DE10362165A1 - Inductive proximity switch - Google Patents

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Jens Müller
Stefan Ehls
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Werner Turck GmbH and Co KG
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Werner Turck GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/952—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils

Abstract

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit einer Sendespule (1) und einer in deren magnetischem Wechselfeld (H) derart angeordneten Empfangsspule (E), dass der vom magnetischen Wechselfeld (H) in der Empfangsspule eingeprägte magnetische Fluss (PHI) in der Schalt- oder Ruhestellung des Näherungsschalters Null oder nahe Null ist, wobei die Spulen (S, E) benachbart derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass die aus der Spulenfläche (16) der Sendespule (S) austretenden Feldlinien (H), die die Spulenfläche (17) der Empfangsspule (E) in einer Richtung durchdringen, die Spulenfläche (17) der Empfangsspule (E) auch in Gegenrichtung durchsetzen. Die Peripherie der Sendespule (S) wird ringsum von einer Vielzahl miteinander verbundenen Empfangsspulen (E) überlappt.The invention relates to an inductive proximity switch with a transmitting coil (1) and one in the magnetic alternating field (H) arranged receiving coil (E) that of the alternating magnetic field (H) in the receiving coil embossed magnetic flux (PHI) in the switching or Resting position of the proximity switch is zero or near zero, wherein the coils (S, E) adjacent offset from each other are arranged such that the from the coil surface (16) of the transmitting coil (S) exiting field lines (H), the coil surface (17) of the Reception coil (E) penetrate in one direction, the coil surface (17) of the receiving coil (E) also enforce in the opposite direction. The periphery of the transmitting coil (S) is overlapped around by a plurality of interconnected receiving coils (E).

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to an inductive proximity switch according to the generic term of claim 1.

Ein Näherungsschalter wird von der DE 40 31 252 beschrieben. Dort wird die Sendespule von einer Oszillatorspule ausgebildet. Die Empfangsspule besteht aus zwei Teilspulen, die koaxial zur Oszillatorspule hinter bzw. vor derselben angeordnet sind. Indem die beiden Teilspulen der Empfangsspule mit gegensinnigem Wicklungssinn geschaltet sind, addieren sich die beiden magnetischen Spannungen, die von der Sendespule in den beiden Teilspulen induziert werden, zu Null. Dies hat die Folge, dass an den Klemmen der Empfangsspule eine Spannung Null oder nahe Null anliegt. Diese, in der DE 40 31 252 beschriebene Anordnung ist außerordentlich kritisch betreffend mechanische Deformationen, die beim Gebrauch oder bei einer Erwärmung des Näherungschalters auftreten können. Dies hat Fehlschaltungen zur Folge und insbesondere eine Änderung des Schaltabstandes.A proximity switch is used by the DE 40 31 252 described. There, the transmitting coil is formed by an oscillator coil. The receiver coil consists of two sub-coils, which are arranged coaxially to the oscillator coil behind or in front of the same. By the two sub-coils of the receiving coil are connected in the opposite direction winding sense, add the two magnetic voltages that are induced by the transmitting coil in the two sub-coils to zero. This has the consequence that at the terminals of the receiving coil, a voltage zero or near zero. This, in the DE 40 31 252 described arrangement is extremely critical to mechanical deformations that may occur during use or when heating the proximity switch. This results in faulty circuits and in particular a change in the switching distance.

Weiter ist es bei Minensuchgeräten oder Metalldetektoren, die nach dem Transmitter-Receiver-Verfahren arbeiten, bekannt, die Sendespule von der Empfängerspule magnetisch zu entkoppeln. Als Entkopplung ist dort bekannt, die beiden Spulen senkrecht aufeinander anzuordnen, so dass möglichst wenig der von der Sendespule erzeugten Feldlinien durch die Spulenfläche der Empfängerspule gehen. Bei den TR-Detektoren wurde auch vorgeschlagen, die Sendespule und die Empfängerspule in einer Ebene anzuordnen und die Spulen so zu platzieren, dass die gegenseitige Beeinflussung möglichst gering ist. Als Sendespule werden dort unter anderem "Open Center Coils" verwendet, die in der Mitte eine mehrere Zentimeter große Öffnung haben. Ihre Durchmesser liegen etwa zwischen 20 und 25 cm. Für Tiefenortungszwecke liegen die Durchmesser sogar bei noch höheren Werten.Further it is with mine detectors or metal detectors following the transmitter-receiver method known to magnetically decouple the transmitter coil from the receiver coil. As decoupling is known there, the two coils perpendicular to each other to arrange, so that as possible little of the field lines generated by the transmitting coil through the coil surface of the Receiver coil go. In the TR detectors has also been proposed, the transmitting coil and the receiver coil to arrange in a plane and place the coils so that the mutual influence as possible is low. As a transmitting coil, among other things, "Open Center Coils" are used there the center have a several centimeters large opening. Their diameters are between about 20 and 25 cm. For depth locating purposes the diameters are even higher Values.

