DE102010031671B4 - Method for operating an inductive proximity switch - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters, mit einer Spule, in deren Umgebung sich permanent ein erstes leitfähiges Material in Form eines Gehäuses, Deckels oder Einbaublocks und zeitweise ein leitfähiges Target befindet, die ein zeitabhängiges Magnetfeld in einem Überwachungsbereich erzeugt, dessen Beeinflussung erfasst wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Erzeugung eines Magnetfeldes mit einer ersten Zeitabhängigkeit zur Bestimmung von Parametereinflüssen des ersten leitfähigen Materials, wobei die Beeinflussung durch das Target vernachlässigbar ist.
b) Einstellung eines Magnetfeldes mit einer zweiten Zeitabhängigkeit zur Bestimmung der Anwesenheit des Targets im Überwachungsbereich. wobei beide Messungen mit ein und derselben Spule durchgeführt werden, das Gehäuse als Tiefpass für das Magnetfeld wirkt, und die zweite Zeitabhängigkeit derart hochfrequent gewählt ist, dass das Gehäuse nicht von dem Magnetfeld durchdrungen werden kann.

Figure DE102010031671B4_0000
Method for operating an inductive proximity switch, with a coil in whose surroundings there is permanently a first conductive material in the form of a housing, cover or built-in block and temporarily a conductive target which generates a time-dependent magnetic field in a monitoring area, the influence of which is detected by the following process steps:
a) generating a magnetic field having a first time dependence for determining parameter influences of the first conductive material, wherein the influence by the target is negligible.
b) setting a magnetic field with a second time dependence for determining the presence of the target in the surveillance area. wherein both measurements are performed with one and the same coil, the housing acts as a low pass for the magnetic field, and the second time dependence is selected such high frequency that the housing can not be penetrated by the magnetic field.
Figure DE102010031671B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters gemäß dem Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating an inductive proximity switch according to claim 1.

Induktive Näherungsschalter werden als berührungslos arbeitende elektronische Schaltgeräte vor allem in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie enthalten eine Sendespule, die ein von einem metallischen Auslöser (Target), beeinflussbares Magnetfeld erzeugt. Die Beeinflussung des Magnetfeldes durch das Target wird ausgewertet und bei Überschreiten eines Schwellwerts eine elektronische Schaltstufe angesteuert.Inductive proximity switches are used as non-contact electronic switching devices, especially in automation technology. They contain a transmitter coil which generates a magnetic field which can be influenced by a metallic trigger. The influence of the magnetic field by the target is evaluated and, when a threshold value is exceeded, an electronic switching stage is activated.

Schaltgeräte dieser Art werden in den verschiedensten Ausführungen unter anderem auch von der Anmelderin hergestellt und vertrieben.Switching devices of this type are manufactured and distributed in various designs, inter alia, by the Applicant.

Hierbei kann sowohl die Ansteuerung der Sendespule als auch die Bewertung des Einflusses des Targets auf unterschiedliche Art erfolgen.In this case, both the control of the transmitting coil and the evaluation of the influence of the target can be done in different ways.

In vielen Fällen ist die Sendespule Bestandteil eines Oszillators, der durch das Target verstimmt wird. Ausgewertet wird die Amplitude und/oder die Frequenzänderung.In many cases, the transmitter coil is part of an oscillator, which is detuned by the target. The amplitude and / or the frequency change is evaluated.

Es sind aber auch Geräte mit fremd erregter Sendespule bekannt. In diesem Fall wird die Sendespule von einem Hochfrequenzgenerator gespeist. Das ist dann vorteilhaft, wenn man mit konstanter Frequenz oder mit einem definierten Frequenzverlauf arbeitet. In diesem Fall wird die Amplitude und/oder die Phase ausgewertet.But there are also known devices with foreign excited transmission coil. In this case, the transmission coil is fed by a high-frequency generator. This is advantageous when working with a constant frequency or with a defined frequency response. In this case, the amplitude and / or the phase is evaluated.

Neben der weit verbreiteten sinusförmigen Ansteuerung der Sendespule und der Bewertung von Frequenz- und oder Amplitudenänderungen ist die Ansteuerung mit Stromflanken, meistens in Form kurzer Rechteckimpulse, bekannt.In addition to the widespread sinusoidal control of the transmitting coil and the evaluation of frequency and or amplitude changes, the control with current edges, usually in the form of short rectangular pulses, known.

