DE4233325B4

DE4233325B4 - Inductive proximity switch

Info

Publication number: DE4233325B4
Application number: DE4233325A
Authority: DE
Inventors: Meinrad Dipl.-Ing. Sauter; Reiner Dipl.-Phys. Dr. Claußen; Albert Dipl.-Phys. Dr. Wölfle; Jean-Luc Dipl.-Ing. Lamarche
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2012-10-06
Also published as: DE4233325A1

Abstract

Induktiver Näherungsschalter mit einer mindestens eine Sensorspule und einen Ferritkern aufweisenden Sensorinduktivität, wobei der Ferritkern Uförmig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der aktiven Fläche abgewandten Seite des Ferritkerns (4) eine Vorbedämpfung (10) vorgesehen ist und der Vorbedämpfungsabstand (A_D) gleich oder etwas größer ist als es der Stegdicke (D) des U-Steges (5) des Ferritkerns (4) entspricht.Inductive proximity switch with at least one sensor coil and a ferrite core having sensor inductance, wherein the ferrite core is U-shaped, characterized in that on the side facing away from the active surface of the ferrite core (4) a pre-damping (10) is provided and the pre-damping distance (A _D ) is equal to or slightly larger than it corresponds to the web thickness (D) of the U-web (5) of the ferrite core (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit einer mindestens eine Sensorspule und einen Ferritkern aufweisenden Sensorinduktivität, wobei der Ferritkern U-förmig ausgeführt ist.The The invention relates to an inductive proximity switch with at least one a sensor coil and a ferrite core having sensor inductance, wherein the ferrite core is U-shaped accomplished is.

Induktive Näherungsschalter, also elektronische Schaltgeräte, sind kontaktlos ausgeführt und werden seit mehr als zwanzig Jahren in zunehmendem Maße anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, verwendet, insbesondere in elektrischen bzw. elektronischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen. Mit Näherungsschaltern, also auch mit induktiven Näherungsschaltern, wird induziert, ob sich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Näherungsschalter sensitiv ist, dem Näherungsschalter hinreichend weit genähert hat. Hat sich nämlich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Näherungsschalter sensitiv ist, dem Näherungsschalter hinreichend weit genähert, so steuert ein einen wesentlichen Bestandteil des Näherungsschalters bildender Anwesenheitsindikator einen elektronischen Schalter um; bei einem als Schließer ausgeführten Näherungsschalter wird der nichtleitende elektronische Schalter nunmehr leitend, während bei einem als Öffner ausgeführten Schaltgerät der leitende elektronische Schalter nunmehr sperrt.inductive Proximity switch, ie electronic switching devices, are contactless and are being increasingly used for more than twenty years of electrical, mechanically operated Switchgear, the contact carried out are used, in particular in electrical or electronic measuring, Control and regulating circuits. With proximity switches, So also with inductive proximity switches, is induced, whether an influencing element for which the corresponding proximity switches sensitive, the proximity switch is sufficient approached far Has. Has, in fact an influencing element, for that the corresponding proximity switch sensitive, the proximity switch Approached sufficiently far, so one controls an integral part of the proximity switch forming presence indicator, an electronic switch; at one as normally open executed proximity switch the non-conductive electronic switch is now conductive, while at a as an opener executed switchgear the conductive electronic switch now locks.

Funktionsnotwendiger Bestandteil induktiver Näherungsschalter ist jeweils mindestens eine Sensorinduktivität, die in der Regel mindestens eine Sensorspule und einen Ferritkern aufweist. Dabei kann die Sensorinduktivität zusammen mit einer Schwingkreiskapazität einen Schwingkreis bilden, der seinerseits Bestandteil eines Oszillators sein kann. Zwingend notwendig für einen induktiven Näherungsschalter ist jedoch nicht, daß die Sensorinduktivität zusammen mit einer Schwingkreiskapazität einen Schwingkreis bildet.function Necessary Component of inductive proximity switch is at least one sensor inductance, which is usually at least a sensor coil and a ferrite core. The sensor inductance can be combined with a resonant circuit capacity form a resonant circuit, which in turn is part of an oscillator can be. Mandatory for an inductive proximity switch is not that the Sensor inductance together with a resonant circuit capacity forms a resonant circuit.

Bei induktiven Näherungsschaltern fließt, wodurch auch immer veranlaßt, in der Sensorspule der Sensorinduktivität ein Wechselstrom, zumeist mit einer Frequenz in der Größenordnung von etwa 200 kHz. Der in der Sensorspule fließende Wechselstrom baut im Umfeld der Sensorspule ein elektromagnetisches Wechselfeld auf. Wird in das elektromagnetische Wechselfeld der Sensorspule ein elektrisch leitendes Beeinflus sungselement, zumeist eine Metallfahne, eingebracht, so werden – gemäß dem Induktionsgesetz – in dem elektrisch leitenden Beeinflussungselement Wirbelströme induziert. Es wird also dem Stromkreis, zu dem die Sensorspule gehört, elektrische Energie entzogen; der Stromkreis, zu dem die Sensorspule gehört, wird bedämpft.at inductive proximity switches flows, causing always, in the sensor coil of the sensor inductance an alternating current, usually with a frequency of the order of magnitude of about 200 kHz. The flowing in the sensor coil AC builds in Surrounding the sensor coil on an electromagnetic alternating field. Is in the electromagnetic alternating field of the sensor coil an electric conductive influencing element, usually a metal flag, introduced, Thus - according to the law of induction - in the electrically conductive influencing element induced eddy currents. So it is the circuit to which the sensor coil belongs, electrical Deprived of energy; the circuit to which the sensor coil belongs becomes damped.

Häufig wird bei induktiven Näherungsschaltern die Forderung gestellt, daß bei vorgegebenen äußeren Abmessungen ein möglichst hoher Ansprechabstand erreichbar ist (vgl. die Literaturstelle "Elektronik Informationen", Nr. 2, 1992, Seiten 66/67). Bei den meisten induktiven Näherungsschaltern ist der Ferritkern der Sensorinduktivität schalenförmig ausgeführt. Allgemein geht man davon aus, daß der maximal ausnutzbar erreichbare Ansprechabstand dem Durchmesser des schalenförmig ausgeführten Ferritkerns der Sensorinduktivität entspricht. Dabei ist vielfach versucht worden, zu einem noch etwas größeren Ansprechabstand zu kommen (vgl. die DE-PSen 28 27 951 und 31 45 132 sowie die Literaturstelle "Elektronik Informationen", aaO).Frequently inductive proximity switches make the claim that the maximum possible response distance is achievable given given external dimensions (cf the literature reference "Elektronik Informations", No. 2, 1992, pages 66/67). In most inductive proximity switches, the ferrite core of the sensor inductance is cupped. In general, it is assumed that the maximum usable achievable response distance corresponds to the diameter of the shell-shaped ferrite core of the sensor inductance. It has been tried many times to come to a slightly larger response distance (see DE-PS 28 27 951 and 31 45 132 and the reference "Elektronik Informations", op. cit.).

Aus der DE 35 05 765 C2 ist ein induktiver Näherungsschalter bekannt, bei dem der Ferritkern der Sensorinduktivität U-förmig ausgeführt ist. Dadurch ergibt sich für die Ausbreitung des elektromagnetischen Wechselfeldes aus der aktiven Fläche der Sensorinduktivität heraus gegenüber einer Sensorinduktivität mit einem schalenförmigen Ferritkern – bei würfelförmiger Ausführung – eine um etwa den Faktor 2 größere Basisbreite. Das ist die wesentliche Voraussetzung für das Erreichen eines größeren Ansprechabstandes.From the DE 35 05 765 C2 an inductive proximity switch is known in which the ferrite core of the sensor inductance is U-shaped. This results in the propagation of the alternating electromagnetic field from the active surface of the sensor inductance out against a sensor inductance with a shell-shaped ferrite core - in cube-shaped design - a larger by about a factor of 2 base width. This is the essential prerequisite for achieving a longer response distance.

Aus der DE 31 45 132 C1 ist ein anderer induktiver Näherungsschalter bekannt, dessen Ferritkern schalenförmig bzw. topfförmig ausgeführt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem Ferritkern etwa einen W-Querschnitt aufweist, ist der Kern bodenseitig mit einer allseits vorstehenden metallischen Abschirmplatte versehen, die magnetische Streuverluste reduziert.From the DE 31 45 132 C1 Another inductive proximity switch is known whose ferrite core is designed shell-shaped or cup-shaped. In an embodiment in which the ferrite core has approximately a W cross-section, the core is provided on the bottom side with a metal shield plate projecting on all sides, which reduces magnetic leakage losses.

Es ist nun erkannt worden, daß der induktive Näherungsschalter, von dem die Erfindung ausgeht, der einen U-förmigen Ferritkern aufweist, also einen relativ großen Ansprechabstand hat, relativ empfindlich ist gegen eine rückwärtige Beeinflussung.It has now been recognized that the Inductive proximity switches, from which the invention proceeds, which has a U-shaped ferrite core, So a relatively large Response distance has, is relatively sensitive to a backward influence.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Näherungsschalter anzugeben, bei dem die rückwärtige Beeinflussungsempfindlichkeit reduziert ist.Of the The invention is based on the object, an inductive proximity switch indicate that the rear influence sensitivity is reduced.