Anders als bei Metallsuchgeräten oder Minensuchgeräten ist es bei induktiven Näherungsschaltern von entscheidender Bedeutung, dass der Schaltabstand unkritisch gegenüber äußeren Beeinflussungen ist. Der Schaltabstand muss auch bei verschiedenen Betriebstemperaturen des Näherungsschalters konstant bleiben. Auch besitzen Näherungsschalter erheblich geringere Spulendurchmesser, als Minensuchgeräte. Die Spulendurchmesser dürfen dort in der Regel nicht mehr als 5 cm betragen. Oftmals sind sie noch kleiner.Different as with metal detectors or mine detectors it is with inductive proximity switches crucial that the switching distance is not critical against external influences is. The switching distance must also be at different operating temperatures of the proximity switch stay constant. Also have proximity switches considerably lower Coil diameter, as mine detectors. The bobbin diameter may there usually not more than 5 cm. Often they are still smaller.

Die DE 198 50 749 C1 offenbart einen Sensor, der bei Annäherung von Metallen anspricht. Dieser soll ein axial ausgerichtetes Spulensystem besitzen. Die Spulen sind dort auf Leiterplatten angeordnet.The DE 198 50 749 C1 discloses a sensor that responds when metals approach. This should have an axially oriented coil system. The coils are arranged there on circuit boards.

Die JP 06045904 bzw. die EP 0 276 113 befassen sich mit gattungsgemäßen kontaktlosen Schaltern, bei denen sich die Sendespule und die Empfangsspule bereichsweise derart überlappen, dass die aus der Spulenfläche der Sendespule austretenden Feldlinien die Spulenfläche der Empfangsspule in beiden Richtungen durchdringen, indem die Feldlinien die Spulenfläche der Empfangsspule nicht nur in der einen, sondern auch in der Gegenrichtung durchdringen, hat dies zur Folge, dass der magnetische Fluss in der Empfangsspule insgesamt Null oder nahe Null ist. Das in der Sendespule erzeugte magnetische Wechselfeld induziert in einer Schaltfahne aus einem Metall elektrische Wirbelströme. Das von der Sendespule ausgesandte magnetische Feld induziert aber sowohl bei fehlendem Auslöser als auch beim Schaltfeld befindlichen Auslöser so gut wie keine Spannung in der Empfangsspule. Dies bedeutet, dass die Empfangsspule nur das magnetische Wechselfeld empfängt, welches von den im Auslöser induzierten Wirbelströmen erzeugt wird. Dadurch ist die Empfangsspule sehr empfindlich. Lediglich aus der Pegeländerung der in der Empfangsspule induzierten Spannung kann das Schaltsignal erzeugt werden.The JP 06045904 or the EP 0 276 113 are concerned with generic contactless switches, in which the transmitting coil and the receiving coil overlap in regions such that the field lines emerging from the coil surface of the transmitting coil penetrate the coil surface of the receiving coil in both directions, by the field lines not only in the one coil face of the receiving coil but also penetrate in the opposite direction, this has the consequence that the magnetic flux in the receiver coil is zero or close to zero. The magnetic alternating field generated in the transmitting coil induces electrical eddy currents in a switching lug made of a metal. However, the magnetic field emitted by the transmitting coil induces virtually no voltage in the receiving coil, both in the absence of a trigger and in the switching field trigger. This means that the receiving coil receives only the alternating magnetic field, which is generated by the induced eddy currents in the trigger. As a result, the receiving coil is very sensitive. Only from the level change of the voltage induced in the receiver coil, the switching signal can be generated.

Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Näherungsschalter dahingehend weiterzubilden, dass der Schaltabstand weitestgehend unkritisch gegenüber Temperaturschwankungen und mechanischen Beeinflussungen des Spulenträgers ist.outgoing of the last-mentioned prior art is the invention the object of a generic proximity switch to the effect to further develop that the switching distance largely uncritical across from Temperature fluctuations and mechanical influences of the bobbin is.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.Is solved the object by the invention specified in the claims.

Der Anspruch 1 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, dass eine Sendespule mit einer Empfangsspule mit mehreren Wicklungen zusammenwirkt. Die Spulen sind nahe und benachbart derart versetzt zueinander angeordnet, dass die aus der Spulenfläche der Sendespule austretenden Feldlinien, die die Spulenfläche der Empfangsspulenanordnung in einer Richtung durchdringen, die Spulenfläche der Empfangsspulenanordnung auch in Gegenrichtung durchdringen. Dies hat zur Folge, dass der magnetische Fluss in den Empfangsspulen insgesamt Null oder nahe Null ist. Das in der Sendespule erzeugte magnetische Wechselfeld induziert in einer Schaltfahne aus einem Metall elektrische Wirbelströme. Das von der Sendespule ausgesandte magnetische Feld induziert aber sowohl bei fehlendem Auslöser als auch bei im Schaltabstand befindlichem Auslöser so gut wie keine Spannung in der Empfangsspulenanordnung. Dies bedeutet, dass die Empfangsspulenanordnung nur das magnetische Wechselfeld empfängt, welches von den im Auslöser induzierten Wirbelströmen erzeugt wird. Dadurch ist die Empfangsspule sehr empfindlich. Lediglich aus der Pegeländerung der in der Empfangsspule induzierten Spannung kann das Schaltsignal erzeugt werden. Da die beiden Spulen jetzt nicht mehr axial weit voneinander entfernt sein müssen und bevorzugt auf eine Mehrteiligkeit der Spule völlig verzichtet werden kann, ist der Schaltabstand nicht mehr kritisch gegenüber mechanischen Deformationen oder Temperaturänderungen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beide Spulen auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Die eine Spule kann auf der Vorder seite und die andere Spule auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet sein. Da derartige Leiterplatten eine außerordentlich geringe Temperaturausdehnung besitzen, ist die gewünschte Temperaturstabilität gewährleistet. Der Schaltabstand ist darüber hinaus auch unkritisch gegenüber Deformationen, da sich eine Verbiegung der Leiterplatte auf beide Seiten in gleichem Maße auswirkt. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die eine Spule ringförmig von der anderen Spule überlappt wird. Es ist dabei von Vorteil, wenn insbesondere die Sendespule eine spiralförmige Wicklung aufweist. Diese Wicklung erstreckt sich dann z.B. nahezu über die gesamte Spulenfläche. Die Spulenfläche der Empfangsspulenanordnung erstreckt sich über die gesamte Peripherie der Sendespule ringsum. Dies ergibt eine Rotationssymmetrie. Die Wicklungen dieser Spule können sich auch in gewisser Weise über die Spulenfläche verteilen. Die Spulen sind Flachspulen, deren Wicklungen von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte ausgebildet sind. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechselspannung eines die Sendespule betreibenden Oszillators mit dem insbesondere verstärkten Empfangssignal der Empfängerspulenanordnung gemischt wird. Dies hat zur Folge, dass das von der Empfängerspulenanordnung empfangene Signal nicht nur gleichgerichtet wird. Es werden auch Wechselfeld-Störfelder ausgefiltert. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal des Mischers mit einem Tiefpassfilter geglättet und anschließend verstärkt wird. Das dadurch erzeugte Gleichspannungssignal wird von einer Auswerteschaltung in bekannter Weise ausgewertet. Sind die beiden Spulen derart aufeinander abgestimmt und örtlich justiert, dass im Normalfall ein geringer magnetischer Fluss in der Empfangsspule eine Wechselspannung induziert, so kann die Auswerteschaltung auf einen Nulldurchgang des Pegels reagieren. In einer anderen Variante ist vorgesehen, dass die Wechselspannung, die in der Empfangsspule induziert wird, von einem Verstärker verstärkt wird. Dieses Verstärkerausgangssignal wird auf den Schwingkreis, von dem die Sendespule ein Teil ist, geschaltet. Diese Rückkopplung bewirkt, dass die Schwingung des Oszillators von der Lage des Auslösers abhängt. Es sind grundsätzlich zwei Betriebsarten möglich. In