Die Sendespule ist in diesem Fall nicht Bestandteil eines Oszillators, sondern sie wird mit Stromimpulsen beaufschlagt. Das durch die im Target hervorgerufenen Wirbelströme ausgelöste Echo wird ausgewertet. Diese Auswertung kann sowohl direkt an der Sendespule als auch an einer magnetisch gekoppelten Empfangsspule erfolgen.The transmitter coil is in this case not part of an oscillator, but it is charged with current pulses. The echo triggered by the eddy currents generated in the target is evaluated. This evaluation can be carried out both directly on the transmitting coil and on a magnetically coupled receiving coil.

Empfangs- und Sendespule bilden auch in diesem Fall einen durch die Wirbelströme im metallischen Auslöser beeinflussten Transformator, der auch mit zwei gegensinnigen Empfangsspulen als Differentialtransformator ausgestaltet sein kann. Receiving and transmitting coil also form in this case a influenced by the eddy currents in the metallic shutter transformer, which can also be configured with two opposing receiving coil as a differential transformer.

Eine hohe Empfindlichkeit und damit auch eine große Reichweite kann nur dann erreicht werden kann, wenn es gelingt Drifterscheinungen jeglicher Art entweder zu unterdrücken oder bei der Auswertung zu berücksichtigen.A high sensitivity and thus a long range can only be achieved if it is possible either to suppress drift phenomena of any kind or to consider them in the evaluation.

Das wohl wichtigste Problem ist die Temperaturabhängigkeit fast aller in einem induktiven Näherungsschalter befindlichen Baugruppen.Probably the most important problem is the temperature dependence of almost all modules located in an inductive proximity switch.

Das beginnt mit dem temperaturabhängigen Kupferwiderstand der Sendespule, aber auch Schwell- bzw. Restspannungen von Halbleitern und temperaturabhängige Deformationen und Lageänderungen der Spulen im Gehäuse aber auch gegeneinander sind hierbei von Bedeutung.This begins with the temperature-dependent copper resistance of the transmitter coil, but also threshold or residual voltages of semiconductors and temperature-dependent deformations and changes in position of the coils in the housing but also against each other are of importance.

Dieses Problem verschärft sich bei induktiven Ganzmetallschaltern, weil hier durch die metallische Gehäusewand hindurch gemessen werden muss. Die metallische Gehäusewand stellt somit ein „zweites Target“ dar, dessen Eigenschaften erheblich durch die Einbaulage in einer metallischen oder in einer nichtmetallischen Halterung beeinflusst werden können.This problem is exacerbated in inductive all-metal switches, because here must be measured through the metallic housing wall through. The metallic housing wall thus represents a "second target" whose properties can be significantly influenced by the mounting position in a metallic or in a non-metallic holder.

Eine Anordnung und ein Verfahren zur Temperaturkompensation wird in der DE 38 25 974 A1 beschrieben. Hier wird eine Kalibrierspule mit bekannten Temperatureigenschaften an den Oszillator geschaltet, dessen neue Schwingfrequenz bestimmt und als Temperaturinformation im Datenspeicher abgelegt.An arrangement and a method for temperature compensation is in the DE 38 25 974 A1 described. Here, a calibration coil with known temperature characteristics is connected to the oscillator, determines its new oscillation frequency and stored as temperature information in the data memory.

Nachteilig ist hier neben der zusätzlichen Kalibrierspule, dass nicht zwischen geräteinternen und von außen kommenden Einflüssen unterschieden werden kann.The disadvantage here, in addition to the additional calibration coil, that can not be distinguished between device-internal and external influences coming.

Die DE 10 2006 040 550 A1 beschreibt einen induktiven Näherungsschalter in einem Edelstahlgehäuse mit einem Differentialtransformator. Die Vorbedämpfung durch das Metallgehäuse wird durch ein an der Innenseite des Sensors angeordnetes metallisches Bedämpfungselement zumindest annähernd kompensiert. Nachteilig sind die zusätzliche zweite Spule und der Aufwand für das Bedämpfungselement.The DE 10 2006 040 550 A1 describes an inductive proximity switch in a stainless steel housing with a differential transformer. The pre-damping by the metal housing is at least approximately compensated by a metal damping element arranged on the inside of the sensor. A disadvantage is the additional second coil and the cost of the damping element.

