DE2165131A1 - INDUCTIVE DISTANCE SWITCH - Google Patents

INDUCTIVE DISTANCE SWITCH

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Description

Induktiver Abstandstaster Die Erfindung betrifft einen induktiven Abstandstaster mit wenigstens einer an einen HF-Oszillator angeschlossenen Induktionsspule, dessen Stromänderung bei Annäherung eines Metallkörpers an die Induktionsspule zur Bildung eines Abstandssignals ausgenutzt wird. Inductive distance sensor The invention relates to an inductive one Distance sensor with at least one induction coil connected to an HF oscillator, whose current change when a metal body approaches the induction coil for Formation of a distance signal is used.

Derartige bekannte induktive Abstandstaster, die auch als induktive Annäherungsschalter bezeichnet werden, sind so aufgebaut, daß sie bei einer Annäherung von Metall ein Ausgangssignal dann abgeben, wenn das Metall zwischen einem vorbestimmten Abstand, dem sogenannten Schaltabstand befindet, der je nach der Größe des Gerätes zwischen einigen mm und einigen 10 cm betragen kann. Die Geräte arbeiten also digital.Such known inductive distance sensors, which are also called inductive Proximity switches are designated, are designed so that they are approaching of metal emit an output signal when the metal is between a predetermined Distance, the so-called switching distance, which depends on the size of the device can be between a few mm and a few 10 cm. So the devices work digitally.

Der Schaltabstand ist im allgemeinen von der Größe und der Art des angenäherten Metalles abhängig. Es kommt jedoch z.B.The switching distance is generally of the size and the Art of the approximated metal. However, e.g.

bei Haspelsteuerungen, Durchhangsteuerungen, Bandrichtmaschinen, Stapelablegern, usw. häufig vor, daß die Lage eines bestimmten Gregenstandes zwischen zwei Punkten bzw. Ebenem festgestellt werden kennen nuß. Hierzu hat man sich bisher dadurch beholfen, daß das Material mit zwei getrennten Tastern von zwei Stellen, s.B. von oben und von unten abgefragt wurde. Das Abfragen des Materials von beiden Seiten wirft jedoch mitunter erhebliche konstruktive Probleme auf, weil z.B. während des Materialwechsels einer der beiden Taster entfernt werden nuß, was durch Abschrauben und Schwenken zur Seite geschehen kann.for reel controls, slack controls, strip straightening machines, stackers, etc. often suggests that the position of a certain quantity is between two points or need to be established. So far this has been achieved by that the material with two separate buttons from two places, see B. from above and was queried from below. However, querying the material from both sides throws sometimes significant design problems, because, for example, during the change of material one of the two buttons must be removed, which can be done by unscrewing it and swiveling it to the side can be done.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem induktiven Abstandstaster der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels dessen die ztLIt eines Metallgegenstandes zwischen zwei Fächen insbesondere Ebenen von einer Seite aus möglich ist. Insbesondere soll der erfindungsgemäße Abstandstaster es ermöglichen, eine zu große, eine zu kleine und die richtige Entfernung des abzufragenden Gegenstandes festzustellen. Die Erfindung will also einen induktiven Annäherungsschalter mit zwei voneinander unabhängigen Schaltschwellen schaffen.The invention is based on the object of creating an inductive distance sensor of the type mentioned above, by means of which the ztLIt of a metal object between two surfaces, in particular planes from one side, is possible. In particular, the distance sensor according to the invention should make it possible to determine a too large, too small and the correct distance of the object to be interrogated. The invention therefore aims to create an inductive proximity switch with two mutually independent switching thresholds.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwei je einen Taster bildende Oszillatoren mit Induktionsspulen vorgesehen sind, deren elektromagnetische Felder sich im wesentlichen im gleichen Raumbereich erstrecken und an Jedem Raumpunkt im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.To solve this problem, the invention provides that two each one Button forming oscillators with induction coils are provided, the electromagnetic Fields extend essentially in the same area of space and at every point in space are essentially perpendicular to each other.

