DE3346339C1

DE3346339C1 - Inductive proximity sensor

Info

Publication number: DE3346339C1
Application number: DE19833346339
Authority: DE
Inventors: Hartmut 5880 Lüdenscheid Hoffmann; Gerno 5884 Halver Soyck
Original assignee: Werner Turck GmbH and Co KG
Current assignee: Werner Turck GmbH and Co KG
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1985-03-21

Abstract

An inductive proximity sensor has an RF oscillator (6) with saturation-sensitive oscillator magnetic core (7), the state of saturation of which, and thus the state of oscillation of the oscillator (6), can be varied by the approach or removal of an additional magnetic field (N-S), there also being provided an evaluating circuit (18) for the state of oscillation. An inductive proximity sensor is to be created by means of which distances travelled can be continuously detected. For this purpose, it is provided that the oscillator magnetic core (7) is premagnetised to the or up to closely before the transition region from linear magnetisation characteristic to flattened saturation line, that the oscillator magnetic core (7) is located, at least with its saturation-sensitive area, between two magnetic flux conducting pieces (10) for the additional magnetic field (N-S), which extend over the approach path to be detected, and that a magnetic flux bridge (11), which can be moved along the conducting pieces, is provided between the two conducting pieces (10). <IMAGE>

Description

Der Erfindung zufolge können die Leitstücke parallel zueinander verlaufen. Die Anordnung ist technisch am einfachsten zu verwirklichen, da die Magnetflußbrücke zwischen den beiden Lcitstücken eine konstante Länge aufweisen kann. Für die meisten in der Praxis vorkommenden Meßprobleme ist daher diese Anordnung besonders vorteilhaft. According to the invention, the guide pieces can run parallel to one another. The arrangement is technically the easiest to implement because the magnetic flux bridge between the two pieces of Lcit may have a constant length. For most of the This arrangement is therefore particularly advantageous for measuring problems occurring in practice.

Die Leitstücke können der Erfindung zufolge konstanten Querschnitt aufweisen. Durch den konstanten Querschnitt ergibt sich bei einer Verschiebung der Mngnctflußbrücke ein einfacher Zusammenhang zwischen dem Verschiebungsweg und der Veränderung des magnetischen Widerstandes. According to the invention, the guide pieces can have a constant cross section exhibit. Due to the constant cross-section, the Mngnctflussbrücke a simple relationship between the displacement path and the Change in magnetic resistance.

Der Erfindung zufolge können die Leitstücke geradlinig oder kreisbogenförmig sein. Mit diesen beiden Varianten können viele in der Praxis vorkommcnden Probleme einer Wegmessung beherrscht werden. Das heißt es können z. B. geradlinige Bewegungen von Maschinenteilen oder aber Neigungen, Drehungen oder dgl. According to the invention, the guide pieces can be straight or arc-shaped be. With these two variants, many problems that occur in practice can be avoided a distance measurement can be mastered. That means it can z. B. rectilinear movements of machine parts or inclinations, rotations or the like.

gemessen werden.be measured.

[)cr Erfindung zufolge kann die bewegliche Brücke aus einem Zusatzmagnelen bestehen, so daß das Zusalz.-magnetfeld also durch die Brücke selbst erzeugt wird, wobei ein Zusatzmagnet solcher Stärke gewählt wird, daß der sättigungsempfindliche Bereich des Oszillatormagnetkerns auf den oder bis nahe vor den Übergangsbereich von linearer Magnctisierungskennlinic zur abgeflachten Sättigungskennlinie vormagnetisiert wird. According to the invention, the movable bridge can consist of an additional magnet exist, so that the additional magnetic field is generated by the bridge itself, an additional magnet of such strength is chosen that the saturation-sensitive Area of the oscillator magnetic core on or up to near the transition area premagnetized from linear magnification characteristic to flattened saturation characteristic will.

Mit der Verschiebung des Zusatzmagneten verändert sich die maßgebliche magnetische Leitstrecke und damit der magnetische Fluß durch den Oszillatormagnetkern, so daß eine stetigc Wegmessung möglich ist.With the displacement of the additional magnet, the relevant one changes magnetic conduction path and thus the magnetic flux through the oscillator magnetic core, so that a constant distance measurement is possible.

Dabei kann der Zusatzmagnet ein Permanentmagnct oder ein Elektromagnet sein. Ein Permanentmagnet kann als Brücke sehr klein und leicht ausgebildet und deshalb leicht an einem Meßobjekt befestigt werden. The additional magnet can be a permanent magnet or an electromagnet be. A permanent magnet can be designed as a bridge and very small and light therefore can be easily attached to an object to be measured.

Ein Elektromagnet hat den Vorteil, daß der Grad der Vormagnetisierung genau eingestellt oder auch beliebig verändert werden kann.An electromagnet has the advantage that the degree of bias can be precisely set or changed as required.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Brücke aus ferritischem oder ferromagnelischem Material bestehen. Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil des magnetischen Flusses des Zusatzmagnetfeldes durch den Oszillalormagnetkern, ein andercr Teil durch die Brücke geleitet. Eine Verschiebung der Brücke auf den L,citstücken sorgt dabei für eine veränderte Aufteilung dieser beiden Magnetflüsse, was wiederum für eine stetige Wegmessung genutzt werden kann. According to an alternative embodiment of the invention, the bridge consist of ferritic or ferromagnetic material. In this embodiment becomes part of the magnetic flux of the additional magnetic field through the oscillator magnet core, another part passed through the bridge. A shift of the bridge to the L, citstücke ensures a changed division of these two magnetic fluxes, which in turn can be used for a constant distance measurement.

Der Erfindung zufolge kann ein Zusatzmagnet am oszillatorfernen Ende der Leitstücke starr angeordnet sein und kann die Brücke ein ferritischer oder ferromagnetischer Körper oder ein Pcrmanentmagnet sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Zusatzmagnetfeld von einem raumfesten Magazin erzeugt werden kann, was insbesondere bei einem Elektromagneten von Vorteil ist. Die Brücke, die für eine Aufteilung des magnetischen Flusses sorgt, kann dagegen relativ klein und leicht ausgebildet werden, so daß das Gewicht des eigentlichen Meßobjektes kaum verändert wird. According to the invention, an additional magnet at the end remote from the oscillator the conductive pieces can be rigidly arranged and the bridge can be a ferritic or ferromagnetic one Be a body or a permanent magnet. The advantage of this embodiment is there in that the additional magnetic field can be generated by a fixed magazine, which is particularly advantageous in the case of an electromagnet. The bridge that for A division of the magnetic flux ensures, however, can be relatively small and light are formed so that the weight of the actual test object hardly changes will.