einer ersten Betriebsart schwingt der Oszillator bei nicht angenähertem Auslöser zufolge eines geringen in der Empfangsspulenanordnung induzierten Wechselfeldes. Durch Annähern des Auslösers wird bei Erreichen des Schaltabstandes dieses Feld derart gestört bzw. verringert, dass die Schwingung des Oszillators bei Erreichen des Schaltabstandes aufhört. In einer zweiten Betriebsart setzt die Schwingung erst bei Erreichen des Schaltabstandes ein.Claim 1 initially and essentially provides that a transmitting coil cooperates with a receiving coil with a plurality of windings. The coils are arranged close to and adjacent to one another in such a way that the field lines emerging from the coil surface of the transmitting coil, which penetrate the coil surface of the receiving coil arrangement in one direction, also penetrate the coil surface of the receiving coil arrangement in the opposite direction. As a result, the magnetic flux in the receiving coils is zero or nearly zero. The magnetic alternating field generated in the transmitting coil induces electrical eddy currents in a switching lug made of a metal. However, the magnetic field emitted by the transmitting coil induces both in the absence of a trigger and in the switching distance befindlichem Trigger as good as no voltage in the receiver coil assembly. This means that the receiving coil arrangement receives only the alternating magnetic field, which is generated by the induced eddy currents in the trigger. As a result, the receiving coil is very sensitive. Only from the level change of the voltage induced in the receiver coil, the switching signal can be generated. Since the two coils no longer have to be axially far apart from each other and preferably a multi-part coil can be completely dispensed with, the switching distance is no longer critical to mechanical deformations or temperature changes. In a development of the invention, it is provided that both coils are arranged on a common printed circuit board. The one coil can be arranged on the front side and the other coil on the back of the circuit board. Since such printed circuit boards have an extremely low temperature expansion, the desired temperature stability is ensured. The switching distance is also not critical to deformation, since a bending of the circuit board on both sides to the same extent. This is especially true when one coil is annularly overlapped by the other coil. It is advantageous if in particular the transmitting coil has a spiral winding. This winding then extends, for example, almost over the entire coil surface. The coil surface of the receiving coil assembly extends around the entire periphery of the transmitting coil all around. This gives a rotational symmetry. The windings of this coil can also be distributed in some way over the coil surface. The coils are flat coils whose windings are formed by conductor tracks on a printed circuit board. A further development of the invention provides that the alternating voltage of an oscillator operating the transmitting coil is mixed with the in particular amplified received signal of the receiver coil arrangement. As a result, the signal received by the receiver coil assembly is not only rectified. Alternating field interference fields are also filtered out. Furthermore, it can be provided that the output signal of the mixer is smoothed with a low-pass filter and then amplified. The DC voltage signal generated thereby is evaluated by an evaluation circuit in a known manner. If the two coils are matched to one another and adjusted locally, that normally a small magnetic flux induces an alternating voltage in the receiving coil, then the evaluation circuit can react to a zero crossing of the level. In another variant, it is provided that the alternating voltage, which is induced in the receiving coil, is amplified by an amplifier. This amplifier output signal is switched to the resonant circuit of which the transmitting coil is a part. This feedback causes the oscillation of the oscillator to depend on the position of the trigger. There are basically two modes possible. In a first mode of operation, the oscillator oscillates when the trigger is not approximated, due to a small alternating field induced in the receiver coil assembly. By approaching the trigger of this field is disturbed or reduced when reaching the switching distance such that the oscillation of the oscillator stops when the switching distance is reached. In a second mode of operation, the oscillation only starts when the switching distance is reached.