Erfindungsgemäß sind dabei die Taster auf ein und derselben Seite des abgefragten Gegenstandes angeordnet, so daß die räumlich Bewegung des abzufragenden Metallkörpers in keiner Weise behindert wird. Durch die in wesentlichen senkrecht aufeinander stehenden Polder werden die beiden Ossillatorsysteme 50 weitgehend entkoppelt, daß sie unabhängig voneinander, also z.B. auch auf zwei unterschiedliche Entternungen abgestimmt werden können.According to the invention, the buttons are on one and the same side of the interrogated object arranged so that the spatial movement of the interrogated Metal body is not hindered in any way. By being essentially perpendicular Polders standing on top of each other become the two ossillator systems 50 largely decoupled, so that they are independent of each other, e.g. also on two different Removals can be coordinated.

Die Entkopplung kann dadurch noch weiter vervollständigt werden, daß jeder Oszillator mit einer anderen Frequenz arbeitet.The decoupling can be completed even further in that each oscillator operates at a different frequency.

Jeder Oszillator weist vorzugsweise zwei Spulen auf. Die beiden Spulenpaare sind zweckmäßigerweise kreuzförmig mit ihren Achsen senkrecht zur Kreuzebene angeordnet, wobei die zum gleichen Oszillator gehörenden Spulen einander gegenüberliegen. Die gegenüberliegenden Spulen haben zweckmäßigerweise gleichen Abstand und sind an senkrecht aufeinanderstehenden Kreuzarmen befestigt. Die Kreuzarme bestehen nach einer bevorzugten Ausführungsform aus HF-Eisen und sind mit den Spulenkernen verbunden, so daß ein einwandfreier mechanischer und magnetischer Kontakt vorliegt.Each oscillator preferably has two coils. The two pairs of coils are expediently arranged in a cross shape with their axes perpendicular to the plane of the cross, with the coils belonging to the same oscillator facing each other. the opposite coils are expediently the same distance and are perpendicular to stacked cross arms attached. The cross arms consist of a preferred one Embodiment made of HF iron and are connected to the coil cores, so that a there is perfect mechanical and magnetic contact.

Wie bereits oben erwähnt worden war, arbeiten die Taster vorzugsweiser digital, d.h. sie liefern bei Uberschreitung eines bestimmten abstandes des Metallkörpers z.3. das Signal Null, beim Unterschreiten das Signal L.As already mentioned above, the buttons work preferentially digital, i.e. they deliver when the metal body exceeds a certain distance z.3. the signal zero, when falling below the signal L.

Um den abzufragenden Metallkörper zwischen zwei Flächen eingrenzen zu können, ist der Schaltabstand jedes Tasters individuell einstellar.To limit the metal body to be queried between two surfaces the switching distance of each button can be set individually.

Um nun den Ort des abzufragenden Gegenstandes innerhalb bzw.In order to find the location of the object to be queried within or

außerhalb der Schaltabstände festzustellen, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Ausgänge der Taster in der Weise logisch verknüpft sind, daß an einem Ausgang der Logik dann ein Ausgangssignal steht, wenn der abzutastende Körper zu weit entfernt ist, und daß ein zweiter Ausgang der Logik vorhanden ist, an dem dann ein iusgangssignal vorhanden ist, wenn der abzufragende Körper zu weit angenähert ist. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Logik auch noch einen dritten Ausgang auf, an welchem dann ein Ausgangssignal vorhanden ist, wenn der abzutastende Körper sich im Bereich der Soll-Eiitfernung befindet.Establishing outside the switching distances is a particularly preferred one Embodiment of the invention provides that the outputs of the buttons in a logical manner are linked that there is an output signal at an output of the logic when the body to be scanned is too far away, and that a second output of the logic is present, at which an output signal is present when the to be queried Body is too close. In a further preferred embodiment shows the logic also has a third output at which an output signal is present when the body to be scanned is in the range of the target distance is located.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigts Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kreuzspulenanordnung, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Abstandstastersmit einem angenäherten Metallkörper und eingezeichneten Abstandscharakteristiken, Fig. 3 ein die bevorzugte logische Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Taster wiedergebendes Blockschaltbild und Fig. 4 eine bevorzugte elektrische Schaltung des erfindungsgemäßen Abstandstasters.The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described; FIG. 1 shows a perspective illustration of a device according to the invention Cross-coil arrangement, FIG. 2 is a schematic side view of the inventive Distance sensor with an approximated metal body and drawn distance characteristics, Fig. 3 shows the preferred logic combination of the output signals of the two buttons reproducing block diagram and FIG. 4 shows a preferred electrical circuit of the distance sensor according to the invention.