I)ie Brücke kann die Leitstücke berühren, so daß der Magnetfluß des Zusatzmagnetfeldes ausschließlich im ferritischen oder ferromagnetischen Material verläuft, was die Wahl eines relativ schwachen Zusatzmagnetfeldes erlaubt. Alternativ können zwischen Brücke und I.,eitstücken ein oder zwei Luftspalte oder mit nichtmagnctischcm Material erfüllte Spalte, z.B. Kunststoff-oder Lackschichten, vorgesehen sein, wobei lediglich dafür gesorgt werden muß, daß das Zusatzmagnetfeld zur Überbrückung dieses l,uftspaltes ausreichl. Mit einer ferritischen oder ferromagnetischen Brücke sind kleinere Luftspalte, mit einer dauermagnetischen Brükke größere Luftspalte realisierbar. I) he bridge can touch the conductive pieces, so that the magnetic flux of the Additional magnetic field exclusively in the ferritic or ferromagnetic material runs, which allows the choice of a relatively weak additional magnetic field. Alternatively can have one or two air gaps between the bridge and the I., or with a non-magnetic table Material-filled gaps, e.g. plastic or lacquer layers, can be provided, with it only has to be ensured that the additional magnetic field to bridge this l, air gap sufficient. With a ferritic or ferromagnetic bridge are smaller air gaps, larger air gaps can be realized with a permanent magnetic bridge.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die beiden Leitstücke aus ferritischem Material bestehen und an ihrem oszillatorfernen Ende über ein ferritisches Joch verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform wird der magnetische Fluß einer aus einem Zusatzmagneten gebildeten Brücke nicht allein durch den Oszillatormagnetkern, sondern auch durch das ferritische Joch am oszillatorfernen Ende geleitet, d. h. es kommt wiederum zu einer Aufteilung des Magnetflusses, wobei sich jedoch im Vergleich zu den vorgenannten Ausführungsformen eine veränderte Charakteristik ergibt. According to a further embodiment of the invention, the two Conductive pieces made of ferritic material and at their end remote from the oscillator be connected via a ferritic yoke. In this embodiment, the magnetic Flux of a bridge formed from an additional magnet not only through the oscillator magnet core, but also passed through the ferritic yoke at the end remote from the oscillator, d. H. there is again a division of the magnetic flux, although this is in comparison a changed characteristic results from the aforementioned embodiments.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Leitstücke selbst jeweils Stabmagnete sein und kann die Brücke aus ferritischem oder ferromagnetischem Material bestehen. Das Zusatzmagnetfeld wird hier durch die Leitstücke erzeugt, wobei der wirksame magnetische Fluß durch den Oszillatormagnetkern von der Position der Brücke auf den beiden Leitstücken bestimmt wird. According to a further embodiment of the invention, the guide pieces themselves each be bar magnets and the bridge can be made of ferritic or ferromagnetic Material. The additional magnetic field is generated here by the conductive pieces, the effective magnetic flux through the oscillator magnetic core from the position the bridge is determined on the two guide pieces.

In Ausgestaltung der Erfindung können die Leitstükke sich in einer Richtung verjüngen. Je nach Formgebung der Verjüngung kann der Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Brücke und dem magnetischen Fluß durch den Oszillatormagnetkern variiert werden, so daß Nichtlinearitäten bei der Veränderung der Permeabilität oder im Schwingkreisverhalten ausgeglichen werden können. Infolgedessen kann die Auswertschaltung entsprechend vereinfacht werden. In an embodiment of the invention, the Leitstükke can be in a Taper Direction. Depending on the shape of the taper, the relationship between the displacement of the bridge and the magnetic flux through the oscillator magnetic core can be varied so that non-linearities in changing the permeability or can be compensated in the resonant circuit behavior. As a result, the Evaluation circuit can be simplified accordingly.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die beiden Gleitstücke divergieren. In diesem Fall verändert sich bei einer Verschiebung die wirksame Länge der Brücke, so daß wiederum ein gewählter Zusammenhang zwischen Brückenverschiebung und dem Magnetfluß durch den Oszillatormagnetkern entsteht. According to a further embodiment of the invention, the two Sliders diverge. In this case, the shift changes effective length of the bridge, so that again a selected relationship between bridge displacement and the magnetic flux arises through the oscillator magnetic core.