Der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß auf der der aktiven Fläche abgewandten Seite des Ferritkerns eine Vorbedämpfung vorgesehen ist und der Vorbedämpfungsabstand gleich oder etwas größer ist als es der Stegdicke des U-Steges des Ferritkerns entspricht.Of the inductive according to the invention Proximity switch, in which the above-mentioned problem is solved, is now and first essentially characterized in that facing away from the active surface Side of the ferrite core is provided a pre-damping and the Vorbedämpfungsabstand equal or slightly larger as it corresponds to the web thickness of the U-web of the ferrite core.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Vorbedämpfung eine dünnes Kupferblech bzw. eine Kupferfolie vorgesehen ist.Especially It is advantageous if as a pre-damping a thin copper sheet or a copper foil is provided.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigtIn detail, there are different possibilities Possibilities to design and further develop the inductive proximity switch according to the invention. Reference is made on the one hand to the claims subordinate to claim 1, on the other hand to the following description of an illustrated embodiment. In the drawing shows

1 einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Sensorinduktivität eines erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalters und 1 a section through a preferred embodiment of a sensor inductance of an inductive proximity switch according to the invention and

2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Sensorinduktivität. 2 a top view of the in 1 illustrated sensor inductance.

Die 1 und 2 zeigen die Sensorinduktivität 1 eines im übrigen nicht dargestellten induktiven Näherungsschalters, wobei die Sensorinduktivität 1 zwei Sensorspulen 2, 3 und einen Ferritkern 4 aufweist. Aus der Zusammenschau der 1 und 2 ist zu erkennen, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel der Ferritkern 4 eine – zumindest annähernd – quadratische Grundfläche hat.The 1 and 2 show the sensor inductance 1 an otherwise not shown inductive proximity switch, wherein the sensor inductance 1 two sensor coils 2 . 3 and a ferrite core 4 having. From the synopsis of 1 and 2 It can be seen that in the illustrated embodiment, the ferrite core 4 has a - at least approximately - square base.

Im übrigen gilt für das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel, daß der U-Steg 5 des Ferritkerns 4 eine relativ geringe Stegdicke D hat und die U-Schenkel 6, 7 des Ferritkerns 4 eine relativ große Schenkellänge L_Sch haben. Vorzugsweise liegt die Stegdicke D des U-Steges 5 des Ferritkernes 4 bei ca. 20 bis 40% der Steglänge L_St und die Schenkellänge L_Sch der U-Schenkel 6, 7 des Ferritkerns 4 bei ca. 70 bis 80% der Kernbreite B.Moreover, for the embodiment shown in the figures that the U-web 5 of the ferrite core 4 has a relatively small web thickness D and the U-legs 6 . 7 of the ferrite core 4 have a relatively large leg length L _Sch . Preferably, the web thickness D of the U-web lies 5 of the ferrite core 4 at about 20 to 40% of the web length L _St and the leg length L _Sch the U-leg 6 . 7 of the ferrite core 4 at about 70 to 80% of the core width B.

Konkret gelten für das dargestellte Ausführungsbeispiel folgende Abmessungen:

a) Kernbreite B des mit quadratischer Grundfläche ausgeführten Ferritkerns 4 = knapp 40 mm,
b) Stegdicke D des U-Steges 5 des Ferritkerns 4 = 5 mm,
c) Steglänge L_St des U-Steges 5 des Ferritkerns 4 = 30 mm,
d) Schenkellänge L_Sch der U-Schenkel 6, 7 des Ferritkerns 4 = 25 mm.

Specifically, the following dimensions apply to the illustrated embodiment:

a) Core width B of the quadratic surface ferrite core 4 = just under 40 mm,
b) web thickness D of the U-web 5 of the ferrite core 4 = 5 mm,
c) web length L _{St of} the U-web 5 of the ferrite core 4 = 30 mm,
d) leg length L _Sch the U-leg 6 . 7 of the ferrite core 4 = 25 mm.

Grundsätzlich bestünde zwar die Möglichkeit, die Sensorinduktivität des erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalters mit einer Sensorspule auszuführen und die Sensorspule auf dem U-Steg des Ferritkerns anzuordnen. Vorzugsweise sind jedoch, wie bereits ausgeführt, zwei Sensorspulen 2, 3 vorgesehen und die Sensorspulen 2, 3 auf den U-Schenkeln 6, 7 des Ferritkerns 4 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die seitliche und die rückwärtige Beeinflussungsempfindlichkeit geringer als bei einer Ausführungsform, bei der nur eine Sensorspule vorgesehen und auf dem U-Steg des Ferritkerns angeordnet ist.In principle, it would be possible to carry out the sensor inductance of the inductive proximity switch according to the invention with a sensor coil and to arrange the sensor coil on the U-web of the ferrite core. Preferably, however, as already stated, two sensor coils 2 . 3 provided and the sensor coils 2 . 3 on the U-thighs 6 . 7 of the ferrite core 4 arranged. In this embodiment, the lateral and the rearward influencing sensitivity are lower than in an embodiment in which only one sensor coil is provided and arranged on the U-web of the ferrite core.

