DE29821165U1 - Inductive proximity switch with distance determination by digital measuring method of the coil inductance - Google Patents
Inductive proximity switch with distance determination by digital measuring method of the coil inductanceInfo
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Description
Induktiver Näherungsschalter mit Abstandsermittlung durch digitales Meßverfahren der Spuleninduktivität.Inductive proximity switch with distance determination using a digital measuring method of the coil inductance.
Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter, welcher ab einer bestimmten Distanz eines elektrisch leitenden Mediums, in der Regel Metall, von dem Näherungsschalter seinen Schaltzustand ändert.The invention relates to an inductive proximity switch which changes its switching state from a certain distance of an electrically conductive medium, usually metal, from the proximity switch.
Näherungsschalter geben dem Anwender die Möglichkeit auf Über- bzw. Unterschreitung bestimmter Entfernungen von 2 Objekten zu reagieren, von welchen eines den Näherungsschalter beinhaltet. Solche Schalter werden daher insbesondere in der industriellen Automatisierung und Überwachung eingesetzt.Proximity switches give the user the option of reacting to two objects exceeding or falling below certain distances, one of which contains the proximity switch. Such switches are therefore used in particular in industrial automation and monitoring.
Entwicklungsziel solcher Schalter ist die genaue Reproduzierbarkeit des Schaltabstandes und einer eventuellen Hysterese dieses Schaltabstandes im praktischen Einsatz. Eine einfache und sichere Einstellmöglichkeit dieser Abstände ist zudem erwünscht.The development goal of such switches is the precise reproducibility of the switching distance and any hysteresis of this switching distance in practical use. A simple and safe option for adjusting these distances is also desirable.
Derzeit arbeiten induktive Näherungsschalter nach dem analogen Dämpfungsprinzip auf eine hochfrequente LC-Oszülatorschaltung:Currently, inductive proximity switches operate according to the analog damping principle on a high-frequency LC oscillator circuit:
Wird ein Metallmedium genügend weit in das Schwingfeld der Spule gebracht, so nimmt die Dämpfung des Schwingkreises derart zu, daß die Schwingung abreißt. Die Entfernung der Spule von dem Metall, also der Schaltabstand des Näherungssensors, wird dort über den Abrißeffekt der Oszillation ermittelt.If a metal medium is brought far enough into the oscillating field of the coil, the damping of the oscillating circuit increases to such an extent that the oscillation breaks off. The distance of the coil from the metal, i.e. the switching distance of the proximity sensor, is determined there via the break-off effect of the oscillation.
Diese Methode hat folgende wesentliche Nachteile:This method has the following major disadvantages:
- Der Oszillator muß vor der Endmontage auf den gewünschten Schaltabstand aufwendig abgeglichen werden (Beeinflussung der Schwingkreisparameter mittels Laser- oder Sandstrahlabgleichs von Widerständen).- The oscillator must be carefully adjusted to the desired switching distance before final assembly (influencing the oscillating circuit parameters by means of laser or sandblasting adjustment of resistors).
Die Einstellung ist endgültig und kann danach nicht mehr verändert werden.The setting is final and cannot be changed afterwards.
- Die Schalthysterese ist nicht exakt definiert.- The switching hysteresis is not exactly defined.
Der Schaltabstand ist nur für ein bestimmtes Metallmedium spezifiziert.The switching distance is only specified for a specific metal medium.
Ziel der Erfindung ist es, einen induktiven Näherungsschalter zu entwickeln, bei welchem man auch nach der Endmontage individuell alle wichtigen Parameter wie Schaltabstand,The aim of the invention is to develop an inductive proximity switch in which even after final assembly, all important parameters such as switching distance,
Beschreibung Gebrauchsmusterantrag; digital messender, induktiver Näherungsschalter Antrag Seite 2/5 Description Utility model application; digitally measuring, inductive proximity switch Application Page 2/5
Schalthysterese und Schaltfrequenz genau einstellen kann.Switching hysteresis and switching frequency can be precisely adjusted.
Erreicht wird dies durch die Erfindung nach Anspruch 1, die ein anderes Prinzip für induktive Näherungsschalter vorsieht.This is achieved by the invention according to claim 1, which provides a different principle for inductive proximity switches.
Hier wird nicht über die Dämpfung und somit der Güte eines Schwingkreises Rückschluß auf den Abstand genommen, sondern über die digitale Messung der Induktivität der Sensorspule.Here, the distance is not determined via the damping and thus the quality of an oscillating circuit, but via the digital measurement of the inductance of the sensor coil.
Wird ein leitfähiges Medium in die Nähe der Sensorspule gebracht, so erhöht sich deren Induktivität. Zu jedem Abstand des Mediums von der Sensorspule kann somit eine bestimmte Induktivität zugeordnet werden.If a conductive medium is brought close to the sensor coil, its inductance increases. A specific inductance can therefore be assigned to each distance of the medium from the sensor coil.
Die Induktivität wird über eine Meßschaltung digital aufbereitet.The inductance is digitally processed via a measuring circuit.