Auch hier können durch die Form der Divergenz beliebige Funktionen vorgegeben werden.Here, too, the shape of the divergence allows any number of functions can be specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Zusammenhang zwischen Feldstärke und Induktion für einen weichmagnetischen Stoff für magnetische Kreise ohne und mit Luftspalt, F i g. 2 einen Näherungsfühler mit ferromagnetischen bzw. ferritischen Leitstücken und einer permanentmagnetischen Brücke, Fig. 3 den Näherungsfühler in einer Blickrichtung III inFig.2, F i g. 4 den Zusammenhang zwischen Verschiebung und auswertbarem Oszillatorstrom für den Näherungsfühler nach F i g. 2, F i g. 5 eine Prinzipschaltung für den Näherungsfühler nachFig.2, Fig.6 einen Näherungsfühler mit Luftspalten zwischen ferritischen Leitstücken und einer permanentmagnetischen Brücke, F i g. 7 den Näherungsfühler gemäß einer BlickrichtungVll in Fig. 6, F i g. 8 einen Näherungsfühler mit ferritischen Leitstücken und permanent magnetischer Brücke mit ferritischein Joch am oszillatorfarbenen Ende der Leitstücke, F i g. 9 den Näherungsfühler gemäß einer BlickrichtunglXinFig.8, F i g. 10 einen Näherungsfühler mit ferritischen Leitstücken und ferritischer Brücke mit einem Zusatzmagneten am oszillatorfernen Ende der Leitstücke, Fig. 11 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung Xl in F i g. 10, Fig. 12 einen zur Fig. 10 analogen NäherungsiUhler, jedoch mit Luftspalten zwischen Leitstücken und Brükke in einer zu F i g. 11 analogen Blickrichtung. The invention is described in more detail below with reference to the drawing. In the drawing, F i g. 1 the relationship between field strength and induction for a soft magnetic material for magnetic circles with and without air gap, F i g. 2 a proximity sensor with ferromagnetic or ferritic guide pieces and a permanent magnetic bridge, FIG. 3 shows the proximity sensor in one viewing direction III in Fig. 2, F i g. 4 shows the relationship between displacement and evaluable oscillator current for the proximity sensor according to F i g. 2, fig. 5 a basic circuit for the proximity sensor According to Fig. 2, Fig. 6 a proximity sensor with air gaps between ferritic conducting pieces and a permanent magnetic bridge, FIG. 7 the proximity sensor according to a Direction of view VII in Fig. 6, F i g. 8 a proximity sensor with ferritic conductive pieces and permanent magnetic bridge with ferritic yoke at the oscillator-colored end of the guide pieces, F i g. 9 the proximity sensor according to a viewing direction lXinFig. 8, F i g. 10 a proximity sensor with ferritic conductive pieces and ferritic bridge with an additional magnet at the end of the guide pieces remote from the oscillator, Fig. 11 the proximity sensor according to a viewing direction Xl in FIG. 10, 12 a Proximity sensors analogous to FIG. 10, but with air gaps between guide pieces and bridge in one of FIG. 11 analog viewing direction.

Fig. 13 einen analogen Meßfühler wie in Fig. 10, jedoch mit Luftspalten und doppelt-T-fölmiger Ausbildung der- Brücke, in einer analogen Blickrichtung zu Fig. 11, Fig. 14 einen Näherungsfühler mit ferritischen Leitstücken, mit einem Zusatzmagneten am oszillatorfernen Ende der Leitstücke und mit einer permanentmagnetischen, in Abstand zu den Leitstücken geführten Brücke, F i g. 15 den Näherungsfühler gemäß einer BliekrichtungXVin Fig. 14, Fig. 16 einen Näherungsfühler mit permanentmagnetischen Leitstücken, mit einem permanentmagnetischen Joch am oszillatorfernen Ende der Leitstücke und mit einer permanentmagnetischen Brücke, Fig. 17 den Näherungsfühler gemäß einer Bliekrichtung XVII in F i g. 16, Fig. 18 einen Näherungsfühler mit permanentmagnetischen Leitstücken und ferritischer Brücke, Fig 19 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung XIX in Fig. 18, Fig. 20 einen Näherungsfühler mit divcrgierenden, ferritischen Leitstücken, einem permanentmagnetischen loch am oszillatorfernen Ende der Leitstücke und einer ferritischen Brücke, Fig. 21 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung XXI in F i g. 20, F i g. 22 einen Näherungsfühler mit ferritischen, sich in einer Richtung verjüngenden Leitstücken, einem ferritischen Joch und einer permanentmagnetischen Brükke, F i g. 23 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung XXIII in Fig. 22, Fig. 24 einen Näherungsfühler mit ferritischen Leitstücken, permanentmagnetischem Joch, und ferritischer Brücke mit einem um 90" gedrehten Spulenkern, F i g. 25 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung XXV in F i g. 24, F i g. 26 einen als Neigungsinesser ausgebildeten N.iherungsfühler mit halbkreisförmigen Leitstücken, Fig. 27 den Näherungsfühler gemäß einer Blickrichtung XXVII in F i g. 26, F i g. 28 einen als Winkelmesser ausgebildeten Näherungsfühler mit kreisförmigen Leitstücken und Fig. 29 den Näherungsfühler gemäß einer BlickrichtungXIXinFig.28. 13 shows an analog sensor as in FIG. 10, but with air gaps and double-T-shaped construction of the bridge, in an analogous viewing direction Fig. 11, Fig. 14 a proximity sensor with ferritic conductive pieces, with an additional magnet at the end of the conductive pieces remote from the oscillator and with a permanent magnetic, in Distance to the guide pieces guided bridge, F i g. 15 the proximity sensor according to a facing direction XV in Fig. 14, Fig. 16 a proximity sensor with permanent magnetic Conductor pieces, with a permanent magnetic yoke at the end of the conductor pieces remote from the oscillator and with a permanent magnetic bridge, FIG. 17, the proximity sensor according to a Direction XVII in FIG. 16, FIG. 18 a proximity sensor with permanent magnetic Guide pieces and ferritic bridge, FIG. 19 the proximity sensor according to a viewing direction XIX in Fig. 18, Fig. 20 a proximity sensor with diverting, ferritic guide pieces, a permanent magnetic hole at the end of the conductive pieces remote from the oscillator and one ferritic bridge, FIG. 21 shows the proximity sensor according to a viewing direction XXI in F i g. 20, FIG. 22 a proximity sensor with ferritic, unidirectional tapered guide pieces, a ferritic yoke and a permanent magnetic Bridge, Fig. 23 the proximity sensor according to a viewing direction XXIII in FIG. 22, 24 shows a proximity sensor with ferritic conductive pieces, permanent magnetic Yoke, and ferritic bridge with a coil core rotated by 90 ", Fig. 25 den Proximity sensor according to a viewing direction XXV in FIG. 24, Fig. 26 one as Inclination built-in proximity sensors with semicircular guide pieces, 27 shows the proximity sensor according to a viewing direction XXVII in FIG. 26, Fig. 28 a proximity sensor designed as a protractor with circular guide pieces and FIG. 29 shows the proximity sensor according to a viewing direction XIX in FIG. 28.