Die Wicklungen der Empfangsspulenanordnung haben den gleichen Wicklungssinn und überlappen die Sendespule bereichsweise. Sie überlappen die Sendespule ringsum.The Windings of the receiving coil arrangement have the same winding sense and overlap the transmitting coil in areas. They overlap the transmitting coil all around.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

1 das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Näherungsschalters anhand der beiden Spulen und eines von der Sendespule erzeugten magnetischen Feldes; 1 the basic principle of the proximity switch according to the invention based on the two coils and a magnetic field generated by the transmitting coil;

2 eine Darstellung gemäß 1 in der Spulenebene, 2 a representation according to 1 in the coil level,

3 eine alternative Spulenanordnung in der Draufsicht, 3 an alternative coil arrangement in plan view,

4 ein Schnitt gemäß der Linie IV-IV in der 3, 4 a section along the line IV-IV in the 3 .

5 ein Schaltungsbeispiel, 5 a circuit example,

6 ein zweites Schaltungsbeispiel, 6 a second circuit example,

7 ein drittes Schaltungsbeispiel, 7 a third circuit example,

8 eine weitere alternative Spulenanordnung, 8th another alternative coil arrangement,

9 eine weitere alternative Spulenanordnung, 9 another alternative coil arrangement,

10 eine weitere alternative Spulenanordnung und 10 another alternative coil arrangement and

11 eine Spulenanordnung mit einer Abgleichschaltung. 11 a coil arrangement with a balancing circuit.

Die 1 und 2 zeigen die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung einer Empfangsspule E und einer Sendespule S. Die Sendespule S ist eine Flachspule mit einer Spulenfläche 16. Auch die Empfangsspule E ist eine Flachspule mit einer Spulenfläche 17. Bei der Darstellung in den 1 und 2 sind die Wicklungen 15, 14 der beiden Spulen E, S auf den Spulenumfang konzentriert. Von der mit einem Wechselstrom von mehreren Megahertz betriebenen Sendespule S wird ein magnetisches Wechselfeld H erzeugt. In diesem magnetischen Wechselfeld H liegt die Spulenfläche 17 der Empfangsspule. Die Spulen E und S liegen sehr dicht beieinander. Sie sind nur einige Millimeter voneinander entfernt. Ihr Spulendurchmesser ist wesentlich größer als ihr Abstand. Der Abstand der beiden Spulen beträgt vorzugsweise 1 mm oder weniger als 1 mm. Die Spulenfläche 17 der Empfangsspule E ist so gegenüber dem magnetischen Wechselfeld H angeordnet, dass die Feldlinien, die aus der Spulenfläche 16 entstammen und durch die Spulenfläche 17 der Empfangsspule hindurchgehen, durch die Spulenfläche 17 der Empfangsspule auch wieder zurücktreten. Dies hat zur Folge, dass der in der Empfangsspule erzeugte magnetische Fluss, also das Flächenintegral über das magnetische Wechselfeld H dort gleich Null oder nahe Null ist. Dies hat den Erfolg, dass die in der Empfangsspule induzierte Spannung gleich Null oder sehr gering ist, wenn ansonsten keine weiteren Wechselfelder vorhanden sind.The 1 and 2 show the operation of the inventive arrangement of a receiving coil E and a transmitting coil S. The transmitting coil S is a flat coil with a coil surface 16 , The receiving coil E is a flat coil with a coil surface 17 , When presented in the 1 and 2 are the windings 15 . 14 the two coils E, S concentrated on the coil circumference. Of the operated with an alternating current of several megahertz transmitting coil S, a magnetic alternating field H is generated. In this magnetic alternating field H is the coil surface 17 the receiver coil. The coils E and S are very close together. They are only a few millimeters apart. Their coil diameter is much larger than their distance. The distance between the two coils is preferably 1 mm or less than 1 mm. The coil surface 17 the receiving coil E is arranged opposite to the alternating magnetic field H that the field lines from the coil surface 16 come from and through the coil surface 17 pass through the receiving coil, through the coil surface 17 the receiver coil also withdraw again. This has the consequence that the magnetic flux generated in the receiving coil, so the area integral on the magnetic alternating field H there is equal to zero or near zero. This has the result that the voltage induced in the receiver coil is equal to zero or very low, if otherwise no further alternating fields are present.

Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Beispiel befinden sich die Wicklungen der beiden Spulen S und E jeweils auf den voneinander wegweisenden Seiten einer Leiterplatte. Eine der beiden Spulen kann auch in einer Mittelebene einer mehrschichtigen Leiterplatte angeordnet sein. Dort hat die Wicklung 15 der Sendespule einen spiralförmigen Verlauf. Die Spirale 15 erstreckt sich über die gesamte kreisscheibenförmige Spulenfläche 16. Die Empfängerspule besitzt auch eine spiralförmig verlaufende Wicklung 14. Auch diese Wicklung wird von einer Leiterbahn 13 ausgebildet.In the in the 3 and 4 As shown, the windings of the two coils S and E are each on the sides facing away from each other of a circuit board. One of the two coils can also be arranged in a median plane of a multilayer printed circuit board. There has the winding 15 the transmitting coil a spiral shape. The spiral 15 extends over the entire circular disc-shaped coil surface 16 , The receiver coil also has a spiral winding 14 , This winding is also from a conductor track 13 educated.

Bei der Empfangsspule konzentrieren sich die Wicklungen 13, 14 auf den Umfangsbereich der Spulenfläche 17. Die Kontur der Spulenfläche 17 der Empfangsspule E entspricht dort einem Ring, der eine Öffnung besitzt. Die Spulenfläche 17 der Empfangsspule erstreckt sich somit nur über die Peripherie der Sendespule S. Das Zentrum der Sendespule S wird nicht von der Empfangsspule E überlappt.At the receiving coil, the windings are concentrated 13 . 14 on the peripheral area of the coil surface 17 , The contour of the coil surface 17 the receiving coil E corresponds there to a ring having an opening. The coil surface 17 The receiving coil thus extends only over the periphery of the transmitting coil S. The center of the transmitting coil S is not overlapped by the receiving coil E.

Bei der in 5 dargestellten Schaltung bezeichnet die Bezugsziffer 3 einen Oszillator, der die Sendespule mit einer hochfrequenten Wechselspannung versorgt. Diese Sendespule S kann aber auch Teil eines Oszillators 3 sein. Mit Bezugsziffer 4 ist dort ein Anzeiger bezeichnet, der die Wechselspannung, die in der Empfangsspule E induziert ist, anzeigt. Der Anzeiger ist vorzugsweise ein Digitalanzeiger, der lediglich das Erreichen des Auslösers des Schaltabstandes anzeigt.At the in 5 shown circuit designates the reference numeral 3 an oscillator that supplies the transmitter coil with a high-frequency AC voltage. But this transmission coil S can also be part of an oscillator 3 be. With reference number 4 there is an indicator indicates that indicates the AC voltage that is induced in the receiving coil E indicates. The indicator is preferably a digital indicator which merely indicates the reaching of the trigger of the switching distance.

Bei dem in der 6 dargestellten Schaltungsbeispiel wird die Sendespule S von einem Oszillator 3 mit einer Wechselspannung versorgt. Das Wechselspannungssignal des Oszillators 3 wird auch in einem Mischer 5 eingekoppelt. In den Mischer wird ebenfalls das von einem Verstärker 4 erzeugte Empfangssignal der Empfangsspule E eingekoppelt. Der Mischer liefert ein selektiv gleich gerichtetes Eingangsignal des Verstärkers 4. Es werden nur solche Signale gleichgerichtet und über den Mischer übertragen, die frequenzgleich zum Os zillatorsignal liegen. Diese wechselnde Gleichspannung wird über einen Tiefpassfilter geglättet. Das geglättete Signal wird über einen Verstärker verstärkt und in bekannter Weise in einer Auswerteschaltung 9 ausgewertet. Die Auswerteschaltung 9 kann einen Schwellwertschalter aufweisen. Es ist aber auch vorgesehen, dass ein Nulldurchgang zur Erzeugung eines Schaltsignales führt.In the in the 6 shown circuit example, the transmitting coil S by an oscillator 3 supplied with an AC voltage. The AC signal of the oscillator 3 will also be in a mixer 5 coupled. In the mixer is also that of an amplifier 4 generated received signal of the receiving coil E coupled. The mixer provides a selectively rectified input signal to the amplifier 4 , Only those signals are rectified and transmitted via the mixer, the frequency equal to Zillatorsignal Os lie. This alternating DC voltage is smoothed by a low-pass filter. The smoothed signal is amplified by an amplifier and in a known manner in an evaluation circuit 9 evaluated. The evaluation circuit 9 may have a threshold switch. However, it is also provided that a zero crossing leads to the generation of a switching signal.

Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Oszillator 3, dessen Spule die Sendespule S ist, von einem Verstärker 8 betrieben, dessen Eingangssignal das Ausgangssignal der Empfangsspule E ist. Diese Schaltung kann so betrieben werden, dass bei nicht angenähertem Auslöser in der Empfangsspule eine geringe Wechselspannung induziert wird. Über den Verstärker 5 wird aufgrund dieser Wechselspannung 5 der Oszillator 3 betrieben. Ein durch die Annäherung eines Auslösers erzeugtes Gegenfeld führt zum Zusammenbruch des in der Empfangsspule induzierten Wechselspannungssignals. Dies hat zur Folge, dass der Oszillator 3 im Schaltzustand nicht schwingt. Diese Schaltung kann aber auch genau anders herum betrieben werden. Sie schwingt dann erst bei angenähertem Auslöser.At the in 7 illustrated embodiment is an oscillator 3 , whose coil is the transmitting coil S, from an amplifier 8th operated, the input signal is the output signal of the receiving coil E. This circuit can be operated in such a way that a low alternating voltage is induced in the receiver coil when the trigger is not approximated. About the amplifier 5 is due to this AC voltage 5 the oscillator 3 operated. A generated by the approach of a trigger counter field leads to the collapse of the induced in the receiving coil AC signal. As a result, the oscillator 3 does not oscillate in the switching state. But this circuit can also be operated exactly the other way round. It then vibrates only when the trigger is approximated.

In der 8 ist eine alternative Spulenanordnung gezeigt. Eine zentrale kreisförmige Sendespule ist von insgesamt vier ebenfalls kreisförmigen Wicklungen einer Empfangsspule E umgeben. Jede der vier Wicklungen E überlappt einen Peripherieabschnitt der zentralen Sendespule S. Die in 9 dargestellte Spulenanordnung entspricht im Wesentlichen der in 3 und 4 dargestellten Spulenanordnung, anders als dort besitzt die Empfangsspule E aber einen Peripherieabschnitt, der die Spulenfläche der Sendespule nicht überlappt. Die in der Zeichnung schräg zur Radialrichtung verlaufende Striche, die mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnet sind, symbolisieren einzelnen Leiterbahnen zum Abschirmen. Diese Leiterbahnabschnitte sind mit ihrem radial einwärtsgerichteten Ende einer nicht dargestellten Extra-Leiterbahn verbunden, die auf Masse liegt. Das in der 10 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt zwei D-förmige Spulen E, S, die spiegelbildlich zueinander angeordnet sind und sich im Be reich des D-Steges überlappen. Diese Spule hat zufolge des länglichen Überlappungsbereiches eine achssymmetrische Charakteristik.In the 8th an alternative coil arrangement is shown. A central circular transmitting coil is surrounded by a total of four likewise circular windings of a receiving coil E. Each of the four windings E overlaps a peripheral portion of the central transmitting coil S. The in 9 shown coil assembly substantially corresponds to in 3 and 4 However, unlike there, the receiving coil E has a peripheral portion that does not overlap the coil surface of the transmitting coil. The obliquely extending in the drawing to the radial lines, the reference numeral 18 are marked, symbolize individual tracks for shielding. These conductor track sections are connected to their radially inwardly directed end of an extra track, not shown, which is grounded. That in the 10 illustrated embodiment has two D-shaped coils E, S, which are arranged in mirror image to each other and overlap in Be rich of the D-bar. This coil has an axisymmetric characteristic due to the elongated overlap area.

Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Empfangssignal der Empfängerspule E über einen Spannungsteiler, z. B. Potentiometer 10 abgegriffen. Das abgegriffene Signal wird einem Verstärker zugeleitet, der die Sendespule S bestromt. Hier überlappen sich die Spulenflächen der Sendespule S und der Empfangsspule E. Der Spannungsteiler ermöglicht den Abgleich der Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule. Die Kopplung der Spulen wird so eingestellt, dass das System gerade schwingt. Bei Annäherung mit einem von einem Blech ausgebildeten Auslöser wird das Sendefeld geschwächt. Die Schwingung reißt ab. Auch hier ist eine umgekehrte Funktion möglich. Der Oszillator schwingt bei Annähern des Auslösers an.At the in 11 illustrated embodiment, the received signal of the receiver coil E via a voltage divider, for. B. potentiometer 10 tapped. The tapped signal is fed to an amplifier, which energizes the transmitting coil S. Here overlap the coil surfaces of the transmitting coil S and the receiving coil E. The voltage divider allows the adjustment of the coupling between the transmitting and receiving coil. The coupling of the coils is set so that the system is vibrating straight. When approaching with a trained by a sheet trigger the transmission field is weakened. The vibration breaks off. Again, a reverse function is possible. The oscillator vibrates when the shutter is approached.

