本专利特开2017-130897号公报

发明内容

【发明要解决的技术问题】

在现有的非接触式开关中，由于所使用的阈值为1个，所以不能区分并检测多个检测体的状态。因此，在想要区分并检测多个检测体的状态的情况下，需要使用多个非接触式开关。例如，在想要使用以往的非接触式开关来区分并检测材质不同的多个检测体的情况下，需要使用多个非接触式开关。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种检测装置，其能够用单一的非接触式开关来区分并检测多个检测体的状态。

【用于解决技术问题的手段】

本发明所涉及的位置检测装置的特征在于，包括：具有导电性的检测体；以及非接触式开关，其输出根据构成存在于检测区域的检测体的材质而变化，非接触式开关包括：检测用线圈；振荡电路，其进行振荡以使检测用线圈产生高频磁场；检波电路，其对振荡电路的振荡的振幅进行检波；比较电路，其将由检波电路检波得到的振幅与多个阈值分别进行比较；输出电路，其根据比较电路的与多个阈值的比较结果，分别输出表示由检波电路检波得到的振幅是否在由该多个阈值构成的多个输出范围内的信号；以及设定输入部，其设定针对比较电路的多个阈值。

【发明的效果】

根据本发明，由于如上述那样构成，所以能够用单一的非接触式开关来区分并检测多个检测体的状态。

附图说明

图1是表示实施方式1的检测装置的构成例的图。

图2是表示实施方式1中的非接触式开关的构成例的图。

图3是表示在实施方式1的检测装置中，来自输出电路所具有的两个输出端子的输出与构成检测体的材质的对应关系的一例的图。

图4是用于说明针对实施方式1中的非接触式开关的阈值设定的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施方式1

图1是表示实施方式1的检测装置的构成例的图。

检测装置对检测体2进行检测。如图1所示，检测装置具备非接触式开关1及检测体2。

非接触式开关1能够区分并检测材质不同的多个检测体2。即，非接触式开关1的输出根据构成检测体2的材质而变化。非接触式开关1具有作为传感器头的检测部11、一端与检测部11的输入输出端连接的电缆12、以及与电缆12的另一端连接的多个输出引脚13。另外，在非接触式开关1中，如IO-Link等那样，输出引脚13的根数被限制。另外，在非接触式开关1所具有的多个输出引脚13中，可用于信号输出的输出引脚13为2根。此外，稍后将描述非接触式开关1的更详细的构成例。

检测体2是与非接触式开关1所具有的检测面(检测部11的端面)相对的物体。检测体2是如金属等那样具有导电性的物体。检测体2例如由铁或铝构成。

接着，参照图2说明非接触式开关1的构成例。

如图2所示，非接触式开关1具备检测用线圈101、电源102、稳定化电源电路103、振荡电路104、检波电路105、比较电路106、输出电路107、二系统的晶体管(晶体管108a及晶体管108b)、以及设定输入部109。另外，在非接触式开关1上连接有二系统的电阻(电阻3a和电阻3b)。

检测用线圈101相对于芯(未图示)卷绕成圆筒状，在检测部11的框体内与检测面相对配置。

稳定化电源电路103利用从电源102供给的电力进行动作，对振荡电路104、检波电路105以及比较电路106供给规定电压的电力。

振荡电路104振荡，使检测用线圈101产生高频磁场。当检测体2接近检测用线圈101产生的高频磁场时，在检测体2中流过感应电流而产生热损耗，检测用线圈101的阻抗或Q值等发生变化，振荡电路104的振荡衰减。另外，振荡电路104也可以构成为，即使在检测体2最接近的情况下也维持振荡，振荡的振幅根据检测用线圈101的阻抗或Q值等的变化而变化。

另外，例如，在由铝构成的检测体2与非接触式开关1所具有的检测面相对的情况下，Q值变高，在由铁构成的检测体2与非接触式开关所具有的检测面相对的情况下，Q值变低。

检波电路105对振荡电路104的振荡的振幅进行检波。即，检波电路105将振荡电路104的振荡的振幅直流化来进行整流。

比较电路106将由检波电路105检波得到的振幅(检测值)与多个阈值(第一阈值～第三阈值以及上限值)分别进行比较。第二阈值是与第一阈值不同的值的阈值。第三阈值是第一阈值和第二阈值之间的值的阈值。另外，各阈值(第一阈值～第三阈值)由设定输入部109设定。