In Fig. 1 ist ein kreuzförmiger Kern 1 aus HF-Eisen, vorzugsweise Ferrit, dargestellt, an dessen senkrecht aufeinanderstehenden Balken gegenüberliegend Spulen 2, 3, 4 und 5 angeordnet sind. Die gegenüberliegenden Spulen 2, 4 bzw. 3, 5 sind jeweils elektrisch in Reihe geschaltet und bilden die Induktivitäten je eines Oszillator-Schwingkreises. Die beiden Oszillatoren sind auf unterschiedliche Frequenzen f1 und f2 abgestimmt. Der Querschnitt der Ferritbalken ist rechteckig.In Fig. 1, a cruciform core 1 is made of HF iron, preferably Ferrite, shown, opposite one another at its vertically one above the other Coils 2, 3, 4 and 5 are arranged. The opposite coils 2, 4 or 3, 5 are each electrically connected in series and each form the inductances one Oscillator circuit. The two oscillators are on different frequencies f1 and f2 matched. The cross-section of the ferrite bars is rectangular.

Die Ausgangsspannungen der beiden Oszillatoren werden gleichgerichtet und Triggerstufen zugeführt. Die Mitkopplungsfaktoren der Oszillatoren sind erfindungsgemäß getrennt einstellbar.The output voltages of the two oscillators are rectified and trigger stages supplied. The positive feedback factors of the oscillators are according to the invention separately adjustable.

Nähert ppan den offenen Spulenseiten ein Metallteil7 so bilden sich darin Wirbelströme und den Oszillatoren wird Energie entzogen, d.h. die Schwingungsamplituden der Oszillatoren werden niedriger. Diese Amplitudenänderungen können in Schaltsignale umgesetzt werden.If ppan approaches the open coil sides, a metal part7 is formed in it eddy currents and the oscillators energy is withdrawn, i.e. the oscillation amplitudes the oscillators get lower. These changes in amplitude can be converted into switching signals implemented.

Fig. 2 zeigt schematisch die Ansprechcharakteristik eines solchen indutiven Abstandstasters. Die Anordnung nach Fig.1 ist dabei in einen Kasten 6 eingeschlossen, dessen aktive Fläche 7 den offenen Seiten der Spulen 2, 3, 4 und 5 gegenüberliegt.Fig. 2 shows schematically the response characteristics of such inductive distance switch. The arrangement according to FIG. 1 is in a box 6 included, the active surface 7 of which is the open sides of the coils 2, 3, 4 and 5 opposite.

Der eine Taster sei nun so eingestellt, daß er die Ansprechkurve 8', der andere Taster so, daß er die Ansprechkurve 9' besitzt. Die Schaltung ist erfindungsgemäß nun derart ausgebildet, daß bei Annäherung eines Netallteiles 10 an den Abstandstaster 6 bei Erreichen der Kurve 8' der Ausgang des Tasters von Null- auf 1-Signal, bei Erreichen der Kurve 9' der Ausgang des anderen Tasters ebenfalls von Null- auf B-Signal springt.The one button is now set so that it has the response curve 8 ', the other button so that it has the response curve 9 '. The circuit is according to the invention now designed such that when a Netallteiles 10 approaches the distance sensor 6 when the curve 8 'is reached, the output of the button changes from zero to 1 signal, at When the curve 9 'is reached, the output of the other button also changes from zero to B signal jumps.

