ES2297359T3 - Sensor de proximidad inductivo. - Google Patents
Sensor de proximidad inductivo. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2297359T3 ES2297359T3 ES04360032T ES04360032T ES2297359T3 ES 2297359 T3 ES2297359 T3 ES 2297359T3 ES 04360032 T ES04360032 T ES 04360032T ES 04360032 T ES04360032 T ES 04360032T ES 2297359 T3 ES2297359 T3 ES 2297359T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- coil
- capacitor
- inductance
- circuit
- state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/952—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
- H03K17/9537—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Un sensor (D) de proximidad inductivo, que comprende: ¿ una bobina inductiva (L) que define un plano de trabajo frontal del sensor (D) y asociado con una placa de recubrimiento o una parte plana del armazón del mencionado sensor, estando hecha la mencionada placa o parte de un metal no magnético con una baja conductividad eléctrica, y estando dispuesta la mencionada placa o parte perpendicular al eje de la bobina y paralela a su plano de trabajo frontal, y formando así una parte del circuito magnético equivalente; ¿ medios (C, S) para suministrar repetidamente corriente a la bobina o inductancia; ¿ medios (SP) para procesar señales que correspondan a los voltajes (V) inducidos en la mencionada bobina o inductancia (L) al ser alimentada, estando influenciados los mencionados voltajes inducidos V) por la presencia de objeto o cuerpos (B) dentro de una zona de detección, dependiendo de su distancia y de su material(es) constituyente(s), y en donde la mencionada bobina o inductancia (L) es parte de un circuito LC en paralelo; el sensor está caracterizado porque los mencionados medios de alimentación comprenden básicamente un condensador (C) del circuito LC, y porque el circuito LC es conmutado repetidamente entre dos estados, es decir, un primer estado en el cual la bobina o inductancia (L) está desconectada del condensador (C) y en donde el mencionado condensador (C) está cargado, y un segundo estado en el cual la bobina o inductancia (L) está conectada al condensador, y en donde el mencionado condensador (C) se descarga a través de la mencionada bobina o inductancia (L), permitiendo que el circuito LC pueda oscilar libremente dentro del mencionado segundo estado, y hasta el siguiente cambio de estado y de los parámetros reales del circuito, y por tanto modificándose la señal de voltaje de oscilación debido a los objetos y/o cuerpos (B) situados dentro de la zona de detección, y porque la medida del voltaje de la amplitud de la señal de oscilación se realiza en un cierto punto predefinido de la mencionada señal de voltaje después de cada conmutación, desde el primer hasta el segundo estado, y calculándose el resultado de la mencionada medida en relación con las medidas de referencia, con el fin de calcular la distancia hasta el plano de trabajo frontal que forma la superficie o extremo activo del sensor D, la naturaleza de los materiales constituyentes, y/o un valor indicativo de la masa de los objetos o cuerpos (B) situados dentro de la zona de detección.
Description
Sensor de proximidad inductivo.
La presente invención está relacionada con el
campo de la detección electromagnética, en particular con el
entorno industrial, y está relacionada en particular con un sensor o
conmutador de proximidad inductivo.
Más específicamente, la presente invención está
relacionada con un sensor inductivo del tipo que comprende:
- \bullet
- una bobina inductiva que define un plano de trabajo frontal del sensor, y asociado con una placa de recubrimiento o una parte plana de un armazón, en la que la mencionada placa o parte está hecha con un material no magnético con una baja conductividad eléctrica, en donde la mencionada placa o parte está dispuesta perpendicularmente sobre el eje de la bobina y paralelamente a su plano de trabajo frontal,
- \bullet
- medios para suministrar señales que se correspondan con los voltajes inducidos en la mencionada bobina o inductancia al ser alimentada, estando influenciados los mencionados voltajes inducidos por la presencia de objetos o cuerpos dentro de una zona dada de detección, dependiendo de su distancia y de sus materiales constituyentes, y en donde la mencionada bobina o inductancia es parte de un circuito LC.
Son conocidos ya los conmutadores de proximidad
inductivos que utilizan un circuito resonante. Las características
principales de este tipo de sensores son las expuestas a
continuación.