Die DE 33 40 409 A1 vermeidet die zusätzliche Hilfsspule, indem eine Hilfsfrequenz mit einem zweiten Oszillator erzeugt, mit einer gesteuerten Umschalteinrichtung entweder die erste oder die zweite Frequenz aktiviert und die Sendespule alternierend mit den beiden Frequenzen betrieben wird. Mit Hilfe eines Korrekturrechners wird unter Berücksichtigung es Frequenzverhältnisses von Mess- und Hilfsfrequenz ein Korrekturwert ermittelt.The DE 33 40 409 A1 avoids the additional auxiliary coil by generating an auxiliary frequency with a second oscillator, activated with a controlled switching device either the first or the second frequency and the transmitting coil is operated alternately with the two frequencies. With the aid of a correction computer, a correction value is determined taking into account the frequency ratio of the measurement and auxiliary frequencies.

Der Nachteil wird darin gesehen, dass auch hier äußere Einflüsse nicht ausgeblendet werden können.The disadvantage is seen in the fact that here external influences can not be hidden.

Die DE 44 27 283 C1 beschreibt einen induktiven Näherungsschalter mit einer in einem Ferritkern befindlichen ersten Spule L1 als Bestandteil eines von einem Oszillator entdämpften Schwingkreises, und einer Auswerteschaltung, wobei eine zweite Spule L2 im selben Ferritkern angeordnet und antiseriell mit der ersten Spule geschaltet ist, wobei die zweite Spule die gleiche Windungszahl wie die erste Spule aufweist, und über einen elektronischen Schalter außer Betrieb setzbar ist. The DE 44 27 283 C1 describes an inductive proximity switch with a first coil located in a ferrite core L1 as part of an oscillator damped by an oscillator circuit, and an evaluation circuit, wherein a second coil L2 disposed in the same ferrite core and antiserial connected to the first coil, wherein the second coil the same Windungszahl as the first coil, and can be put out of operation via an electronic switch.

Die zweite Spule ist derart (soweit im Inneren des Ferritkerns) angeordnet, dass eine Bedämpfung vom außen nicht mehr möglich sein soll. Diese Referenzstellung wird zur Selbstprüfung des Näherungsschalters benutzt, wobei Spulenwerte oder andere interne Parameter des Näherungsschalters überprüft werden. Als Nachteil werden die zweite Spule und der hochfrequenztaugliche Umschalter angesehen. Außerdem können die Umgebungseinflüsse nicht vollständig ausgeblendet werden.The second coil is arranged (as far as in the interior of the ferrite core), that a damping from the outside should no longer be possible. This reference position is used to self-test the proximity switch, checking coil values or other internal parameters of the proximity switch. As a disadvantage, the second coil and the high frequency suitable switch are considered. In addition, the environmental influences can not be completely hidden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters, insbesondere eines Ganzmetallschalters, anzugeben, bei dem es keine Rolle spielt, ob das Target oder ein anderes ein leitfähiges Objekt in der Nähe ist oder nicht. Das Verfahren soll nicht auf die Temperatur beschränkt sein, sondern auch andere Parameter erfassen. Weiterhin soll der Aufwand gering sein.The object of the invention is to provide a method for operating an inductive proximity switch, in particular an all-metal switch, in which it does not matter if the target or another is a conductive object in the vicinity or not. The method should not be limited to the temperature, but also capture other parameters. Furthermore, the effort should be low.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved according to the features of patent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Eigenschaften des inneren Aufbaus des induktiven Näherungsschalters mit einer zweiten wesentlich höheren Sendefrequenz zu vermessen.The essential idea of the invention is to measure the properties of the internal structure of the inductive proximity switch with a second, much higher transmission frequency.

Diese zweite Frequenz wird so hoch gewählt, dass sie das vorzugsweise aus Edelstahl bestehende Gehäuse eines induktiven Ganzmetallschalters nicht mehr durchdringen kann. Da das Gehäuse als Tiefpass wirkt, ist das ab ca. 100 kHz der Fall. Edelstahl ist also nicht nur wegen seiner guten mechanischen und chemischen Eigenschaften, sondern auch wegen seiner vergleichsweise geringen elektrischen Leitfähigkeit von etwa 70 µOhm × cm interessant.This second frequency is chosen so high that they can not penetrate the preferably made of stainless steel housing of an inductive all-metal switch. Since the case acts as a low pass, that is the case from about 100 kHz. Stainless steel is not only interesting because of its good mechanical and chemical properties, but also because of its comparatively low electrical conductivity of about 70 μOhm × cm.