Ein bevorzugtes Blockschaltbild der logischen Verknüpfung der Ausgänge der zu den Kurven 8', 9' gehörenden Taster 8 bzw. 9 zeigt Fig. 3. Die Schaltentfernung des ersten induktiven Annäherungsschalters bzw. Tasters 8 kann mittels des Potentiometers 13 eingestellt werden. Shtsprechend ist der zweite induktive Annäherungschalter bzw. Taster 9 mittels eines Potentiometers 13' in der Empfindlichkeit veränderbar.A preferred block diagram of the logic combination of the outputs the buttons 8 and 9 belonging to the curves 8 ', 9' are shown in FIG. 3. The switching distance of the first inductive proximity switch or button 8 can by means of the potentiometer 13 can be set. The second inductive proximity switch is accordingly or button 9 can be changed in sensitivity by means of a potentiometer 13 '.

Erfindungsgemäß soll nun ein aus den Tastern 8, 9 bestehender Abstandstaster drei Relais mit den Funktionen zu weit richtig zu nahe ansteuern. Hierzu erfolgt die kleine Logische Verknüpfung das Ausgänge bevorzugt gemäß Fig. 3. Die Verknüpfung der Ausgänge wird erfindungsgemäß durch ein NÄND-Glied 11 und ein NICHt-Glied 12 bewerkstelligt, wenn man davon ausgeht, daß ein gegen den positiven Pol der Versorgungsspannung geschaltetes Relais am zweiten Spulenanschluß zur Erregung Null-Potential benötigt An den Ausgängen der induktiven Annäherungsschalter 8 und 9 erscheinen erfindungsgemäß folgende Signale: Material zu weit richtig zu nahe ausgang 8 0 L L Ausgang 9 0 0 L An den Ausgängen 40, 41 und 42 der in Fig. 3 dargestellten logischen Auswerte-Schaltung treten dann die folgenden Signale auf: Material Ausgang zu weit richtig zu nahe 40 0 L X 41 L O L 42 L L 0 Somit ist es möglich, alle drei Schaltzustände eindckttig zu erfassen.According to the invention, a distance sensor consisting of buttons 8, 9 is now to be used Activate three relays with the functions too far correctly too close. This is done the small logical link the outputs preferred according to FIG. 3. The link the outputs is according to the invention by a NÄND element 11 and a NOT-member 12 accomplished if one assumes that one against the positive Pole of the supply voltage switched relay at the second coil connection for excitation Zero potential required at the outputs of the inductive proximity switches 8 and 9, the following signals appear according to the invention: material too far, right, too close output 8 0 L L output 9 0 0 L at outputs 40, 41 and 42 of those shown in FIG logic evaluation circuit then the following signals occur: Material output too far right too close 40 0 L X 41 L O L 42 L L 0 Thus it is possible to do all three Detect switching states monotonously.