Cuando no existe ningún objeto metálico cerca
del sensor (en la zona de detección del sensor), el circuito de
medida compuesto de un oscilador trabajando en las condiciones de
resonancia, oscilará a su máxima amplitud. Al acercarse un objeto
metálico a la parte activa del conmutador, generará pérdidas por las
corrientes de Foucault inducidas en el mencionado objeto, y por
tanto disminuirá la amplitud de la resonancia.
Por la comparación de esta amplitud reducida con
un valor de referencia, será posible detectar la presencia de
objetos metálicos.
Un ejemplo de un sensor del tipo descrito
anteriormente es el expuesto en el documento
US-A-4893076.
El principal inconveniente del sensor propuesto
en el mencionado documento anterior reside en la necesidad de un
oscilador de alta calidad, para proporcionar un sensor que incorpore
un umbral relativamente bajo. Esta solución no puede utilizarse con
los detectores de armazones totalmente metálicos, ya que en estos
casos la calidad del oscilador disminuiría intensamente (debido a
la absorción de energía adicional en la parte de la cara
metálica).
El fenómeno se ilustra mediante la comparación
de las figuras 7A y 7B de los dibujos adjuntos, los cuales muestran
los oscilogramas del voltaje para dos circuitos LC idénticos con
bobinas idénticas. La única diferencia entre los dispositivo que
proporcionan las señales mostradas en estas figuras, es la presencia
de una placa no magnética de acero inoxidable adicional (de 1 mm de
grosor), que proporciona la señal de la figura 7B, estando situada
la mencionada placa sobre la bobina del circuito LC del mencionado
dispositivo.
Así pues, se puede reconocer claramente que la
placa de acero inoxidable modifica no solo la calidad del oscilador,
sino también la frecuencia de las oscilaciones de la señal. Esta
parte de metal por tanto tiene que ser tratada no solo como una
parte mecánica o física del sensor, sino también como una parte
esencial de los componentes eléctricos que forman el circuito
oscilante, influenciando de forma notable la placa sobre la calidad
y la frecuencia del oscilador.
Se conoce otro tipo de conmutador de proximidad
inductivo a partir de la memoria técnica de la patente
EP-A-0492029. En este conmutador de
proximidad, una bobina está alimentada directamente con impulsos de
corriente de transmisión periódica. La señal efectiva se obtiene
mediante un circuito electrónico adecuado, el cual responde al
voltaje recibido inducido en la mencionada bobina, por la
disminución de la corriente que previamente circula en el cuerpo
detectado, debido l voltaje inducido por el impulso de la corriente
de transmisión.
En una realización del conmutador de proximidad
que se conoce a partir del documento
EP-A-0492029, el voltaje antes
mencionado inducido en la bobina se integra a través de una ventana
de tiempo relativamente corto, con el fin de suavizar o aplanar la
señal útil después de un procesamiento adecuado. Esta señal se
compara con un voltaje de referencia, con el fin de generar una
señal de salida, la cual señaliza la presencia de un cuerpo
detectado en la vecindad del conmutador de proximidad en caso de que
esté presente dicho cuerpo. Dicho conmutador de proximidad
proporciona una excelente distancia del conmutador en la detección
de cuerpos metálicos, por ejemplo, de aluminio o de acero.
No obstante, el conmutador de proximidad
inductivo del documento EP-A-0492029
necesita un generador de señales preciso capaz de suministrar la
corriente periódica a la bobina, y que pueda evaluar los valores de
las medidas adquiridos casi inmediatamente después de la
interrupción de la corriente en la bobina, y por tanto durante el
estado de transición, el cual no se reproduce necesariamente en
forma idéntica a partir de un periodo al siguiente. Esto da lugar a
errores en la detección.
Además de ello, el documento
US-A-6133654 expone un conmutador de
proximidad inductivo del tipo descrito en la patente europea
EP-A-0492029, el cual es adecuado
para su utilización bajo las condiciones de las tensiones mecánicas
ejercidas sobre la superficie activa del conmutador de proximidad,
en entornos agresivos, y bajo una presión ambiente alta, y en donde
no obstante se proporciona una distancia de conmutación excelente en
la detección de cuerpos metálicos, por ejemplo, de aluminio o
acero.
Con el fin de conseguir el objetivo perseguido,
este documento de los EE.UU. proporciona un conmutador de
proximidad inductivo del tipo descrito en la memoria técnica europea
de la patente EP-A-0492029, en donde
la mencionada bobina, el mencionado circuito para suministrar a la
bobina una corriente de transmisión periódica, y los mencionados
medios parda procesar dichas señales se configuran en un armazón
cilíndrico, el cual está cerrado en el lado de la superficie activa
del conmutador de proximidad, y el cual consiste en un metal, el
cual no es ferromagnético, y cuya resistencia eléctrica específica
es relativamente alta.
Es un objetivo de la presente invención el
proporcionar un sensor de proximidad inductivo del tipo expuesto
aquí anteriormente, el cual solucione las limitaciones del estado
del arte, a partir de los documentos
US-A-4893076,
US-A-0492029, y
US-A-6133654, es decir, el cual
proporcione unos resultados precisos y fiables, siendo de una
construcción sencilla.
Por tanto, la presente invención está
relacionada con un sensor de proximidad inductivo, caracterizado
porque los medios de suministro comprenden básicamente el
condensador del circuito LC, y porque el circuito LC es conmutado
repetidamente entre dos estados, es decir, un primer estado en el
cual la bobina o inductancia se desconecta del condensador, y en
donde el condensador se carga, y un segundo estado en el cual la
bobina o inductancia se conecta al condensador, y en donde el
mencionado condensador se descarga a través de la mencionada bobina
o inductancia, permitiendo que el circuito LC oscile libremente
mientras que esté en el segundo estado, y hasta el segundo cambio
de estado, y en donde los parámetros reales del circuito, y por
tanto la señal del voltaje de oscilación, puedan modificarse por el
objeto(s) y/o cuerpo(s) situados dentro de la zona de
detección, y porque la medida de la amplitud de la señal de voltaje
se realiza en un cierto punto predefinido de la mencionada señal de
voltaje de oscilación después de cada conmutación desde el primer al
segundo estado (es decir, en un cierto instante después de cada
conmutación), y en donde el resultado de la mencionada medida se
calcula en relación con las medidas de referencia, con el fin de
calcular la distancia hasta la superficie activa o extremo del
sensor, y en donde la naturaleza del material(es)
constituyentes y/o la masa indicativa del objeto(s) o
cuerpo(s) está situada dentro de la zona de detección.
La invención se comprenderá mejor gracias a la
siguiente descripción y con referencia a los dibujos de las
realizaciones de la mencionada invención, que se proporcionan como
ejemplos no limitativos de la misma.
En los dibujos adjuntos:
la figura 1 es un dibujos esquemático de una
primera realización de un sensor de acuerdo con la invención;
las figuras 2A y 2B son dibujos esquemáticos de
una segunda realización de un sensor, de acuerdo con la invención,
en donde el circuito LC está respectivamente en el primer estado
(figurad 2A) y en el segundo estado (figura 2B);
la figura 3 muestra unos oscilogramas del
voltaje sobre el condensador, y el voltaje en la bobina del circuito
LC de las figura 2A y 2B, durante los consecutivos estados primero
y segundo;
la figura 4 muestra gráficamente las señales de
voltajes diferenciales (diferencia entre un voltaje de referencia
sin objeto, y los voltajes con un objeto a varias distancias desde
el sensor) medidas durante las fases del segundo estado del
circuito LC de la figura 2B, como una función del tiempo computado
desde el comienzo de las fases del segundo estado;
la figura 4A muestra gráficamente la señal de
modo diferencial generada por el sensor como una función de la
distancia de los objetos hechos de distintos metales hasta la cara
sensible del mencionado sensor, en donde la mencionada figura
muestra que las señales de los objetivos magnéticos y no magnéticos
son de polaridades opuestas, y que disminuyen exponencialmente con
la distancia entre el sensor y el objeto en cuestión;
la figura 5 (escala logarítmica) ilustra
gráficamente la distancia de un objeto como una función exponencial
de la señal de modo diferencial obtenida en el momento predefinido
después del cierre de los medios de conmutación SM1 (es decir,
contado desde el comienzo de la fase del segundo estado), y
la figura 6 ilustra gráficamente el retardo de
las medidas, como una función del grado de modulación de la señal
periódica que excita los medios de conmutación SM1 de la figura 2A y
2B.