输出电路107根据比较电路106得出的与各阈值的比较结果，分别输出表示由检波电路105检波到的振幅是否在各输出范围内的信号。各输出范围是由各阈值构成的范围。

具体而言，在由检波电路105检波得到的振幅在第一输出范围内的情况下，输出电路107从两个输出端子中的一个输出导通信号。另外，在由检波电路105检波得到的振幅在第二输出范围内的情况下，输出电路107从两个输出端子中的另一个输出导通信号。第一输出范围是由第一阈值和第二阈值构成的范围。另外，第二输出范围是由第三阈值和上限值构成的范围。即，第一输出范围和第二输出范围彼此部分重叠。图3表示来自输出电路107所具有的两个输出端子的输出与构成检测体2的材质的对应关系的一例。

在图3中，作为来自输出电路107所具有的两个输出端子中的一个输出端子的输出(第一输出)，将输出导通信号的状态设为“ON”，将未输出导通信号的状态设为“OFF”。另外，作为来自输出电路107所具有的两个输出端子中的另一个输出端子的输出(第二输出)，将输出导通信号的状态设为“ON”，将未输出导通信号的状态设为“OFF”。

晶体管108a的栅极端子与输出电路107所具有的两个输出端子中的一个输出端子连接，晶体管108a的发射极端子与电源102的正极端子连接。晶体管108a由来自输出电路107所具有的两个输出端子中的一个输出端子的导通信号驱动。

晶体管108b的栅极端子与输出电路107所具有的两个输出端子中的另一个连接，其发射极端子与电源102的正极端子连接。晶体管108b由来自输出电路107所具有的两个输出端子中的另一个的导通信号驱动。

设定输入部109设定针对比较电路106的各阈值。设定输入部109能够在使用非接触式开关1的现场设定各阈值。设定输入部109包括触发接受部1091和阈值设定部1092。

触发接受部1091接受触发的输入。作为触发接受部1091，例如可以使用接收来自外部终端的信息的通信部、或者按钮等设定用触发装置等。

在每次由触发接受部1091接受触发的输入时，阈值设定部1092检测由检波电路105检波得到的振幅的值，并根据该检测出的各振幅的值，设定针对比较电路106的各阈值。另外，阈值设定部1092通过系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等处理电路、或者执行存储在存储器等中的程序的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等来实现。

此时，阈值设定部1092以使输出电路107的各输出范围彼此部分重叠的方式将上述各振幅的值之间的值分别设定为构成该各输出范围的各下限值及各上限值中的除最上限值以外的值即阈值。

另外，电阻3a的一端与晶体管108a的集电极端子连接，另一端与电源102的负极端子连接。通过晶体管108a的驱动，从电源102向电阻3a供给电力。

另外，电阻3b的一端与晶体管108b的集电极端子连接，另一端与电源102的负极端子连接。通过晶体管108b的驱动，从电源102向电阻3b供给电力。

作为电阻3a、3b，例如可以举出PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)或继电器等负载。

而且，通过该非接触式开关1，能够根据向电阻3a及电阻3b供给的电力，检测存在于检测区域的检测体2。在非接触式开关1如图1所示那样具有两个输出的情况下，如图3所示，能够检测出检测体2的材质是四种材质(第一材质～第四材质)中的哪一种材质。

接着，说明实施方式1中的设定输入部109的各阈值(第一阈值～第三阈值)的设定方法。图4是表示由检测体2的材质的差异引起的非接触式开关1中的检测值的变化的一例的图。在图4所示的曲线图中，纵轴表示非接触式开关1中的检测值。

另外，此时，操作者放置想要实际进行检测的材质的检测体2，从而非接触式开关1得到此时的检测值，阈值设定部1092以使输出电路107的各输出范围彼此部分重叠的方式将上述各振幅的值之间的值分别设定为构成该各输出范围的各下限值及各上限值中的除最上限值(构成第二输出范围的上限值)以外的值即阈值。

在该情况下，如图4所示，首先，操作者将由不同的4种材质构成的检测体2分别与非接触式开关1所具有的检测面相对配置。然后，操作者对触发接受部1091输入触发，非接触式开关1得到此时的振荡的振幅的值(符号401所示的第一检测值、符号402所示的第二检测值、符号403所示的第三检测值以及符号404所示的第四检测值)。