Das Metallgehäuse schirmt somit nicht nur äußere Störfelder, sondern auch den Einfluss eines eventuell vorhandenen Targets ab, so dass eine Kalibrierungsmessung ohne äußere Einflüsse möglich wird. Der Aufwand ist eher gering, da nur die Frequenz bzw. die Impulsform variiert werden muss. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Edelstahlgehäuse beschränkt.The metal housing thus shields not only external interference fields, but also the influence of a possibly existing target, so that a calibration measurement without external influences is possible. The effort is rather low, since only the frequency or the pulse shape must be varied. Of course, the invention is not limited to stainless steel housing.

Es können alle Gehäusematerialen, insbesondere Metalle oder Legierungen mit geringer Permeabilität und vergleichsweise geringer elektrischen Leitfähigkeit Anwendung finden, die aufgrund ihrer mechanischen und chemischen Eigenschaften geeignet sind.All housing materials, in particular metals or alloys with low permeability and comparatively low electrical conductivity, which are suitable on account of their mechanical and chemical properties, can be used.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings.

Es zeigen:

  • 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Näherungsschalters,
  • 2 mögliche Zeitabhängigkeiten des Sendestroms,
  • 3 einen Ablaufplan der Messung.
Show it:
  • 1 a block diagram of a proximity switch according to the invention,
  • 2 possible time dependencies of the transmission current,
  • 3 a flowchart of the measurement.

Das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalters ist in der 1 dargestellt. Das Gehäuse 2 besteht aus Edelstahl. Edelstahl besitzt eine vergleichsweise geringe elektrische Leitfähigkeit und ist bei einer Wandstärke von 0,5 mm für magnetische Wechselfelder bis zu etwa 100 kHz noch gut durchlässig. Sende- und Empfangsspule befinden sich in einem Ferrit-Schalenkern 3. Die Zuleitungen sind mit 4 für die Sendespule und 5 für die Empfangsspule bezeichnet. Die beiden mit 6 bzw. 7 bezeichneten Generatoren G1 und G2 erzeugen zwei unterschiedliche zeitabhängige Stromverläufe. Das können sowohl sinusförmige aber auch pulsförmige Verläufe sein. Beispiele sind in der 2 dargestellt. Der Unterschied zwischen den beiden zeitabhängigen Stromverläufen, im Folgenden als Zeitabhängikeiten bezeichnet, besteht darin, dass die vom zweiten Generator 7 erzeugten Zeitabhängigkeiten so beschaffen sind, dass sie die metallische Gehäusewand noch gut durchdringen können, während die vom ersten Generator 6 erzeugten Zeitabhängigkeiten die Gehäusewand wegen ihrer deutlich höheren Frequenz bzw. ihrer steileren Schaltflanken nicht mehr durchdringen können. Die „niederfrequenten“ Impulse dienen somit zum Nachweis des als Target bezeichneten metallischen Auslösers, währen die „hochfrequenten“ Impulse zur Kalibrierung der Sensoranordnung verwendet werden.The block diagram of an inductive proximity switch according to the invention is in the 1 shown. The housing 2 is made of stainless steel. Stainless steel has a comparatively low electrical conductivity and, with a wall thickness of 0.5 mm, is still permeable to alternating magnetic fields up to about 100 kHz. Transmitting and receiving coils are located in a ferrite pot core 3 , The leads are designated 4 for the transmitting coil and 5 for the receiving coil. The two generators designated 6 and 7, respectively G1 and G2 generate two different time-dependent current profiles. These can be both sinusoidal and pulsed curves. Examples are in the 2 shown. The difference between the two time-dependent current curves, hereafter referred to as Zeitabhängikeiten, is that of the second generator 7 created time dependencies are such that they can still penetrate the metal housing wall well, while that of the first generator 6 generated time dependencies the housing wall can not penetrate because of their much higher frequency or steeper switching edges. The "low frequency" pulses thus serve to detect the metal trigger, referred to as the target, while the "high frequency" pulses are used to calibrate the sensor array.