F i g. 1 zeigt eine Magnetisierungskurve 1 für einen ferromagnetischen Stoff, wobei der Einfachheit halber der Hysteresiseinfluß nicht eingezeichnet ist. was z. B. F i g. 1 shows a magnetization curve 1 for a ferromagnetic Substance, the hysteresis influence is not shown for the sake of simplicity. what z. B.

bei weichen magnetischen Stoffen angenommen werden kann, wobei aber ein weichmagnetischer Stoff für die Funktion des Näherungsfühlers nach der Erfindung nicht Voraussetzung ist. In ihrem Anfangsbercich weist die Magnetisierungskurve 1 eine lineare Kennlinie 2 auf, für den Zusammenhang zwischen der Feldstärke Hund der Induktion B. In sehr hohem Bereich von H ergibt sich eine abgeflachte Sättigungskennlinie 3, die ebenfalls einen linearen Zusammenhang zwischen Fcldstärke H und Induktion B beschreibt. Nur in dem mittleren Übergangsbereich 4 tritt eine deutlichc, kontinuierliche Veränderung der Permeabilität auf, die für eine stetige Wegmessung genutzt werden kann. Bei einem induktiven Näherungsfühler nach der Erfindung befindet sich der Oszillatormagnetkern zunächst im unteren Bereich der linearen Kennlinie 2. Erst durch das Zusatzmagnelfeld wird der Oszillatorinagnetkern auf den oder bis nahe vor den Übergangsbereich 4 vormagnetisiert.can be assumed for soft magnetic materials, but a soft magnetic material for the function of the proximity sensor according to the invention is not a requirement. In its initial range, the magnetization curve shows 1 has a linear characteristic 2, for the relationship between the field strength dog of induction B. In the very high area of H there is a flattened saturation curve 3, which also shows a linear relationship between Fcld strength H and induction B describes. Only in the central transition area 4 does a clear, continuous one occur Change in permeability, which are used for a constant path measurement can. In an inductive proximity sensor according to the invention is the Oscillator magnetic core initially in the lower area of the linear characteristic curve 2. First by the additional magnetic field, the oscillator magnet core is on or close to premagnetized in front of the transition area 4.

Grundsätzlich ist aber auch eine Anordnung denkbar, bei der die Vormagnetisicrung über einen direkt am Oszillatormagnetkern angeordneten Permanentmogncten erfolgt und das Zusatzmagnetfeld relaliv schwach ist.In principle, however, an arrangement is also conceivable in which the premagnetization takes place via a permanent magnet arranged directly on the oscillator magnet core and the additional magnetic field is relatively weak.

F i g. 2 zeigt einen Näherungsfühler 5, der eine Schwingkreisspule 6 mit einem geschlossenen Oszillatormagnetkern 7 aufweist. Der Oszillatonnagnetkern 7 besteht aus einem schalenförmigen Teil mit Mittelstutzen und einem vorderen, breiten joch 8, welches im Zentrum einen verengten, sättigungsempfindlichen Bereich 9 aufweist. An das Joch angeschlossen sind zwei ferritische oder ferromagnetische Leitstücke 10, welche über eine bewegliche Magnetflußbrücke 11 miteinander verbunden sind. Ferritische bzw. ferromagnetische Stoffe sind in Fig. 2 und den folgenden Figuren mit einem E permanentmagnetische Stoffe mit N-S-Polen gckennzeichnet. Die Brücke 11 berührt die beiden Leitstücke 10. Dic Leitstücke 10 verlaufen parallel zueinander und weisen, wie F i g. 3 zeigt, konstante Querschnitte 12 auf. F i g. 2 shows a proximity sensor 5, which is an oscillating circuit coil 6 with a closed oscillator magnetic core 7. The oscillating magnet core 7 consists of a bowl-shaped part with a central connector and a front, wide one yoke 8, which has a narrowed, saturation-sensitive area 9 in the center. Two ferritic or ferromagnetic conductive pieces are connected to the yoke 10, which are connected to one another via a movable magnetic flux bridge 11. Ferritic and ferromagnetic materials are shown in FIG. 2 and the following figures permanent magnetic materials with N-S poles are marked with an E. The bridge 11 touches the two conductive pieces 10. The conductive pieces 10 run parallel to one another and show how F i g. 3 shows constant cross-sections 12.

Selbstvcrständlich kann eines der beiden Leitstücke 10 auch durch einen Teil einer ferritischen oder fcrromagnetischen Gehäusewandung gebildet werden.Of course, one of the two guide pieces 10 can also pass through a part of a ferritic or ferromagnetic housing wall can be formed.

Bei einer Verschiebung der Brücke 11 in X-Richtung verändert sich der magnetische Fluß durch das Joch 8 des Oszillatormagnetkerns 7. Liegt diese Flußänderung im Bereich 4 der Fig. 1, wird die Induktivität des Oszillabors 6/7 und damit der auswertbare Oszillatorstrom f osc geändert. Wie in F i g. 4 gezeigt, ist der Oszillatorstrom l osc bei einer Lagc der Brücke 11 in der Nähe des Jochs 8 am geringsten und steigt bei einer Bewegung der Brücke 11 zum osziliatorfernen Ende 13 der Leitstückc 10 stetig an, d. h. am oszillatorfernen Ende 13 ist der Magnetfluß durch das Joch 8 am geringsten. When the bridge 11 is shifted in the X direction, it changes the magnetic flux through the yoke 8 of the oscillator magnetic core 7. Is this flux change in the area 4 of Fig. 1, the inductance of the oscillating laboratory 6/7 and thus the evaluable oscillator current f osc changed. As in Fig. 4 is the oscillator current I osc is lowest at a position of the bridge 11 in the vicinity of the yoke 8 and increases when the bridge 11 moves to the end 13 of the guide pieces 10 remote from the oscillator steadily on, d. H. At the end 13 remote from the oscillator, the magnetic flux is through the yoke 8 least.