之后，阈值设定部1092将第一检测值和第二检测值之间的值设定为构成第一输出范围的下限值(符号405所示的第一阈值)。

另外，阈值设定部1092将第二检测值和第三检测值之间的值设定为构成第二输出范围的下限值(符号406所示的第三阈值)。

另外，阈值设定部1092将第三检测值和第四检测值之间的值设定为构成第一输出范围的上限值(符号407所示的第二阈值)。

如上所述，设定输入部109能够设定构成第一输出范围以及第二输出范围的各阈值。

这样一来，在实施方式1的检测装置中，对构成检测体2的每个材质进行调谐(例如将检测值的中间值自动地设定为阈值)。由此，在实施方式1的检测装置中，能够用单一的非接触式开关1区分并检测多个构成检测体2的材质，能够得到与使用以往的多个非接触式开关的情况同等的功能。通过使用该检测装置，例如对于某个检测体2，也能够检测出形状与该检测体2相同或类似但材质不同的物体的混入。

另外，作为检测体2，例如，由于铁和铝在检测灵敏度上存在差异，所以优选使用由铁或铝构成的物体。

如上所述，根据该实施方式1，检测装置包括：具有导电性的检测体2；以及非接触式开关1，其输出根据构成存在于检测区域的检测体2的材质而变化，非接触式开关1包括：检测用线圈101；振荡电路104，其进行振荡以使检测用线圈101产生高频磁场；检波电路105，其对振荡电路104的振荡的振幅进行检波；比较电路106，其将由检波电路105检波得到的振幅与多个阈值分别进行比较；输出电路107，其根据比较电路106的与多个阈值的比较结果，分别输出表示由检波电路105检波得到的振幅是否在由该多个阈值构成的多个输出范围内的信号；以及设定输入部109，其设定针对比较电路106的多个阈值。由此，实施方式1所涉及的检测装置能够通过单一的非接触式开关1来区分并检测多个检测体2的状态。

另外，本申请发明在其发明的范围内，可以进行实施方式的任意的构成要素的变形，或者实施方式的任意的构成要素的省略。

【符号说明】

1 非接触式开关

2 检测体

3a、3b电阻

11 检测部

12 电缆

13 输出引脚

101 检测用线圈

102 电源

103 稳定化电源电路

104 振荡电路

105 检波电路

106 比较电路

107 输出电路

108a、108b晶体管

109 设定输入部

1091 触发接受部

1092 阈值设定部。

Claims

1.一种检测装置，其特征在于，包括：

具有导电性的检测体；以及

非接触式开关，所述非接触式开关的输出根据构成存在于检测区域的所述检测体的材质而变化，

所述非接触式开关包括：

检测用线圈；

振荡电路，其进行振荡以使所述检测用线圈产生高频磁场；

检波电路，其对所述振荡电路的振荡的振幅进行检波；

比较电路，其将由所述检波电路检波得到的振幅与多个阈值分别进行比较；

输出电路，其根据所述比较电路的与多个阈值的比较结果，分别从不同的两个输出端子输出表示由所述检波电路检波得到的振幅是否在由该多个阈值构成的第一输出范围内及第二输出范围内的信号；

第一晶体管，其栅极端子与所述输出电路的一个输出端子连接，发射极端子与电源的正极端子连接，集电极端子与第一电阻连接，并由所述一个输出端子的导通信号驱动；

第二晶体管，其栅极端子与所述输出电路的另一个输出端子连接，发射极端子与电源的正极端子连接，集电极端子与第二电阻连接，并由所述另一个输出端子的导通信号驱动；以及

设定输入部，其设定针对所述比较电路的多个阈值，

所述第一输出范围及所述第二输出范围彼此部分重叠，

能够检测到的检测体的材质包括：与所述检波电路检波得到的振幅在所述第一输出范围外且在所述第二输出范围外的情况相对应的第一材质、与该振幅在所述第一输出范围内且在所述第二输出范围外的情况相对应的第二材质、与该振幅在所述第一输出范围内且在所述第二输出范围内的情况相对应的第三材质、以及与该振幅在所述第一输出范围外且在所述第二输出范围内的情况相对应的第四材质，

所述比较电路将由所述检波电路检波得到的振幅与第一阈值、作为大于该第一阈值的值的第二阈值、作为大于该第一阈值且小于该第二阈值的值的第三阈值、以及最上限值分别进行比较，

所述输出电路根据所述比较电路的与多个阈值的比较结果，分别输出表示由所述检波电路检波得到的振幅是否在由所述第一阈值和所述第二阈值构成的第一输出范围内的信号、和表示由所述检波电路检波得到的振幅是否在由所述第三阈值和所述最上限值构成的第二输出范围内的信号。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述检测体由铁构成。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述检测体由铝构成。