DE1448358A1

DE1448358A1 - Arrangement for the contactless determination of bodies

Info

Publication number: DE1448358A1
Application number: DE19641448358
Authority: DE
Inventors: Heinz Boettcher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-07-15
Filing date: 1964-07-15
Publication date: 1968-11-28

Description

anordnung zum berührungslosen Feststellen von Körpern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum berührungslosen Feststeilen von Körpern.arrangement for contactless detection of bodies The invention relates to an arrangement for the contactless securing of bodies.

Es sind schon Anordnungen zum berührungslosen Feststellen von Kdrpern bekannt9 bei denen der ühler auf die Wärmestrahlung des Körpers anspricht. Bekannte magnetische Näherungsinitiatoren erfassen nur die Annäherung von Eisen oder magnetischen Körpern. Es sind auch schon Anordnungen bekannt, bat denen tas Eche eines Ultraschallimpulses oder siner reflektierten Ultrakurzwelle zum berübrngslosen Feststellen von Körpern verwendet wird. Es kann auch die Wirbelstromdämpfung eines Resonanzkreises bei Annäherung von metallischen Gegenständen oder eine induktive Bestimmung bzw. eine Änderung eines Kopplungsfaktors zweier Stromkreise für die Näherunganzeige von metallischen Gegenständen ausgenutzt werden. Ferner sind schon. sonden bekannt, die durch kapazitive Änderungen eines angelegten elekt@ischen feldes eine beruhrungsloae Feststellung von Körpern ermöglichena Diese Anordnungen sind jedoch bei einfachem Aufbau nicht sehr genau, oder sie gstatten genaue Messungen nur bei großem Aufwand. Viele dieser Anordnungen arbeiten nur bei Metallannäherung und sind somit in ihrer Anwendungsmöglichkeit beschränkt.There are already arrangements for the contactless detection of bodies known9 in which the cooler responds to the heat radiation of the body. Acquaintance magnetic proximity switches only detect the approach of iron or magnetic ones Bodies. Arrangements are already known that ask for an ultrasonic pulse or its reflected ultra-short wave for the non-contact detection of bodies is used. It can also reduce the eddy current damping of a resonance circuit when approaching of metallic objects or an inductive determination or a change a coupling factor of two circuits for the proximity display of metallic Objects are exploited. Furthermore are already. probes known by capacitive Changes to an applied electrical field are a non-contact detection of bodies allowa However, these arrangements are not simple in construction very accurate, or they only allow precise measurements with great effort. Lots of these Orders only work at Metal approach and are therefore in their application is limited.

Diese Nachteile werden mit Hilfe der Anordnung zum berührungslosen Feststellen von Körpern nach der Erfindung dadurch vermieden, clae eine Fühlerelektrode mit einem Wechselstromverstärker verbunden ist, dessen stabilisierter Speisestrom von dem Wechselstrom eines Transistoroszillators überlagert wird und an dessen Ausgang bei r kapazitiven Beeinflussung des Wechselfeldes an der Fühlerelektrode eine entsprechend veränderte @usgangsspannung entsteht.These disadvantages become contactless with the aid of the arrangement Detecting bodies according to the invention is avoided by using a sensing electrode is connected to an AC amplifier whose stabilized supply current is superimposed by the alternating current of a transistor oscillator and at its output if there is a capacitive influence on the alternating field at the sensor electrode, a corresponding one changed output voltage occurs.

Der hochohmige Eingang eines Verstärkers 1 wird mit einet @ühlerelektrode 2 versehen und die Emitter- bzw. Kathodenseite der Speisespannung mt der Phase 3 einer Wechselstromquelle verbunden. Der aweite Anschluß 4 der Wechselstromquelle wird auf Erdpotential gelegt. do nach Abstand der Fühlerelektrode vom Erdpotential ergibt das Wechselfeld eine mehr oder weniger große Aussteuerung des Verstärkers. Die Wirkungsweise ist kapazitiv. so daß eine Vergrößerung der Fühlerelektrode die Empfindlichkeit erhöht. Ebenfalls wird mit steigender Frequenz und tude des Wechselstromes die Empfindlichkeit vergrößert.The high-resistance input of an amplifier 1 is connected to a sensor electrode 2 and the emitter or cathode side of the supply voltage mt of phase 3 connected to an AC power source. The wide terminal 4 of the AC power source is placed on earth potential. do according to the distance between the sensor electrode and the earth potential the alternating field results in a more or less large modulation of the amplifier. The mode of operation is capacitive. so that an enlargement of the sensor electrode the Increased sensitivity. Likewise, with increasing frequency and tude of the alternating current increases the sensitivity.

Für genaue und empfindliche Messungen muß nun die Amplitude des Wechselstromes auf einem konstanten Wert gehalten werden. Dieser stabilisierte Wechselstrom wird nach der Erfindung von einem Transistoroszillator 5 gellefert, der mit einer Frequenz von etwa 10 kHz schwingt. Bei konstanter Speisespannung bleibt dann die Amplitude in weiten Grenzen stahil. Durch die hqhere Frequenz kann die Anordnung ben. kleiner Spannung betrieben werden.For precise and sensitive measurements, the amplitude of the alternating current be kept at a constant value. This stabilized alternating current is according to the invention of a transistor oscillator 5 gellefert which with a frequency from oscillates around 10 kHz. With a constant supply voltage then remains the amplitude is stable within wide limits. Due to the higher frequency, the arrangement ben. can be operated with low voltage.