F i g. 5 zeigt eine Prinzipschaltung für die Anordnung nach F i g. 2, bei der die Brücke 11 entlang der Lcitstükke 10 bewegt wird. Der M'ignetfluß durch den Oszillatormagnctkern 7 beeinflußt die Induktivitäten der Schwingkreisspule 6, welche aus einer Hauptspule 14 und einer auf dem gleichen Magnetkern 7 angeordneten Riickkopplungsspule 15 besteht. Es kann grundsätzlich jede Oszillatorschaltung. auch eine mit nur einer Spule, verwendet werden. Die Spulen 14, 15 sind mit der Oszillatorschaltung 16 verbunden, deren Ausgangssignale über den Verstärker 17 an die Auswertschaltung 18 weitergcgeben werden. Die Ausgangssignale der Auswertschaltung 18 stellen ein Maß für die jeweilige Lage der Brücke 11 dar und werden an der analogen Anzeige 19 ausgegeben. Über die Auswertschaltung 18 kann das kontinuierliche Eingangssignal auch in ein stufenförmiges Ausgangssignal oder codiertes Signal umgewandelt werden. F i g. 5 shows a basic circuit for the arrangement according to FIG. 2, in which the bridge 11 is moved along the Lcitstükke 10. The M'ignet River influenced by the oscillator magnet core 7, the inductances of the resonant circuit coil 6, which consists of a main coil 14 and one arranged on the same magnetic core 7 Feedback coil 15 is made. In principle, any oscillator circuit can be used. even one with only one coil can be used. The coils 14, 15 are with the Oscillator circuit 16 connected, the output signals of which via the amplifier 17 to the evaluation circuit 18 are passed on. The output signals of the evaluation circuit 18 represent a measure of the respective position of the bridge 11 and are based on the analog Display 19 issued. Via the evaluation circuit 18, the continuous input signal can also be converted into a stepped output signal or coded signal.

Die F i g. 6 und 7 zeigen einen Näherungsfühler 20, welcher wiederum mit derselben Schwingkreisspule 6 wie der Näherungsfühler 5 ausgerüstet ist. Die FluDleitstücke 21 bestehen aus ferritischem oder ferromagnetischem Material, die Brücke 22 ist ein Permanentmagnet. The F i g. 6 and 7 show a proximity sensor 20, which in turn is equipped with the same resonant circuit coil 6 as the proximity sensor 5. the FluDleitstück 21 consist of ferritic or ferromagnetic material that Bridge 22 is a permanent magnet.

Zwischen der Brücke 22 und den Leitstücken 21 befinden sich Luftspalte 23, die z. B. eine leichtere Beweglichkeit des Meßobjektes ermöglichen. IJm eine ausrcichende Magnetisierung des loches 8 zu erreichen, muß in diesem Fall das Magnetfeld der als Zusatzmagnet 24 ausgebildeten Brücke 22 so stark sein, daß die Fcldverluste in den Luftspalten 23 ausgeglichen werden.There are air gaps between the bridge 22 and the guide pieces 21 23, the z. B. allow easier mobility of the test object. I'm a To achieve sufficient magnetization of the hole 8, the magnetic field must in this case the bridge 22 designed as an additional magnet 24 be so strong that the Fcldverluste are compensated in the air gaps 23.

Die F i g. 8 und 9 zeigen einen Näherungsfühler 25 mit ferritischen oder ferromagnetischen Leitstücken 26, die an ihrem oszillatorfernen Ende über ein ferritisches oder ferromagnetisches Joch 27 verbunden sind, welches zweckmäßigerweise mit einem engen Luftspalt 28 versehen ist. Aufgrund des Luftspaltes ergibt sich in der Darstellung nach Fig. 1 anstelle der Kurve 1 mit dem ()bergangsbereich 4 eine Kurve 29 mit einem abgeflachten, verlängerten Übergangsbereich 30. Über die Breite des Luftspaltes 28 läßt sich dabei die Charakteristik der Kurve 29 in weiten Bereichen variieren. Dic Brücke 31 ist als Zusatzmagnet ausgebildet, wobei sich der magnetische Fluß nunmehr auf einen ersten Kreis 32, welcher das Joch 8 des Oszillatormagnetkerns 7 einschließt, und einen zweiten Kreis 33 mit dem Joch 27 aufteilt. Die quantitative Aufteilung der Kreise 32 und 33 hängt dabei von der jeweiligen Position der Brücke 31 ab. The F i g. 8 and 9 show a proximity sensor 25 with ferritic or ferromagnetic conductive pieces 26, which at their end remote from the oscillator via a ferritic or ferromagnetic yoke 27 are connected, which is expediently is provided with a narrow air gap 28. Due to the air gap results In the representation according to FIG. 1, instead of curve 1 with () transition area 4 a curve 29 with a flattened, elongated transition region 30. About the Width of the air gap 28, the characteristic of the curve 29 can be widened Areas vary. Dic bridge 31 is designed as an additional magnet, whereby the magnetic flux now on a first circuit 32, which the yoke 8 of the oscillator magnetic core 7 and a second circle 33 with the yoke 27 divides. The quantitative The division of the circles 32 and 33 depends on the respective position of the bridge 31 from.

F i g. 10 zeigt einen Näherungsfühler 34, bei dem der Oszillatormagnetkern 7 der Schwingkreisspulc 6 zwischen zwei ferritische Leilstücke 35 geschaltel ist, die ihrerseits über eine ferritische oder ferromagnetische Brücke 36 verbunden sind. Das Zusatzmagnetfeld wird durch einen Zusatzmagneten 37 gebildet, welcher am oszillatorfernen Ende der Leitstücke 35 starr angeordnet ist. Der Zusatzmagnet 37 kann dabei ein Permanentmagnel oder ein Elektromagnet sein. Der magnetische Fluß aus dem Zusatzmagneten 37 teilt sich auch in diesem Fall wieder auf zwei Kreise auf, von denen einer das Joch 8 und der andere die Brücke 36 enthält. Die Stärke der beiden Magnetflüsse richtet sich dabei wiederum nach der Position der Brücke 36. F i g. 10 shows a proximity sensor 34 in which the oscillator magnetic core 7 the resonant circuit pulc 6 is clad between two ferritic wire pieces 35, which in turn are connected via a ferritic or ferromagnetic bridge 36. The additional magnetic field is formed by an additional magnet 37, which is remote from the oscillator The end of the guide pieces 35 is rigidly arranged. The additional magnet 37 can be a Be permanent magnet or an electromagnet. The magnetic flux from the additional magnet In this case, too, 37 is again divided into two circles, one of which is the Yoke 8 and the other the bridge 36 contains. The strength of the two magnetic fluxes is in turn based on the position of the bridge 36.

