DE102006053222A1 - Inductive proximity switch, has supplementing coil connected firmly with screen, where supplementing coil develops compensation field, which is proportional to transmission field, which is produced by transmitting coil - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit einem zumindest eine erste Sendespule und zumindest eine Empfangsspule tragenden Spulenträger und mit einem zum Spulenträger beabstandet angeordneten elektrisch leitenden Schirm.The The invention relates to an inductive proximity switch with at least one a first transmitting coil and at least one receiving coil bearing coil carrier and spaced with a coil carrier arranged electrically conductive screen.
Die
Aus
der
Aus
der
Aus
der
Zur Abschirmung der Spulenanordnung werden im Stand der Technik metallisch beschichtete Platten oder Metallplatten vorgesehen, die mit Abstand aber parallel zur Spulenebene im Gehäuse des Näherungsschalters angeordnet sind. Diese metallbeschichteten Leiterplatten bzw. Metallplatten bilden einen Schirm aus, welcher elektromagnetisch mit dem Spulensystem derart zusammenwirkt, dass der Schaltabstand bzw. die Richtcharakteristik des Näherungsschalters im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt, wenn der Näherungsschalter in einer metallischen Umgebung montiert wird, also insbesondere auf eine metallische Oberfläche aufgesetzt wird.to Shielding of the coil assembly become metallic in the prior art coated plates or metal plates provided by far but arranged parallel to the coil plane in the housing of the proximity switch are. These metal coated circuit boards or metal plates form a screen which is electromagnetically connected to the coil system cooperates such that the switching distance and the directional characteristic of the proximity switch Essentially unaffected when the proximity switch is in a metallic environment is mounted, so in particular placed on a metallic surface becomes.
Die Lage des Schirms innerhalb des Gehäuses ist in Bezug auf die Richtcharakteristik bzw. den Schaltabstand des Näherungsschalters kritisch. Bereits geringe Abstandsänderungen zwischen Spulenträger und Schirm führen zu einer Veränderung des Schaltabstandes. Derartige Abstandsänderungen können durch Temperatureinflüsse hervorgerufen werden. Sie können aber auch durch Beschleunigungen oder andere Kräfte hervorgerufen werden.The Position of the screen within the housing is in relation to the directional characteristic or the switching distance of the proximity switch critical. Even small changes in distance between coil carrier and Guide screen to a change the switching distance. Such changes in distance can be caused by temperature influences. You can but also caused by accelerations or other forces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Näherungsschalter robuster und insbesondere temperaturstabiler zu machen.Of the Invention is based on the object, a generic proximity switch to make it more robust and, in particular, more temperature-stable.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösung der Aufgabe darstellt und mit jedem anderen Anspruch in beliebiger Weise kombinierbar ist.Is solved the object by the invention specified in the claims, Each claim is an independent solution to the problem and can be combined with any other claim in any way is.
Zunächst und
im Wesentlichen ist eine Ergänzungsspule
vorgesehen. Diese Ergänzungsspule soll
fest mit dem Schirm verbunden sein. Bewegt sich der Schirm oder
durchbiegt sich der Schirm, so vollzieht die Ergänzungsspule die gleiche Bewegung. Die
Ergänzungsspule
wird von einer die Spulenanordnung mit einem Wechselspannungssignal
versorgenden Schaltung ebenfalls mit einem Wechselspannungssignal
beaufschlagt oder ist in den Empfangsspulenkreis geschaltet. Die
Verlagerung der Ergänzungsspule
zusammen mit einer entsprechenden Verlagerung des Schirmes führt somit
zu einer Kompensation der feldbeeinflussenden Wirkung der Schirmverlagerung.
Die Ergänzungsspule
kann hierzu ein Kompensationsfeld aufbauen, das zu dem von der Sendespule erzeugten
Sendefeld proportional ist. Die Ergänzungsspule kann mit zumindest
einer von mehreren oder einer einzigen Sendespule in Reihe geschaltet
sein. Es ist ein gleichgerichteter Wicklungssinn vorgesehen. Der
Näherungsschalter
kann zwei Sendespulen aufweisen, die mit entgegengesetztem Wicklungssinn
in Reihe geschaltet sind. Die Spulen können koaxial zueinander angeordnet
sein. Der Wicklungssinn der Ergänzungsspule
ist dann vorzugsweise zum Wicklungssinn der innenliegenden Sendespule
gleichgerichtet. Die Ergänzungsspule
ist bevorzugt koaxial zur Sendespule angeordnet. Von der zumindest
einen Sendespule wird ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt.
Dieses soll sich vor der Sensorfläche des Näherungsschalters aufbauen.
Es soll durch Annähern
eines metallischen Auslösers
beeinflusst werden. Das Feld wird von einer Empfangsspule ausgewertet.
Das von der Empfangsspule empfangene elektromagnetische Wechselfeld
enthält
die von dem elektrisch leitenden Auslöser erzeugte Beeinflussung.