Claims (10)

Induktiver Näherungsschalter mit einer Sendespule (1) und einer in deren magnetischem Wechselfeld (H) derart angeordneten Empfangsspule (E), dass der vom magnetischen Wechselfeld (H) in der Empfangsspule eingeprägte magnetische Fluss (Φ) in der Schalt- oder Ruhestellung des Näherungsschalters Null oder nahe Null ist, wobei die Spulen (S, E) benachbart derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass die aus der Spulenfläche (16) der Sendespule (S) austretenden Feldlinien (H), die die Spulenfläche (17) der Empfangsspule (E) in einer Richtung durchdringen, die Spulenfläche (17) der Empfangsspule (E) auch in Gegenrichtung durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherie der Sendespule (S) ringsum von einer Vielzahl miteinander verbundenen Empfangsspulen (E) überlappt wird.Inductive proximity switch with a transmitting coil ( 1 ) and in the magnetic alternating field (H) arranged in such a receiving coil (E) that the magnetic alternating field (H) in the receiving coil embossed magnetic flux (Φ) in the switching or rest position of the proximity switch is zero or near zero, wherein the Coils (S, E) adjacent to each other are offset from each other so that the from the coil surface ( 16 ) of the transmitting coil (S) exiting field lines (H), the coil surface ( 17 ) of the receiving coil (E) penetrate in one direction, the coil surface ( 17 ) of the receiving coil (E) also prevail in the opposite direction, characterized in that the periphery of the transmitting coil (S) is overlapped all around by a plurality of interconnected receiving coils (E). Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Spule (S, E) von einer spiralförmigen Leiterbahn (12) einer Leiterplatte gebildet ist.Inductive proximity switch according to claim 1, characterized in that at least one coil (S, E) of a spiral conductor track ( 12 ) is formed of a printed circuit board. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung eines die Sendespule (S) betreibenden Oszillators (3) mit dem insbesondere verstärkten Empfangssignal der Empfangsspule (E) gemischt (5) wird.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the AC voltage of the transmitting coil (S) operating oscillator ( 3 ) mixed with the particular amplified received signal of the receiving coil (E) ( 5 ) becomes. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Mischers (5) mit einem Tiefpassfilter (7) geglättet und verstärkt wird.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the output signal of the mixer ( 5 ) with a low-pass filter ( 7 ) is smoothed out and amplified. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem von einem Verstärker (5) ver stärkten Empfangssignal der Empfangsspule (E) ein Oszillator (3) der Sendespule (S) betrieben wird.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that that of an amplifier ( 5 ) amplified received signal of the receiving coil (E) an oscillator ( 3 ) of the transmitting coil (S) is operated. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Klemmen der Empfangsspule (E) ein Signal über einen Spannungsteiler (10) abgegriffen wird, welches verstärkt in die Sendespule (S) eingespeist wird.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that at the terminals of the receiving coil (E) a signal via a voltage divider ( 10 ) is tapped, which is increasingly fed into the transmitting coil (S). Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (S) auf der einen Breitseite einer Leiterplatte (11) und die Empfangsspulenanordnung (E) auf der anderen Breitseite der Leiterplatte (11) angeordnet ist.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting coil (S) on one broad side of a printed circuit board ( 11 ) and the receiving coil arrangement (E) on the other broad side of the printed circuit board ( 11 ) is arranged. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenfläche der Sendespule (S) kreisförmig ist.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized that the coil surface the transmitting coil (S) circular is. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspulen (E) jeweils eine kreisförmige Spulenfläche besitzen.Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized the receiving coils (E) each have a circular coil surface. Induktiver Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch vom Zentrum der Sendespule (S) gleich entfernte Empfangsspulen (E).Inductive proximity switch according to one of the preceding claims, characterized by the Center of the transmitting coil (S) equidistant receiving coils (E).
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