Wie F i g. 11 zeigt, kann die Brücke 36 die Leitstücke 35 direkt berühren. Zwischen den Leitstücken 35 und einer ebenfalls ferritischen oder ferromagnetischen Brücke 38 können aber auch Luftspalte 39 liegen, vergl. Like F i g. 11 shows, the bridge 36 can direct the guide pieces 35 touch. Between the conductive pieces 35 and a likewise ferritic or ferromagnetic one Bridge 38 can, however, also have air gaps 39, cf.

l7ig. 12. Diesc Luftspalte 39 dürfen ailerdings nicht zu groß sein, wenn noch ein spürbarer Magnetfluß über die Brücke 38 fließen soll. Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine ferritische oder renomagnctische Brücke 40 eine Doppel-T-Form aufweist und bei der zwischen der Brücke 40 und den Leitstücken 35 I.uftspalle41 vorhanden sind.l7ig. 12. However, these air gaps 39 must not be too large, if a noticeable magnetic flux is to flow over the bridge 38. Fig. 13 shows a further embodiment in which a ferritic or renomagnctische bridge 40 has a double-T shape and in the case between the bridge 40 and the guide pieces 35 I.uftspalle41 are present.

F i g. 14 zeigt einen Näherungsfühler 42, bei dem die l,eilstückc 43 aus ferritischem oder ferromagnetischeln Material bestehen. Am oszillatorfernen Ende 44 der l.eilslücke 43 ist ein Zusitzinagnet 45 fest angeordnct. F i g. 14 shows a proximity sensor 42 in which the l, eilstückc 43 consist of ferritic or ferromagnetic material. At the remote from the oscillator At the end of 44 of the l.eilslücke 43 an additional magnet 45 is fixedly arranged.

Die Besonderheit bei dem Näherungsfühler 42 besteht darin, daß die Brücke 46 als Permancntmagnel 47 ausgebildet ist, der, wie Fig. 15 zeigt, mit einem großen Abstand A zu den Leitstücken 43 angeordnet ist. Bei geeigneter Polung des Permanentinagneten 47, d. h. bei einer Zum Zusalzmagneten 45 cntgegengesetzten Polung, kann trotz des großen Abstandes A zwischen den Leitstücken 43 und dem Pcnnanentmagneten 47 ein spürbarer Magnetfluß durch den Pcrmanentmagneten 47 umgeleitet werden, so daß es wiederum zu einer Aufteilung der Magnetflüsse kommt. Zwischen den Leitstücken 43 und der Brücke 46 kann sogar eine slrichpunktiert gezeichnete Wand 48 angeordnet werden, solange diese nicht ferritisch oder ferromagnetisch ist. Der Näherungsfühler 42 kann also auch für berührungsfreie Bewegungsinessungen durch Behälterwände oder dgl. hindurch eingesetzt werden.The specialty of the proximity sensor 42 is that the Bridge 46 is designed as a Permancntmagnel 47, which, as FIG. 15 shows, with a large distance A to the guide pieces 43 is arranged. If the polarity of the Permanent magnets 47, d. H. in the case of a polarity opposite to that of the closing magnet 45, can despite the large distance A between the guide pieces 43 and the Pcnnanentmagneten 47 a noticeable magnetic flux can be diverted through the permanent magnet 47, so that in turn there is a division of the magnetic fluxes. Between the guide pieces 43 and the bridge 46 can even be a dash-dotted wall 48 arranged as long as it is not ferritic or ferromagnetic. The proximity sensor 42 can also be used for contact-free movement measurements through container walls or Like. Be used therethrough.

Bei einem Näherungsfühler 49 nach den Fig. 16 und 17 bestehen die Leitstücke 50 aus Stabmagneten 51. Die Brücke 52 besteht aus einem Permanentmagneten. Am oszillatorfernen Ende 53 der Lcitstücke 50 ist ein Joch 54 aus permanentinagnetischem Material angeordnet. In a proximity sensor 49 according to FIGS. 16 and 17 exist Conductive pieces 50 made of bar magnets 51. The bridge 52 consists of a permanent magnet. At the end 53 of the pieces 50 remote from the oscillator, there is a yoke 54 made of permanent magnet Material arranged.

Durch die Brücke 52 werden die magnetischen Felder der Stabmagneten 51 in zwei Kreise aufgeteilt, wobei sich z. B. im Vergleich zu den Näherungsfühlern nach F i g. 8 oder F i g. 10 eine neue Charakteristik für den Zusammenhang zwischen der Position der Brücke 52 und dem magnetischen Fluß durch das Joch 8 ergibt.Through the bridge 52, the magnetic fields of the bar magnets 51 divided into two circles, with z. B. compared to the proximity sensors according to FIG. 8 or F i g. 10 a new characteristic for the relationship between the position of the bridge 52 and the magnetic flux through the yoke 8 results.

Die Fig. 18 und 19 zeigen einen Näherungsfühler 55 mit als Stabmagneten 56 ausgebildeten Leitstücken 57. 18 and 19 show a proximity sensor 55 as a bar magnet 56 formed guide pieces 57.

Die Brücke 58 besteht aus ferromagnetischem oder ferritischem Material. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 16 besitzt der Näherungsfühler 55 kein Joch am oszillatorfernen Ende 59 der Leitstücke 57. Aufgrund des hohen magnetischen Widerstandes von Luft kommt es daher weniger zu einer Aufteilung in zwei magnetischc Kreise, sondern eher zu einem Abgreifen einer magnetischen Spannung an den Stabmagneten 56,57 in Abhängigkeit von der Position der Brücke 58.The bridge 58 is made of ferromagnetic or ferritic material. In contrast to the embodiment according to FIG. 16, the proximity sensor 55 has no yoke at the end 59 of the conductive pieces 57 remote from the oscillator. Due to the high magnetic resistance air is therefore less divided into two magnetic circles, but rather to tapping a magnetic voltage on the bar magnets 56.57 depending on the position of the bridge 58.