Werden die Induktivitätswerte der gewünschten Schaltpunkte nun in der Auswerteschaltung nichtflüchtig gespeichert, so kann die digitale Mess- und Auswerteschaltung permanent die Ist-Induktivität mit den gespeicherten Werten vergleichen und bei Erfüllung der gewünschten Kriterien mit der beabsichtigten Schaltfunktion reagieren.If the inductance values of the desired switching points are now stored non-volatilely in the evaluation circuit, the digital measuring and evaluation circuit can permanently compare the actual inductance with the stored values and react with the intended switching function if the desired criteria are met.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß durch das digitale Meß- und Speicherprinzip der gesamte Abgleich von Schaltpunkt- und Hysterese nach der Endmontage und Verguß des Schalters über eine Programmierschnittstelle bewerkstelligt werden kann.This design has the advantage that the digital measuring and storage principle allows the entire adjustment of switching point and hysteresis to be carried out via a programming interface after final assembly and encapsulation of the switch.
Von großem Nutzen ist damit auch die Möglichkeit, daß der Anwender vor Ort mit einem Programmieradapter die Schwellwerte unter den vorliegenden realen Bedingungen (Form und Art des Meß-Mediums) einstellen kann und darüber hinaus auch noch die Schaltfrequenz (Reaktionszeit) nach seinen Vorstellungen wählen kann.Another great benefit is the possibility for the user to set the threshold values on site using a programming adapter under the actual conditions (shape and type of measuring medium) and also to select the switching frequency (response time) according to his requirements.
Beschreibung Gebrauchsmusterantrag; digital messender, induktiver Näherungsschalter Antrag Seite 3/5 Description Utility model application; digitally measuring, inductive proximity switch Application Page 3/5
Eine einfache Ausführung eines solchen, digital arbeitenden, induktiven Näherungssensors beschreibt das Blockschaltbild von Figur 1: A simple design of such a digitally operating inductive proximity sensor is described in the block diagram of Figure 1:
Die Induktivität wird hier über die Frequenz eines LC-Schwingkreises (1) ermittelt. Je näher sich das Metall an der Spule befindet, desto größer ist deren Induktivität, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz des Schwingkreises.The inductance is determined here via the frequency of an LC resonant circuit (1). The closer the metal is to the coil, the greater its inductance, the lower the resonant frequency of the resonant circuit.
Ein MikroController (2) ermittelt die Frequenz des Schwingkreises und vergleicht diese mit Werten, welche im EEPROM (3) abgespeichert sind. Die Werte im EEPROM entsprechen den Frequenzen bei den Abstands-Schaltpunkten, welche der Benutzer über die SchnittstelleA microcontroller (2) determines the frequency of the oscillating circuit and compares it with values stored in the EEPROM (3). The values in the EEPROM correspond to the frequencies at the distance switching points, which the user can set via the interface.
(5) frei programmieren kann.(5) can be freely programmed.
Bei Vorliegen eines Schaltkriteriums gibt der MikroController die gewünschte Schaltfunktion an die Ausgangstreiberschaltung (4) weiter.If a switching criterion is present, the microcontroller passes the desired switching function to the output driver circuit (4).
Zur Veranschaulichung eines beispielhaften mechanischen Aufbaus dient Figur 2: Figure 2 serves to illustrate an example mechanical structure:
Die Elektronik (3) ist in einem Metallrohr (5) untergebracht, die Spule (2) sitzt an dem Ende des Rohres, welches dem (Metall-)Medium (1) zugewandt ist. Der Abschluß des Rohres ist an dieser Seite aus nicht leitendem Material um die Messung zu ermöglichen.The electronics (3) are housed in a metal tube (5), the coil (2) is located at the end of the tube that faces the (metal) medium (1). The end of the tube is made of non-conductive material on this side to enable the measurement.
Auf der anderen Seite des Rohres befindet sich entweder ein Steckanschluß (4) oder ein Kabel, welches die elektrischen Schnittstellen dem Benutzer zugänglich macht.On the other side of the tube there is either a plug connection (4) or a cable that makes the electrical interfaces accessible to the user.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| DE29821165U DE29821165U1 (en) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Inductive proximity switch with distance determination by digital measuring method of the coil inductance |
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| DE29821165U DE29821165U1 (en) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Inductive proximity switch with distance determination by digital measuring method of the coil inductance |
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Family Applications (1)
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| DE29821165U Expired - Lifetime DE29821165U1 (en) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Inductive proximity switch with distance determination by digital measuring method of the coil inductance |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE29821165U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004042135A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Iht Automation Gmbh & Co. Kg | Method for setting at least one predetermined distance between a machining tool and a metallic workpiece |
-
1998
- 1998-11-26 DE DE29821165U patent/DE29821165U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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| DE102004042135A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Iht Automation Gmbh & Co. Kg | Method for setting at least one predetermined distance between a machining tool and a metallic workpiece |
| US7756672B2 (en) | 2004-08-30 | 2010-07-13 | Iht Automation Gmbh & Co. Kg | Method for setting a predetermined distance between a machine tool and an electrically conductive workpiece |
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