Entsprechend dem in der 3 gezeigten Ablaufplan wird zunächst der erste Generator 6 vom Mikrocontroller kurzzeitig zugeschaltet. Das von der Empfangsspule aufgenommene Echo wird vom Breitbandverstärker 9 verstärkt, und vom Gleichrichter 10 in ein DC- Signal umgewandelt. Hierbei kann es sich um einen vom Mikrocontroller gesteuerten phasenempfindlichen Gleichrichter oder um eine Abtastschaltung handeln. Das DC-Signal wird einem Komparator 13 zugeführt, dessen Schwelle vom Mikrocontroller 8 beeinflusst werden kann. Diese Verbindung ist in der 2 nicht dargestellt.According to the in the 3 The flowchart shown first becomes the first generator 6 briefly switched on by the microcontroller. The echo picked up by the receiver coil is from the wideband amplifier 9 amplified, and by the rectifier 10 converted into a DC signal. This may be a phase-sensitive rectifier controlled by the microcontroller or a sampling circuit. The DC signal becomes a comparator 13 fed, its threshold from the microcontroller 8th can be influenced. This connection is in the 2 not shown.

Mit Hilfe dieses Komparators wird entschieden, ob die Kalibrierungsmessung ein sinnvolles Ergebnis geliefert hat (Sensor o.k.). Außerdem wird das DC-Signal dem Mikrocontroller 8 zugeführt, und die eigentliche Kalibrierung vorgenommen. Die gemessenen Parameter können bei Bedarf über das Display 12 angezeigt werden. Nach dem Kalibriervorgang wir der zweite „niederfrequente“ Generator 7 aktiviert und das Echo ausgewertet. Das Messergebnis wird entweder durch das Display 12 angezeigt, oder binär über den Schaltausgang 11 ausgegeben. With the help of this comparator, it is decided whether the calibration measurement has delivered a meaningful result (sensor ok). In addition, the DC signal becomes the microcontroller 8th supplied, and the actual calibration made. The measured parameters can be displayed on demand via the display 12 are displayed. After the calibration process we get the second "low frequency" generator 7 activated and evaluated the echo. The measurement result is either through the display 12 displayed, or binary via the switching output 11 output.

Die 2 zeigt zwei mögliche Zeitabhängikeiten für den Sendestrom.The 2 shows two possible time dependencies for the transmission current.

Im linken Bereich befindet sich eine Sinusfunktion mit der Periode T, während im rechten Teil ein trapezförmiger Verlauf gezeigt wird.In the left area there is a sine function with the period T, while in the right part a trapezoidal course is shown.

Oben wird die vom Generator 7 erzeugte „niederfrequente“ Zeitabhängigkeit (Sendestromverlauf der Messung) und unten die vom Generator 7 erzeugte „niederfrequente“ Zeitabhängigkeit (Sendestromverlauf der Kalibrierung) gezeigt. Die Zeitabhängigkeiten können nahezu beliebig gewählt werden. Einzige Voraussetzung ist, dass das erzeugte „niederfrequente“ Magnetfeld das Edelstahlgehäuse 2 durchdringen kann, während das hochfrequente Magnetfeld das Gehäuse nicht durchdringen soll.Above is the generator 7 generated "low frequency" time dependence (transmission current of the measurement) and below the generator 7 generated "low-frequency" time dependence (transmission current profile of the calibration) shown. The time dependencies can be chosen almost arbitrarily. The only requirement is that the generated "low-frequency" magnetic field is the stainless steel housing 2 can penetrate while the high-frequency magnetic field is not to penetrate the housing.

Die 3 beschreibt den Ablauf der Messung. Nach dem Aussenden einer vom ersten Generator 6 erzeugten ersten „hochfrequenten“ Zeitabhängigkeit wird das Echo empfangen und die Gehäuseparameter in einen Kalibriervorgang bestimmt. The 3 describes the course of the measurement. After sending one from the first generator 6 generated first "high frequency" time dependence, the echo is received and determines the housing parameters in a calibration process.

Der eigentliche Messvorgang wird durch Aussenden einer vom zweiten Generator 7 erzeugten zweiten „niederfrequenten“ Zeitabhängigkeit eingeleitet. Das Echo wird empfangen und unter Berücksichtigung der durch den Kalibriervorgang aktualisierten Parameter ausgewertet und ausgegeben. Dann beginnt der nächste Messzyklus. Hierbei kann anhängig von einem im Mikrocontroller hinterlegten Modus vor jeder Messung neu kalibriert werden, oder auch eine Reihe von Messungen ohne erneute Kalibrierung erfolgen.The actual measuring process is done by sending one from the second generator 7 initiated second "low-frequency" time dependence. The echo is received and evaluated taking into account the updated by the calibration process parameters and output. Then the next measurement cycle begins. In this case, depending on a mode stored in the microcontroller, calibration can be recalibrated before each measurement, or else a series of measurements can be carried out without recalibration.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters mit einem zeitabhängigen Sendestromverlauf (Sendefrequenz), so dass ein zeitabhängiges Magnetfeld mit einer ersten höheren Frequenz und einem zweiten zeitabhängigen Sendestromverlauf mit niedrigerer Frequenz entsteht. Alternativ kann auch mit Sendepulsen gearbeitet werden. Die benötigten Frequenzanteile können durch die Wahl geeigneter Pulsformen und/oder Pulswiederholfrequenzen erzeugt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, beide Messungen mit derselben Pulsform durchzuführen und nur die jeweils geeigneten Frequenzanteile auszuwerten.The invention describes a method for operating an inductive proximity switch with a time-dependent transmission current characteristic (transmission frequency), so that a time-dependent magnetic field with a first higher frequency and a second time-dependent transmission current profile with lower frequency arises. Alternatively, you can also work with transmit pulses. The required frequency components can be generated by selecting suitable pulse shapes and / or pulse repetition frequencies. In addition, it is possible to carry out both measurements with the same pulse shape and to evaluate only the respectively suitable frequency components.

Der erste Sendestromverlauf dient zur Kalibrierung des Näherungsschalters, während die zweite Sendestromverlauf zum Nachweis eines leitfähigen Targets verwendet wird.The first transmission current profile serves to calibrate the proximity switch, while the second transmission current profile is used to detect a conductive target.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Sendestromverläufe, d.h. die zeitabhängigen Magnetfelder in Abhängigkeit von der frequenzabhängigen Permeabilität und der elektrischen Leitfähigkeit der beteiligten Materialien, sowie der frequenzabhängigen Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes (Skin-Effekt) so gewählt, dass auf Grund der Tiefpasseigenschaften des Gehäuses das erste zeitabhängige Magnetfeld vorzugsweise in der Messanordnung verbleibt und zur Kalibrierung Messanordnung verwendet wird, während das zweite zeitabhängige Magnetfeld die Messanordnung verlässt und somit zum Nachweis eines leitfähigen Targets geeignet ist.In the method according to the invention, the transmission current profiles, i. the time-dependent magnetic fields as a function of the frequency-dependent permeability and the electrical conductivity of the materials involved, as well as the frequency-dependent penetration depth of the electromagnetic field (skin effect) chosen so that due to the low-pass characteristics of the housing, the first time-dependent magnetic field preferably remains in the measuring arrangement and Calibration measuring arrangement is used, while the second time-dependent magnetic field leaves the measuring arrangement and thus suitable for the detection of a conductive target.

Beispielsweise ist die erste Sendefrequenz doppelt so hoch wie die zweite.For example, the first transmission frequency is twice as high as the second.

Das Verhältnis der beiden Zeitabhängigkeiten, sowie bestimmte Kurvenverläufe können werksseitig anhand von im Speicher des Mikrocontrollers hinterlegten Daten eingestellt, aber auch von einem Bediener beispielsweise durch ein Teach-in korrigiert oder neu eingelesen werden.The ratio of the two time dependencies, as well as certain curves can be factory set on the basis of stored in the memory of the microcontroller data, but also corrected by an operator, for example by a teach-in or re-read.

Die Ausgestaltung der Erfindung ist nicht auf ein Ganzmetallgehäuse beschränkt, sondern betrifft auch die Einbausituation. Beispielsweise können Deckel oder Einbaublöcke auf diese Weise bei dem Teach-, Kalibrier-, bzw. Kalibriervorgang berücksichtigt werden.The embodiment of the invention is not limited to an all-metal housing, but also relates to the installation situation. For example, covers or blocks can be considered in this way in the teach, Kalibriervorgang or calibration.