Dic F i g. 20 und 21 zeigen einen Näherungsfühler 60, dessen ferritische oder ferromagnetische Leitstücke 61 zum oszillatorfernen Ende 62 hin divergieren. Am oszillatorfernen Ende 62 ist ein Zusatzmagnet 63 fest angeordnet; die Leitstücke 61 werden über eine ferritische oder ferromagnetische Brücke 64 miteinander verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform kommt es durch die Brücke 64 grundsätzlich zu einer Aufteilung des Magnetflusses in zwei Kreise, einmal über das Joch 8 und einmal über die Brücke 64. Bei einer Bewegung der Brücke 64 in Richtung auf das Joch 8 verkürzt sich jedoch einmal der Flußweg des linken Kreises 65, welcher über das Joch 8 läuft. Gleichzeitig wird jedoch die wirksame Länge der Brücke 64 verkürzt, so daß beide Effekte einander entgegenlaufen. Auf diese Weise lassen sich die verschiedensten Kennlinien erzeugen, wobei auch Kennlinien mit Minima oder Maxima auftreten können. Dic F i g. 20 and 21 show a proximity sensor 60, the ferritic or ferromagnetic conductive pieces 61 diverge towards the end 62 remote from the oscillator. An additional magnet 63 is fixedly arranged at the end 62 remote from the oscillator; the guide pieces 61 are connected to one another via a ferritic or ferromagnetic bridge 64. In this embodiment too, the bridge 64 basically results in a Division of the magnetic flux into two circles, once across the yoke 8 and once across the bridge 64. When the bridge 64 moves in the direction of the yoke 8, it is shortened However, once the flux path of the left circle 65, which runs over the yoke 8. At the same time, however, the effective length of the bridge 64 is shortened, so that both Effects run counter to one another. In this way, the most diverse Generate characteristics, whereby characteristics with minima or maxima can also occur.

F i g. 22 zeigt einen Naherungsfühler 65, bei dem die I,eitstückc 66 sich in Richtung auf das Joch 8 hin verjüngen. Am oszillatorfernen Ende der Leitstücke 66 befindet sich ein ferromagnetisches oder ferritisches Joch 67, welches einen Luftspalt 68 aufweisen kann. Durch einen Luftspalt 68 ergibt sich wiederum eine Charakteristik im Sinnc der Kurve 29 in F i g. 1; die Brücke 69 ist als Permanentmagnet ausgebildet. Durch den in Längsrichtung veränderlichen Querschnitt der Leitstücke 66 ändern sich die magnetischen Widerstände für die beiden Teilkreise des magnetischen Flusses nach nichtlinearen Funktionen. Diese Funktionen können so eingestellt werden, daß sie die Nichtlinearitäten des Verstärkers 17 oder der Permeabilität der Schwingkreisspule 6 ausgleichen und somit den Aufwand für die Auswertschaltung 18 verringern. F i g. 22 shows a proximity sensor 65 in which the I, eitstückc 66 taper towards the yoke 8. At the end of the guide pieces remote from the oscillator 66 is a ferromagnetic or ferritic yoke 67, which one Air gap 68 may have. An air gap 68 in turn results in a Characteristic in the sense of curve 29 in FIG. 1; the bridge 69 is a permanent magnet educated. Due to the cross-section of the guide pieces, which can be changed in the longitudinal direction 66 change the magnetic resistances for the two partial circles of the magnetic Flow according to nonlinear functions. These functions can be set so that that they the non-linearities of the amplifier 17 or the permeability of the resonant circuit coil 6 and thus reduce the effort for the evaluation circuit 18.

Die F i g. 24 und 25 zeigen einen Näherungsfühler 70, der analog zu dem Näherungsfühler 33 nach Fig. 10 aufgebaut ist. In diesem Fall ist lediglich anstelle der Schwingkreisspule 6 mit dem Oszillatormagnetkern 7 eine um 90 gedrehte Schwingkreisspule 71 mit einem geschlossenen Oszillatormagnetkern 72 zwischen Leitstücken 73 eingefügt, wodurch sich die Funktion im Vergleich zu den vorgenannten Beispielen grundsätzlich nicht ändert. Lediglich der sättigungsempfindliche Bereich 74 des Oszillatormagnetkerns 72 befindet sich nunmehr im Seitenbereich bzw. Schalenkernmantel der Schwingkreisspule 71. Die Brücke 75 ist in diesem Beispiel nicht auf, sondern zwischen den Leitstücken 73 angeordnet. The F i g. 24 and 25 show a proximity sensor 70 which is analogous is built up to the proximity sensor 33 according to FIG. In this case it is only instead of the resonant circuit coil 6 with the oscillator magnetic core 7, a 90-rotated one Resonant circuit coil 71 with a closed oscillator magnet core 72 between conductive pieces 73 inserted, whereby the function is compared to the previous examples basically does not change. Only the saturation-sensitive area 74 of the Oscillator magnetic core 72 is now located in the side area or shell core jacket the resonant circuit coil 71. The bridge 75 in this example is not on, but arranged between the guide pieces 73.

Die F i g. 26 und 27 zeigen einen Näherungsfühler 76, der als Ncigungsmesser 77 ausgebildet ist. Der Näherungsfühler 76 weist wiederum eine Schwingkreisspule 78 mit einem Oszillatormagnetkern 79 auf, welcher über ein loch 80 geschlossen ist. Das Joch 80 liegt zwischen zwei als Kreisbogen 81 ausgebildeten Leitstücken 82, welche sich über einen Winkel von etwa 1800 erstrekken. Die Brücke 83 zwischen den beiden parallelen Leitstücken 82 wird durch einen pendelförmig aufgehängten Dauermagneten 84 gebildet, welcher mit dem Meßobjekt verbunden ist. Mit dieser Anordnung können Neigungen sowohl nach Größe als auch nach Richtung erfaßt werden. The F i g. 26 and 27 show a proximity sensor 76 which is used as an inclinometer 77 is formed. The proximity sensor 76 in turn has an oscillating circuit coil 78 with an oscillator magnetic core 79, which over a hole 80 is closed. The yoke 80 lies between two formed as a circular arc 81 Guide pieces 82, which extend over an angle of approximately 1800. The bridge 83 between the two parallel guide pieces 82 is suspended by a pendulum Permanent magnet 84 is formed, which is connected to the measurement object. With this arrangement inclinations can be recorded both according to size and direction.