Die in der Empfangsspule geänderte
induzierte Spannung wird von einer Auswerteschaltung ermittelt.
Der auf der der Sensorfläche
gegenüberliegenden
Seite angeordnete Schirm besteht ebenfalls aus einem elektrisch
leitfähigen
Material, nämlich
bevorzugt aus einer Beschichtung einer Platine. Der Schirm hat im
wesentlichen dieselbe elektromagnetische Wirkung auf das von der
Sendespule erzeugte Sensorfeld wie ein metallischer Auslöser. Der
Unterschied besteht lediglich darin, dass die Wirkung des Schirmes
permanent ist. Die Beeinflussung des Schirmes erfolgt durch ein vom
Schirm aufgebautes elektromagnetisches Gegenfeld. Das elektromagnetische
Sendefeld induziert im Schirm Spannungen. Diese Spannungen erzeugen
dort Wirbelströme.
Das von den Wirbelströmen erzeugte
Wirbelfeld ist entsprechend der Lenzschen Regel dem die Wirbelströme erzeugenden
Sendefeld entgegengerichtet. Die Aufgabe des von der Ergänzungsspule
aufgebauten Feldes ist eine weitestgehende Kompensation dieses Wirbelfeldes,
so dass das Sendefeld weniger von dem Schirm beeinflusst wird. Thermisch
oder anderweitig bedingte Verlagerungen oder Verformungen des Schirmes
haben dadurch eine verminderte Wirkung, da die Ergänzungsspule
fest mit dem Schirm verbunden ist, also die geringfügigen Bewegungen
oder Verformungen des Schirmes mitmacht. In einer Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ergänzungsspule in den Empfangsspulenkreis
geschaltet ist. Die Ergänzungsspule
kann auch hier mit der Empfangsspule in gleichgerichtetem Wicklungssinn
in Reihe geschaltet sein. Die Spulenfläche verläuft auch hier koaxial und parallel
zur Spulenfläche
der Empfangsspule. Sämtliche
Spulen, also die beiden Sendespulen, die Empfangsspule und die Ergänzungsspule
können
Planarspulen sein. Sie können
auf Leiterplatten angeordnet sein. Bevorzugt besitzt der Näherungsschalter
zwei Spulen tragende Leiterplatten, nämlich einerseits den Spulenträger, der
die Sendespulen und die Empfangsspule trägt und andererseits den Schirmträger, der
auf der einen Seite den Schirm in Form einer Kupferbeschichtung
und auf der anderen Seite die Ergänzungsspule als Planarspule
trägt.
Die Ergänzungsspule
liegt bevorzugt auf der zum Spulenträger weisenden Seite des Schirmes.
Die Sendespulen sind bevorzugt als Differenzspulen geschaltet. Auf diese
Weise können
durch eine geeignete Wahl der Windungszahlen bzw. der Stromstärken durch
die Windungen Felder erzeugt werden, die sich im Bereich der Empfangsspule
aufheben oder die sich im Bereich einer metallischen Gehäusewandung
aufheben. Die innen liegende Sendespule hat bevorzugt mehr Windungen
als die außen
liegende Sendespule. Letztere kann lediglich eine Windung besitzen. Das
Gehäuse
kann mit einer Kunststoffmasse ausgefüllt sein. Diese Vergussmasse
führt zu
einer mechanisch stabilen Lage des Spulenträgers in Bezug auf den Schirmträger. Lageveränderungen
aufgrund thermischer Ausdehnung sind nicht zu vermeiden. Die damit
einhergehenden Effekte werden aber durch die dem Schirmträger zugeordnete
Ergänzungsspule
weitestgehend kompensiert. Anstelle von Planarspulen können aber
auch herkömmliche,
auf einen Spulenkörper
gewickelte Spulen verwendet werden. Der Spulenträger kann beispielsweise einen Aufbau
besitzen, wie ihn die
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigenembodiments The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. It demonstrate
Mit
der Bezugsziffer
Die äußere Sendespule
Der
Aufbau dieser Planarspulen
In
der
Die
zwischen den beiden Sendespulen
Bei
dem in
Wie
bei dem zuvor erörterten
Ausführungsbeispiel
liegt auch bei dem in der
Bei
dem in
Bei
dem in
Bei
dem in
Die
Alle
Spulen
Auf
der von dem Spulenträger
Ein
von der Sendespule
Die
Ergänzungsspule
Die
Annäherung
eines Schirmes
Das
Gehäuse
kann mit Kunststoff vergossen sein. Alle Spulen sind um eine gemeinsame
Achse
Die
Ergänzungsspule
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (for itself) essential to the invention. In the disclosure of the application will hereby also the disclosure content of the associated / attached priority documents (Copy of the advance notice) fully included, too for the purpose, features of these documents in claims present Registration with.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |