DE8402843U1

DE8402843U1 - Induktiver sensor fuer einen naeherungsschalter

Info

Publication number: DE8402843U1
Application number: DE19848402843
Authority: DE
Original assignee: Hoogovens Groep BV
Current assignee: Tata Steel Ijmuiden BV
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1984-06-20
Also published as: NL8300469A

Description

Hoogovens Groep BV, NL - CA 197p Ijmuiden / Induktiver Sensor für einen Näherungsscha I tee

Die Erfindung betrifft einen induktiven Sensor für einen Näherungsschalter mit einem Gehäuse, in dessen Kopfende eine Detektorspule untergebracht ist, die in Reihe mit einem Impedanzelement mit negativem Temperaturkoeffizienten geschaltet ist, das zumindest teilweise nahe bei der Detektorspule angeordnet ist, wobei der Hohlraum im Gehäuse mit einem

Epoxidharz ausgefüllt ist.

Ein solcher Sensor ist in der DE-OS 18 15 677 beschrieben. Er weist ein Gehäuse auf, das aus einem länglichen Rohr mit einem flachseitigen Kopfende besteht. Das Kopfende wird von einem Nylon-Formkörper gebildet, der innenseitig eine Ringnut aufweist, in der die Detektorspule aufgewickelt ist. Der Nylon-Formkörper hat einen nach innen gerichteten Ansatz, in den eine Sackbohrung hineinreicht.

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In Reihe zu der DetektorspuLe ist ein Impedanzelement geschaltet, das aus einem Widerstand und einem parallel zu diesem geschaltetem Heißleiter (Thermistor) mit negativem Temperaturkoeffi2ienten besteht. Der Heißleiter ist innerhalb der Sackbohrung im Ansat2 des Nylon-Formkörpers angeordnet» Der freie Raum im Inneren des Sensors ist mit einer Vergußmasse/ beispielsweise Epoxidharz, ausgefüllt.

Durch die Anordnung des Heißleiters wird versucht,

die Widerstandserhöhung in der Detektorspule infolge von Temperaturerhöhungen zu kompensieren, und zwar möglichst in der Weise, daß die Gesamt impedanz der DetektorspuIe und des Impedanzelementes im wesentliehen temperaturunabhängig ist und damit die Empfindlichkeit des Sensors auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt. Dieses Ziel wird mit dem vorbekannten Sensor jedoch nur unvollkommen erreicht, da der Heißleiter gegenüber der Detektorspule zurückversetzt und zudem noch durch eine dicke Schicht Nylon-Material abgeschirmt ist. Aufgrund dessen ist er nicht den gleichen Temperaturen wie die Detektorspule ausgesetzt. Außerdem erreichen den Heißleiter Temperaturänderungen im Vergleich zur Detektorspule nur mit einer erheblichen Verzögerung, so daß die Empfindlichkeit des Sensors bei wechselnden Temperaturen schwankt.

Davon abgesehen sind Heißleiter nicht in der Lage, eine volle Kompensation der Widerstandserhöhung der Detektorspule über einen größeren Temperaturbereich si cherzustellen.

Im übrigen ist der Einbau des Nylon-Formkörpers in das - wohl aus anderem Material bestehende - Rohr

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nicht sehr sicher, da die Haftung zwischen Rohr und Ny lon-Formkörper nicht besonders gut ist und zudem durch unterschiedliches Temperaturverhalten der beiden Materialien beeinträchtigt werden kann. 5

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Näherungsschalter der eingangs genannten Art hinsichtlich des Sensors so zu gestalten, daß mit einfachen Mitteln eine möglichst vollständige Kortipensation der Widerstandserhöhung der Detektorspule bei Temperaturerhöhung über einen breiten Temperatur* bereich erzielt wird und daß das Gehäuse diesen höheren Temperaturen auch standhalten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Impedanzelement in einem von der Detektorspule umgebenen Hohlraum in deren Ebene angeordnet ist und das Gehäuse aus einem höchhitzebeständigen Kunststoff besteht.

Aufgrund der Tatsache, daß das Impedanzelement auf gleicher Höhe mit der Detektorspule liegt, wird es in gleichem Maße wie diese von der Temperatur beaufschlagt. Außerdem wirken sich Temperaturänderungen ohne zeitliche Verzögerung in gleicher Weise auf die Detektorspule und das Impedanzelement aus. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des Sensors bei Temperaturänderungen oder -Schwankungen gleichgehalten werden.

Da für das Gehäuse nur ein Werkstoff, nämlich ein hochhitzebeständiger Kunststoff, Verwendung findet, sind gute Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit gegeben. Als Werkstoff kommt insbesondere Polytetraf luoräthylen - im folgenden PTFE abgekürzt - infrage, da es

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sich durch sehr hohe Hitzebeständigkeit auszeichnet.

Nach der Erfindung ist desweiteren vorgesehen, daß das Gehäuse auf seiner Innenseite Vorsprünge aufweist, die durch Einprägen einer schraubenförmigen Nut gebildet sein können. Diese Vorsprünge geben dem eingefüllten Epoxidharz außerordentlich guten Halt, was ohne solche Vorsprünge problematisch wäre.

ο Das Impedanzelement sollte zusätzlich noch mit einer Schicht aus PTFE umhüllt sein, um eine noch bessere Anpassung der thermischen Bedingungen an die der Detektorspule zu erreichen.