Die Fig. 28 und 29 zeigen einen Näherungsfühler 85, welcher als Winkelmesser 86 ausgebildet ist. Die Anordnung weist wiederum eine Schwingkreisspule 87 mit einem Oszillatormagnetkern 88 auf, welcher durch ein loch 89 geschlossen ist. Analog zur Ausführung nach den Fig.26 und 27 sind die ferromagnetischen oder ferritischen Leitstücke 90 als Kreisbögen 91 ausgebildet, welche aber nunmehr einen Winkel von fast 360" umfassen. Die pendelförmig aufgehängte Brücke 92 ist ein Dauermagnet, kann aber auch ein Elektromagnet sein. 28 and 29 show a proximity sensor 85, which as a protractor 86 is formed. The arrangement again has an oscillating circuit coil 87 with a Oscillator magnetic core 88, which is closed by a hole 89. Analogous to The embodiment according to FIGS. 26 and 27 are the ferromagnetic or ferritic conductive pieces 90 designed as circular arcs 91, but which now form an angle of almost 360 " include. The pendulum-shaped suspended bridge 92 is a permanent magnet, but can also be an electromagnet.

Die Leitstücke 90 sind an ihrem oszillatorfernen Ende 93 über ein ferritisches oder ferromagnetisches Joch 94 miteinander verbunden, das mit einem Luftspalt versehen sein kann, das aber auch völlig entfallen kann.The guide pieces 90 are at their end 93 remote from the oscillator via a ferritic or ferromagnetic yoke 94 connected to one another, with a Air gap can be provided, but this can also be completely omitted.

Die gezeigten Beispiele stellen nur einige Varianten aus der Vielzahl der Möglichkeiten dar, die sich mit induktiven Näherungsfühlern nach der Erfindung realisieren lassen. Insbesondere sind die verschiedensten Kombinationen zwischen den gezeigten Beispielen denkbar. The examples shown represent just a few of the many variants the possibilities that deal with inductive proximity sensors according to the invention can be realized. In particular, there are various combinations between the examples shown are conceivable.

Claims

Claims: 1. Inductive proximity sensor, with an HF oscillator, whose resonant circuit coil has a closed, saturation-sensitive oscillator magnet core having, the degree of saturation by bringing in or removing an additional magnetic field of the oscillator magnetic core and thus the oscillation state of the oscillating circuit can be changed and with an evaluation circuit for the oscillation state of the oscillating circuit, the fact that the oscillator magnetic core (7) is on the or up to near the transition area (4) of the linear magnetization characteristic (2) to the flattened saturation characteristic curve (3) is premagnetized that the oscillator magnetic core (7), at least with its saturation-sensitive area (9), between two magnetic flux guide pieces (10) for the additional magnetic field, which extends over the approach path to be detected (X) and that a magnetic flux bridge (11) between the two conductive pieces (10) is provided, which can be moved along the guide pieces (t0).

2. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the Conductor pieces (dB), 90) run parallel to each other.

3. Proximity sensor according to claim 1 or 2, characterized in that that the guide pieces (10) have constant cross-sections (12).

4. Proximity sensor according to Claims 1 and 2, characterized in that that the guide pieces (10) are straight.

5. Proximity sensor according to claims 1 and 2, characterized in that that the guide pieces (82, 90) are circular arcs (81, 91).

6. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the movable bridge (22) consists of an additional magnet (24).

7. Proximity sensor according to claim 6, characterized in that the Additional magnet (24) is a permanent magnet or an electromagnet.

8. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the Bridge (36) made of ferritic or ferromagnetic material.

9. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that a Additional magnet (37, 45) arranged rigidly on the end of the guide pieces (35, 43) remote from the oscillator and that the bridge (36, 48) is a ferritic or ferromagnetic body or is a permanent magnet (47).

10. Proximity sensor according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the bridge (11) touches the guide pieces (10).

11. Proximity sensor after. one or more of claims 1 to 9, characterized in that between the bridge (22, 38) and guide pieces (26, 35) one or two crevices, e.g. B. air gaps (23, 39) are provided.

12. Proximity sensor according to claim 6, characterized in that. that the two conductive pieces (26) consist of ferritic material and are remote from the oscillator The ends are connected by a ferritic yoke (27).

13. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the conducting pieces (50, 57) are each bar magnets (51, 56) and that the bridge (52, 58) consists of ferritic or ferromagnetic material.

14. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the side pieces (66) taper in one direction.

15. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the two guide pieces (61) diverge.

The invention relates to an inductive proximity sensor with a flF oscillator, whose oscillating circuit coil has a closed, saturation-sensitive Has oscillator magnetic core, wherein by introducing or removing an additional magnetic field the saturation state of the oscillator magnetic core and thus the oscillation state of the oscillation circuit can be changed, and with an evaluation circuit for the oscillation state of the oscillating circuit.

DE-OS 32 44 507 is an inductive proximity sensor with an HF oscillator known whose resonant circuit coil is a closed, saturation-sensitive Has oscillator magnetic core. An additional magnetic field is applied to the oscillating circuit coil brought up, the oscillator magnetic core is driven into saturation, whereby the oscillation state, in particular the amplitude, of the oscillating circuit changes.

The change in vibration can then be monitored via an evaluation circuit in a switching signal can be implemented.

The arrangement there is, however, only capable.

distinguish between the presence and absence of a magnetic field, thus only provides binary output signals.

The invention is based on the object of providing a generic To create inductive proximity sensors, with the distance continuously detectable are.

This object is achieved according to the invention.

that the oscillator magnetic core in the basic position until close to the Transition area from the linear magnetization curve to the flattened saturation line is premagnetized that the oscillator magnetic core, at least with its saturation-sensitive Area between two Magnetflußleitstüeken for the additional magnetic field, the extend over the approach path to be detected, and that a magnetic flux bridge is provided between the two guide pieces, which can be moved along the guide pieces is. With this arrangement, distances can be recorded, since the oscillator magnetic core in the transition area between the linear magnetization characteristic and the flattened saturation characteristic in which the permeability changes depending on the field strength.

By arranging two magnetic flux ducts for the additional magnetic field The magnetic flux can flow through the saturation sensitive area of the oscillator magnet changed so finely by a movement of the magnetic flux bridge along these conductive pieces that this transition range is left at most in the case of extreme values. The Vcl. Change in the state of vibration associated with the change in permeability of the resonant circuit can now be recorded continuously and via an evaluation circuit polarity continuously or gradually assigned to a corresponding change in route will.