In Fig. 4 ist ein bevorzugtes Schaltbild eines Abstandstasters gemäß der Erfindung angegeben. Die Taster 8, 9 enthalten die Oszillatoren mit den Spulenpsaren 2, 4 bzw. 3, 5 und Verstärkungsstufen. Sie arbeiten in der oben angegebenen Weise. Die Mitkopplungsfaktoren und damit die Schaltabstände sind mittels die veränderbaren Widerstände 13 und 15' einstelsbar. Auf die Oszillator-Transistoren 14, 14' folgen die Richsverstärker 15, 15' sowie die aus den Transistoren 16, 17 bzw. 16', 17' bestehenden, spannungsrückgekoppelten Trigger. Der Ausgang des tasters 8 ist direkt mit einem Ausgangsrelais 43 "zu weit" verbunden, der Ausgang des Tasters 9 über das NICHT-Glied 12 mit einem Relais 45 "zu nahe", während ein Relais 44 "richtig" über das NAND-Glied 11 angesteuert wird.In Fig. 4 is a preferred circuit diagram of a distance sensor according to specified of the invention. The buttons 8, 9 contain the oscillators with the coil pairs 2, 4 or 3, 5 and gain levels. They work in the way given above. The positive feedback factors and thus the switching distances can be changed using the Resistors 13 and 15 'adjustable. The oscillator transistors 14, 14 'follow the rich amplifiers 15, 15 'as well as those from the transistors 16, 17 or 16', 17 ' existing, voltage feedback trigger. The output of the button 8 is directly connected to a Output relay 43 connected "too far", the output of button 9 via the NOT element 12 with a relay 45 "too close", while a relay 44 "correctly" via the NAND gate 11 is controlled.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Induktiver Abstandstaster mit wenigstens einer an einen HF-Oszillator angeschlossenen Induktionsspule, dessen Stromänderung bei Annäherung eines Metallkörpers an die Induktionsspule zur Bildung eines Abstandssignals ausgenutzt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei je einen Taster (8, 9) bildende Oszillatoren mit Induktionsspulen (2, 4; 3, 5) vorgesehen sind, deren elektromagnetische Felder sich im wesentlichen im gleichen Raumbereich erstrecken und an jedem Raumpunkt im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Inductive distance sensor with at least an induction coil connected to an HF oscillator, its current change when a metal body approaches the induction coil to generate a distance signal is used, in that two buttons each have one button (8, 9) forming oscillators with induction coils (2, 4; 3, 5) are provided, their electromagnetic fields extend essentially in the same area of space and are essentially perpendicular to one another at each point in space. 2. Abstandstaster nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß jeder Oszillator mit einer anderen Frequenz arbeitet.2. Distance sensor according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that each oscillator operates at a different frequency. 3. Abstandstaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß jeder Oszillator zwei Spulen (2,4; 3,5) aufweist.3. Distance sensor according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that each oscillator has two coils (2,4; 3,5). 4. Abstandstaster nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die beiden Spulenpaare (2,4; 3,5) kreuzförmig mit ihren Achsen senkrecht zur Kreuz ebene angeordnet sind, wobei die zum gleichen Oszillator gehörenden Spulen (2,4 bzw. 3,5) einander gegenüberliegen.4. Distance sensor according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the two pairs of coils (2,4; 3,5) cross-shaped with their axes perpendicular are arranged on the cross plane, the coils belonging to the same oscillator (2,4 or 3,5) are opposite each other. 5. Abstandstaster nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die gegenüberliegenden Spulen (2,4; 3,5) gleichen Abstand haben und an senkrecht auf einanderstehenden Kreuzarmen (1) befestigt sind.5. Distance sensor according to claim 4, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the opposite coils (2,4; 3,5) have the same distance and on are fixed vertically on one another standing cross arms (1). 6. Abstandstaster nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Kreuzarme (1) aus HF-Eisen bestehen und mit den Spulenkernen verbunden sind.6. Distance sensor according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the cross arms (1) are made of HF iron and connected to the coil cores are. 7. Bbstandstaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Taster (8,9) digital arbeiten.7. Distance switch according to one of the preceding claims, characterized it is not noted that the buttons (8, 9) work digitally. 8. ibstandstaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schaltabstand jedes Tasters (8,9) individuell einstellbar ist.8. ibstandstaster according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the switching distance of each button (8, 9) is individual is adjustable. 9. ibstandstaster nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgänge der Taster (8,9) in der Weise logisch verknüpft sind, daß an einem Ausgang (40) der Logik dann ein Ausgangs signal steht, wenn der abzutastende Körper (10) zu weit entfernt ist, und daß ein zweiter Ausgang (42) der Logik vorhanden ist, an dem dann ein Ausgangssignal vorhanden ist, wenn der abzutastende Körper (10) zu weit angenähert ist.9. ibstandstaster according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the outputs of the pushbuttons (8, 9) are logical in this way are linked so that there is an output signal at an output (40) of the logic, if the body to be scanned (10) is too far away, and that a second exit (42) of the logic is present at which an output signal is present when the body (10) to be scanned is approached too far. 10. Abstandstaster nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Logik einen dritten Ausgang (41) aufweist, an welchem dann ein Ausgangssignal vorhanden ist, wenn der abzutastende Körper sich im Bereich der Soll-Entfernung befindet.10. Distance sensor according to claim 9, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the logic has a third output (41) at which then an output signal is present when the body to be scanned is in the range of the target distance is located. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2576165A1 (en) * 1985-01-11 1986-07-18 Baumer Electric Ag PRECISION SWITCH WITH NON-CONTACT TRIP
EP0191272A1 (en) * 1985-02-12 1986-08-20 KEIPER RECARO S.p.A. Apparatus for limiting the range of movement of an object movable by a motor-driven device

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