Das Impedanzelement sollte vorzugsweise als ein Kohle* widerstand ausgebildet sein. Mit einem solchen Kohlewiderstand ist über einen sehr weiten Temperaturbereich von -25⁰C bis 3oo°C eine ideale Kompensation der Widerstandsänderung der Detektor spule erreichbar. Als zusätzliche Maßnahme empfiehlt sich noch, daß der Draht der Detektorspu Ie mit einer Lackiso letion auf der Basis von modifizierten Polyesterimiden versehen ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispie Is näher veranschaulicht. Sie zeigt einen Sensor 1 eines Näherungsschalters.

Der Sensor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das ganz aus PTFE besteht. Es weist eine flache Kopfwandung 3 und einen zylindrischen Mantel 4 auf. Der Außendurchmesser beträgt 35 mm, der Innendurchmesser 3o mm und die Länge außenseitig 78 mm und innenseitig 75 mm.

In das Gehäuse 2 ist eine Detektorspule 5 derart angeordnet, daß sie an der Innenseite der Kopfwandung

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anliegt. Sie besteht aus 25o Windungen eines o,355 mm dicken Drahtes, der mit einer LackisoLierung auf Basis modifizierter PoLyesterimiden versehen ist. Diese LackisoLation hat hervorragende thermische Eigenschaften, so daß der Draht dauernden hohen Temperaturen standhalten kann. Die Drahtlänge beträgt ca. 18 m bei einem Innendurchmesser der Detektorspule 5 von 2o mm, einem Außendurchmesser von 3o mm und einer Höhe von 1o mm.

Von der Detektorspule 5 umgeben ist ein Kohlewiderstand 7, der mit der Detektorspule 5 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Sein Widerstand beträgt 56 Ohm

bei 2o°C.

Bei einer Temperaturerhöhung verringert sich sein Widerstand in dem Maße, wie sich der Widerstand der Detektorspule 5 erhöht, so daß die Gesamtimpedanz von DetektorspuIe 5 und Kohlewiderstand 7 über einen Temperaturbereich von -2o°C bis +3oo°C gleichbleibt. Zusätzlich ist der Kohlewiderstand 7 mit einer PTFE-C Schicht umhül It.

Das Gehäuse 2 ist praktisch vollständig mit einer Epoxid-Harzmasse 8 gefüllt, die bis +3oo°C temperaturbeständig ist. Sie haftet sehr gut an Kunststoff. Zusätzlich ist die Innenseite des Mantels 4 mit einer schraubenförmigen Nut 9 versehen, so daß diese Innenseite entsprechende Vorsprünge 1o aufweist, die in das Material der Epoxid-Harzmasse 8 hineinragen und so für eine feste Verbindung von Epoxid-Harzmasse 8 und Gehäuse 2 sorgen. Die Epxod-Harzmasse 8 garantiert einen ausgezeichneten Schutz gegen Korrosion, chemisehe Einflüsse und hohe Umgebungstemperaturen.

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Der Kohlewiderstand 7 und die DetektorspuLe 5 sind an zwei Leiter 11, 12 angeschlossen, die durch die Epoxi d—Ha rztrsasse 8 hindurchgehen. Sie münden in ein hier nicht mehr dargestelltes zweiadriges, hitzebeständiges Teflon-Kabel mit Abschirmung, das über eine längere Strecke bis zu 4o m mit einem Oszillator und einem daran anschließenden Schaltrelais verbunden ist. Der Aufbau eines solchen Oszillators und eines Schaltrelais sind im Stand der Technik allgemein bekannt, so daß auf deren nähere Beschreibung verzichtet werden kann.

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Trotz des ziemlich geringen Güte-Fakt ο rs (-5-) der

Reihenschaltung von Spule 5 und Kohlewiderstand 7 kann man den Oszillator des Näherungsschalters mit Niederfrequenz betreiben. Der räumlich getrennt angeordnete Oszillator arbeitet dabei sehr stabil, d.h. Amplitude und Frequenz schwanken kaum. Beim Annähern eines magnetisi erbaren Gegenstandes auf einen bestimmten Abstand an der Seite der Kopfwandung 3 stoppt der Oszillator und schaltet das Relais. Beim Entfernen des Gegenstandes beginnt der Oszi I lator-wieder zu oszillieren und schaltet das Relais zurück.

Claims

Ansprüche:

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Induktivir Sensor für einen Näherungsschalter mit einem Gehäuse, in dessen Kopfende eine Detektorspu-Le untergebracht ist, die in Reihe mit einem Impedanzelement mit negativem Temperaturkoeffizienten geschaltet ist, das zumindest teilweise nahe bei der Detektorspule angeordnet ist, wobei der Hohlraum im Gehäuse mit einem Epoxidharz ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (7) in einem von der Detektorspule (5) umgebenen Hohlraum (6) in deren Ebene angeordnet ist und das Gehäuse (2) aus einem hochhitzebeständigem Kunststoff besteht.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus PTFE besteht.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) auf seiner Innenseite Vor-

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-Z-sprünge do) aufweist.
4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (1o) durch Einprägen einer schraubenförmigen Nut (9) gebildet sind.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ImpedanzeLement (7) mit einer Schicht aus PTFE umhüllt ist.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement als ein Kohlewiderstand (7) ausgebildet ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht der Detektorspu Ie (5) mit einer Lackisolation auf der Basis von modifizierten Po lyesterimi den versehen ist.