Im übrigen zeigt die 1, daß im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Sensorspulen 2, 3 einlagig ausgeführt sind und zwischen den Sensorspulen 2, 3 und dem U-Steg 5 des Ferritkerns 4 ein spulenfreier Schenkelteil 8, 9 verwirklicht ist. Dadurch, daß zwischen den Sensorspulen 2, 3 und dem U-Steg 5 des Ferritkerns 4 jeweils ein spulenfreier Schenkelteil 8, 9, der bei ca. 20 bis 50% der Schenkellänge LSch liegt, verwirklicht ist, ist die rückwärtige Beeinflussungsempfindlichkeit der Sensorinduktivität 1 reduziert.Otherwise, the shows 1 in that in the illustrated preferred embodiment the sensor coils 2 . 3 are single-layered and between the sensor coils 2 . 3 and the subway 5 of the ferrite core 4 a coil-free leg part 8th . 9 is realized. The fact that between the sensor coils 2 . 3 and the subway 5 of the ferrite core 4 in each case a coil-free leg part 8th . 9 , which is about 20 to 50% of the leg length LSch, is the backward influence sensitivity of the sensor inductance 1 reduced.

Erfindungsgemäß ist auf der der aktiven Fläche abgewandten Seite des Ferritkerns 4 eine Vorbedämpfung 10 – in Form eines dünnen Kupferbleches bzw. einer Kupferfolie – vorgesehen, wobei der Vorbedämpfungsabstand A_D zwischen dem Ferritkern 4 und der Vorbedämpfung 10 relativ groß ist, im dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 7 mm beträgt und damit etwas größer ist als es der Stegdicke D des U-Steges 5 des Ferritkerns 4 entspricht.According to the invention, the side facing away from the active surface of the ferrite core 4 a pre-damping 10 - Provided in the form of a thin copper sheet or a copper foil -, wherein the Vorbedämpfungsabstand A _D between the ferrite core 4 and the pre-damping 10 is relatively large, in the illustrated embodiment is about 7 mm and thus slightly larger than the web thickness D of the U-web 5 of the ferrite core 4 equivalent.

Claims

Inductive proximity switch with at least one sensor coil and a ferrite core having sensor inductance, wherein the ferrite core is U-shaped, characterized in that on the active surface facing away from the side of the ferrite core ( 4 ) a pre-damping ( 10 ) is provided and the Vorabsämpfungsabstand (A _D ) is equal to or slightly greater than the web thickness (D) of the U-web ( 5 ) of the ferrite core ( 4 ) corresponds.

Inductive proximity switch according to claim 1, characterized in that as pre-damping ( 10 ) is provided a thin copper sheet or a copper foil.

Inductive proximity switch according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the ferrite core ( 4 ) has an - at least approximately square base area.

Inductive proximity switch according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the U-web ( 5 ) of the ferrite core ( 4 ) has a relatively small web thickness (D).

Inductive proximity switch according to claim 4, characterized in that the web thickness (D) of the U-web ( 5 ) of the ferrite core ( 4 ) is about 20 to 40% of the web length (L _St ).

Inductive proximity switch according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the U-legs ( 6 . 7 ) of the ferrite core ( 4 ) have a relatively large leg length (L _Sch ).

Inductive proximity switch according to claim 6, characterized in that the leg length (L _Sch ) of the U-legs ( 6 . 7 ) of the ferrite core ( 4 ) is about 70 to 80% of the core width (B).

Inductive proximity switch according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the sensor coil on the U-web the ferrite core is arranged.

Inductive proximity switch according to one of Claims 1 to 8, characterized in that two sensor coils ( 2 . 3 ) and the sensor coils ( 2 . 3 ) on the U-thighs ( 6 . 7 ) of the ferrite core ( 4 ) are arranged.

Inductive proximity switch according to Claim 9, characterized in that the sensor coils ( 2 . 3 ) field-enhancing - in series or parallel - are connected.

Inductive proximity switch according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the sensor coil or the sensor coils ( 2 . 3 ) is executed in one layer or are.

Inductive proximity switch according to one of claims 9 to 11, characterized in that between the sensor coils ( 2 . 3 ) and the underground bridge ( 5 ) of the ferrite core ( 4 ) a coil-free leg part ( 8th . 9 ) is realized.

Inductive proximity switch according to claim 12, characterized in that the coil-free leg part ( 8th . 9 ) of the ferrite core ( 4 ) is about 20 to 50% of the leg length (L _Sch ).