Aus Gründen der vielseitigen Anwendung und der Abmessng der Gesamtanordnung kann der Verstärker aufgeteilt werden und der hochohmige Teil mit der Fühlerelektrode in einem Meßkopf untergebracht werden, der mit dem anderen Teil des Verstärkers über eine Kabelleitung verbunden wird. An den ausgang 6 kann entweder eine Anzeigevorrichtung oder ein Zählgerät oder ein Schalter angeschlossen werden, Die Empfindlichkeit bzw. die Festlegung des Schaltpunktes für die Signalgabe läßt sich durch Verstärkungsregelung oder durch die Amplitude der Wechselspannung einstellen, Das Erdpotential der Umgebung der Elektrode kann bei großer Empfindlichkeit bereits eine Aussteuerung des Verstärkers bewirken. Durch geeignete Abschirmung, die auf Wechselspannungspotential liegt, kann diese nicht erwünschte Aussteuerung vermieden werden und die Elektrode mit einer gewissen Richtwirkung versehen werden, Wird in einer anderen Ausführungsform als Wechselstromquelle das Netz verwendet, so muß der Verstärker 1 in zwei Verstärker aufgeteilt werden wobei der zweite Verstärker Uber einet Trenntransformator gesteuert wird. Dabei erfolgt die Speisung des erstem Verstärkers vem Metz, der zweite Verstärker ist dagegen zetzspannungsfrei. In diemen Falle müssen aber sowohl der erate Verstärker als auch die Fühlerelaktrode berührungssicher iscliert sein.For reasons of versatility and the dimensions of the overall arrangement the amplifier can be split up and the high-resistance part with the sensor electrode be accommodated in a measuring head that is connected to the other part of the amplifier is connected via a cable line. Either a display device can be connected to the output 6 or a counting device or a switch can be connected, the sensitivity or the setting of the switching point for the signaling can be determined by gain control or by adjusting the amplitude of the alternating voltage, the earth potential of the surroundings If the electrode is very sensitive, it can already control the amplifier cause. By means of suitable shielding that is connected to alternating voltage potential, this undesired modulation can be avoided and the electrode with a certain directional effect is provided in another embodiment If the mains is used as an alternating current source, the amplifier 1 must be divided into two amplifiers The second amplifier is controlled by an isolating transformer will. The first amplifier is supplied by Metz, the second amplifier on the other hand is voltage-free. In this case, however, both the The amplifier as well as the sensor electrode must be insulated so that it is safe to touch.

Flüssigkeiten und Feststoffe auf Erdpotential bewirken bei Annäherung an die Fühlerelektrode je nach ihrer Dielektrizitätskonstante ein ansteigen der Ausgangsspannung des Verstärkers.Liquids and solids on earth potential cause them to approach at the sensor electrode depending on its dielectric constant Output voltage of the amplifier.

Metalle haben mit zu mit e @ die größte Wirkung.Metals have the greatest effect with e @.

Bei einer Anwendung zur Fülls tandsmessung z. B. bewirkt der ansteigende Pegel des Füllstoffes einen Anstieg der Ausgangswechselspannung des Verstärkers. Kontinuierliche Messungen und Regelungen des Füllstandes, sowie einfache Zweipunkt-Regelungen lassen sich durchführen.In an application for level measurement z. B. causes the rising The level of the filler causes an increase in the output AC voltage of the amplifier. Continuous measurements and controls of the level, as well as simple two-point controls can be carried out.

Neben Messungen des Füllstandes lassen sich weitere Anwendungsmöglichkeiten anführen vne Stückzählung bei laufender Fertigung, automatisierte Sortierung von Gegenständen unterschiedlicher Abmessung (z. Bo Hartgeld), be.rührungslose Schaltauslösung durch Hand- oder Körperannäherung, Diebstahlssicherungen, automatische Türöffner bei Annäherung oder dgl.In addition to level measurements, there are other possible applications cite of piece counting during ongoing production, automated sorting of Objects of different dimensions (e.g. hard money), contactless switch triggering through hand or body approach, anti-theft devices, automatic door openers when approaching or the like.

4 Seiten Beschreibung 3 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 1 Sigur- 4 pages description 3 claims 1 sheet of drawing with 1 signature

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Arrangement for contactless locking of bodies, characterized in that a sensor electrode with an alternating current amplifier whose stabilized supply current is connected to the alternating current of a transistor oscillator is superimposed and at its output in the event of a capacitive influence on the alternating field a correspondingly changed output voltage occurs at the sensor electrode.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a sensor electrode with an alternating current amplifier, the supply voltage of which is supplied by the mains, is connected and which is coupled to another amplifier via a transformer at the output of which there is a capacitive influence on the alternating field the sensor electrode produces a correspondingly changed output voltage.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Sensor electrode connected to the amplifier via a low-capacitance coaxial cable can be.