Die Parameter des ersten leitfähigen Materials betreffen im Wesentlichen die Geometrie und die Materialeigenschaften der Anordnung, aber auch die Temperatur des Gehäuses und der Spule.The parameters of the first conductive material essentially relate to the geometry and the material properties of the arrangement, but also the temperature of the housing and the coil.

Die Gehäuse weisen vorteilhaft Materialien mit geringer Permeabilität und relativ geringer elektrischer Leitfähigkeit wie Edelstahl (V4A) auf.The housings advantageously have materials with low permeability and relatively low electrical conductivity, such as stainless steel (V4A).

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Nachkalibrierung im laufenden Betrieb ohne Information über das Vorhandensein eines leitfähigen Targets im Überwachungsbereich möglich ist.A particular advantage of the method according to the invention is that a recalibration during operation without information about the presence of a conductive target in the surveillance area is possible.

Insbesondere ist durch die ständige Neukalibrierung vor jeder Messung eine Aussage über die Systemgesundheit möglich. Das kann bei sicherheitsgerichteten Anwendungen von Vorteil sein.In particular, it is possible to make a statement about system health by constantly recalibrating before each measurement. This can be an advantage in safety-related applications.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Target, metallischer AuslöserTarget, metallic trigger
22
Metallgehäuse, vorzugsweise EdelstahlMetal housing, preferably stainless steel
33
Ferrit-Schalenkern mit Sende- und EmpfangsspuleFerrite pot core with transmitting and receiving coil
44
SendespulenanschlussTransmitting coil terminal
55
EmpfangsspulenanschlussReceiving coil terminal
66
Erster Generator, HochfrequenzgeneratorFirst generator, high frequency generator
77
Zweiter Generator, NiederfrequenzgeneratorSecond generator, low frequency generator
88th
Mikrocontrollermicrocontroller
99
BreitbandverstärkerBroadband Amplifier
1010
Gleichrichterrectifier
1111
Schaltausgangswitching output
1212
Anzeige, numerisches DisplayDisplay, numeric display
1313
Komparator, Schmitt-TriggerComparator, Schmitt trigger

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters, mit einer Spule, in deren Umgebung sich permanent ein erstes leitfähiges Material in Form eines Gehäuses, Deckels oder Einbaublocks und zeitweise ein leitfähiges Target befindet, die ein zeitabhängiges Magnetfeld in einem Überwachungsbereich erzeugt, dessen Beeinflussung erfasst wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Erzeugung eines Magnetfeldes mit einer ersten Zeitabhängigkeit zur Bestimmung von Parametereinflüssen des ersten leitfähigen Materials, wobei die Beeinflussung durch das Target vernachlässigbar ist. b) Einstellung eines Magnetfeldes mit einer zweiten Zeitabhängigkeit zur Bestimmung der Anwesenheit des Targets im Überwachungsbereich. wobei beide Messungen mit ein und derselben Spule durchgeführt werden, das Gehäuse als Tiefpass für das Magnetfeld wirkt, und die zweite Zeitabhängigkeit derart hochfrequent gewählt ist, dass das Gehäuse nicht von dem Magnetfeld durchdrungen werden kann.A method for operating an inductive proximity switch, comprising a coil, permanent a first conductive material temporarily a conductive target located in the vicinity thereof in the form of a housing, cover or mounting block, and that generates a time-dependent magnetic field in a surveillance area, its influence is detected, characterized by the following method steps: a) Generation of a magnetic field having a first time dependence for determining parameter influences of the first conductive material, wherein the influence by the target is negligible. b) setting a magnetic field with a second time dependence for determining the presence of the target in the surveillance area. wherein both measurements are performed with one and the same coil, the housing acts as a low pass for the magnetic field, and the second time dependence is selected such high frequency that the housing can not be penetrated by the magnetic field. Induktiver Näherungsschalter, dadurch gekennzeichnet, dass er nach dem im Anspruch 1 genannten Verfahren betrieben wird.Inductive proximity switch, characterized in that it after the im Claim 1 operated method. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 2, dass der Näherungsschalter ein Ganzmetallgehäuse aufweist.Inductive proximity switch to Claim 2 in that the proximity switch has an all-metal housing. Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungsschalter ein Gehäuse aus Edelstahl aufweist.Inductive proximity switch to Claim 3 , characterized in that the proximity switch has a housing made of stainless steel.
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