DE29915014U1 - Kapazitiver Näherungsschalter - Google Patents

Kapazitiver Näherungsschalter

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Claims (14)

1. Kapazitiver Näherungsschalter mit einer elektrischen Brückenschaltung zur Detektion eines sich nähernden oder entfernenden Gegenstandes (15), welcher Teil eines Kondensators (z. B. C1) der Brückenschaltung ist, zur Auswertung kleiner Kapazitätsänderungen, wobei in den Brückenzweigen der Brückenschaltung sich als weitere Blindwiderstände wenigstens ein Konden­ sator (C1, C2, C3, C4) und gegebenenfalls wenigstens ein Widerstand (R9, R10) befindet und die Brücke mit einer Wechselspannung als Brückenspeise­ spannung (ubr) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus einer flächigen Mehrlagenplatine (10) aus wenigstens zwei elektrisch isolierenden Schichten (13, 14) besteht, zwischen denen eine elek­ trisch leitfähige Zwischenlage (11) als erste Fläche eines Kondensators sich befindet und auf einer der beiden Schichten (13, 14) eine flächige, elektrisch leitfähige Auflage als Sonde (12) aufgebracht ist, die die zweite Fläche des Kondensators bildet, wobei der Gegenstand (15) relativ zu der Sonde (12) beweglich angeordnet ist und mit dieser einen zweiten flächigen, veränderbaren Kondensator bildet, und daß Gegenstand (15) und Sonde (12) die eine Kapazität und Sonde (12) und elektrisch leitfähige Zwischenlage (11) die zweite Kapazität einer der beiden Brückenhälften bilden und dieser Aufbau die eine Hälfte der Brücke repräsentiert, und dass zur Gleichrichtung der beiden Brückenzweig­ spannungen (uc1, uc3) getrennt nach der jeweiligen Brückenhälfte Gleichrichter an den Diagonal-Spannungspfaden (DSp1, DSp2) angeordnet sind zur Aus­ wertung der Brückendiagonalspannung (Ud) erst nach der Gleichrichtung der beiden Brückenzweigspannungen (uc1, uc3) als entsprechend der Kapazitäts­ änderung des veränderbaren Kondensators sich ändernde Gleichspannung.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Brückenzweigspannungen (uc1, uc3) getrennt nach der jeweiligen Brückenhälfte entweder durch Dioden (N1, N2, N3, N4) oder durch gesteuerte Schalter (S1, S2, S3, S4), vorzugsweise jeweils vier, als Gleich­ richter gleichgerichtet werden, wobei bei der Verwendung von Schaltern (S1, S2, S3, S4) diese synchron mit der Brückenspeisespannung (ubr) paarweise gegenphasig angesteuert und synchron mit der Brückenspannung von einem Schaltzustand in den anderen umgeschaltet werden.
3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von eingekoppelten Störungen vor die Gleichrichter (N1, N2, N3, N4, bzw. S1, S2, S3, S4) der Brückenzweigspannungen (uc1, uc3) je ein Tiefpaß-Filter (R3, C8 und R4, C7) geschaltet ist.
4. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Tiefpaß-Filter (C8 bzw. C7) durch die parasitären Kapazitäten der Gleichrichter-Elemente (N1, N2, N3, N4 bzw. S1, S2, S3, S4) gebildet sind.
5. Näherungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter zur Gleichrichtung der Brückenzweigspannungen (uc1, uc3) zwei Umschalter (W1, W2) eingesetzt sind.
6. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Sonde (12) entgegengesetzten Seite der Mehrlagenplatine (10), auf der unteren elektrisch isolierenden Schicht (13, 14), weitere elektrische Bauelemente (16) aufgebracht sind.
7. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die elektrisch leitfähige Zwischenlage (11) gebildete Kondensator­ fläche durch einen diskreten Kondensator ersetzt ist, welcher mit einem Anschluß an die Sonde (12) angeschlossen ist.
8. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hälfte der Brücke aus je einem Kondensator (C1, C2) und die andere Hälfte der Brücke aus je einem Widerstand (R9, R10) besteht.
9. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Störfestigkeit die Dioden (N1, N2, N3, N4) langsame Dioden sind.
10. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Brückenspeisespannung (ubr) und damit auch die des Umschaltsignals laufend veränderbar ist.
11. Näherungsschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abgleichen der Brücke und Einstellen des Nullpunktes der Brückendiagonalspannung (Ud) einer der Kondensatoren (C2, C3, C4) in einem der Brückenzweige im Schaltpunkt des Näherungs­ schalters so veränderbar ist, dass im Schaltpunkt des Näherungsschalters die Brückendiagonalspannung (Ud) gleich Null ist und lediglich das Vorzeichen der Brückendiagonalspannung (Ud) ausgewertet zu werden braucht.
12. Näherungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Nullpunktes der Brückendiagonalspannung (Ud) zwei der Gleichrichtelemente (N1, N2, N3, N4, bzw. S1, S2, S3, S4) mit ihrem einen Anschluß jeweils an eine Referenzspannungsquelle (Uref1, Uref2) angeschlos­ sen sind, deren jeweiliger Wert so eingestellt ist, daß sich am Ausgang die gewünschte Brückendiagonalspannung (Ud) von Null Volt (0 V) einstellt.
13. Näherungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abgleichen der Brücke die beiden Referenzspannungen (Uref1, Uref2) aus der Brückenspeisespannung (ubr) derart abgeleitet sind, dass zwischen der Amplitude der Brückenspeisespannung (ubr) und der jeweiligen Referenzspannung (Uref1, Uref2) ein linearer Zusammenhang besteht.
14. Näherungsschalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen der Referenzspannungen (Uref1, Uref2) die Brückenspeise­ spannung (ubr) gleichgerichtet und mit Hilfe je eines Spannungsteilers auf die gewünschten Werte eingestellt ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025947A1 (de) 2007-06-04 2008-12-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Integrierter kapazitiver Sensor
DE102012210004A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-19 Robert Bosch Gmbh Balkendetektor mit Regelschaltung

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DE102007025947B4 (de) * 2007-06-04 2009-02-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Integrierter kapazitiver Sensor
DE102012210004A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-19 Robert Bosch Gmbh Balkendetektor mit Regelschaltung
DE102012210004B4 (de) * 2012-06-14 2014-11-06 Robert Bosch Gmbh Balkendetektor mit Regelschaltung
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