Tal como se muestra en las figuras 1, 2A y 2B,
el sensor D de proximidad inductivo comprende:
- \bullet
- una bobina inductiva L que define una plano de trabajo del sensor D y asociado con una placa de recubrimiento o una parte plana de un armazón, en donde la mencionada placa o parte está hecha de un metal no magnético con una conductividad eléctrica baja, estando la mencionada placa o parte dispuesta perpendicularmente al eje de la bobina y paralela a su plano de trabajo frontal, y formando por tanto una parte del circuito magnético equivalente,
- \bullet
- medios C, S para suministrar corriente de repetición a la bobina o inductancia,
- \bullet
- medios SP para el procesamiento de las señales, que se corresponden a los voltajes V inducidos en la mencionada bobina o inductancia L al ser alimentada, estando influenciados los mencionados voltajes inducidos V por la presencia de objetos o cuerpos B dentro de una zona de detección dada, dependiendo de su distancia y sobre sus materiales constituyentes, y en donde la mencionada bobina o inductancia L es parte de un circuito LC en paralelo.
De acuerdo con la invención, los mencionados
medios de suministro comprenden básicamente el condensador C del
circuito LC. El circuito LC se conmuta repetidamente entre dos
estados, es decir, un primer estado en el cual la bobina o
inductancia L se desconecta del condensador C y el mencionado
condensador C se carga, y un segundo estado en el cual la bobina o
inductancia L se conecta al condensador C, y el mencionado
condensador C se descarga a través de la mencionada bobina o
inductancia L, permitiendo que el circuito LC pueda oscilar
libremente mientras que está en el mencionado segundo estado, y
hasta el siguiente cambio de estado, y de los parámetros del
circuito real, y siendo modificada por tanto la señal de voltaje de
oscilación por los posibles objetos y/o cuerpos B situados dentro
de la zona de detección, y en donde se ejecuta una medida de la
amplitud de la señal de voltaje en un cierto punto predefinido de la
mencionada señal de voltaje oscilante después de cada conmutación
desde el primer al segundo estado, y el resultado de la mencionada
medida se calcula en relación con las medidas de referencia, con el
fin de calcular la distancia al plano de trabajo frontal que forma
la superficie activa o extremo del sensor D, la naturaleza de los
materiales constituyentes, y/o el valor indicativo de la masa de
los objetos o cuerpos B situados dentro de la zona de detección.
El mencionado sensor D está montado
preferiblemente en un armazón de acero inoxidable estanco. La bobina
inductiva puede colocarse en el lado abierto de una tapa de
ferrita, colocándose una placa de metal sobre la superficie abierta
(de trabajo) de esta tapa, formando la mencionada superficie el
plano de trabajo frontal del sensor D.
De acuerdo con la función preferida de la
invención, el estado del circuito LC se define por unos medios de
conmutación SM1 capaces de conectar o desconectar mutuamente entre
sí el condensador C y la bobina L, estando controlador los
mencionados medios de conmutación SM1 por una señal de impulsos
periódicos, por ejemplo rectangulares o cuadrados con un periodo
predefinido T.
Ventajosamente, el condensador C está conectado
a los terminales opuestos de una fuente de voltaje de corriente
continua (CC) S adaptada para asegurar su carga repetida durante las
duraciones del primer estado del circuito LC, una resistencia R'
conectada posiblemente en serie entre la mencionada fuente S y el
mencionado condensador C, en donde la mencionada resistencia R' es
posiblemente la resistencia de cualquier componente de mencionado
circuito, o bien la suma de varias de las mencionadas resistencias
(conmutador, conexiones, ...).
Tal como se muestra en las figuras 2A y 2B, el
sensor D puede estar diseñado con unos únicos medios de conmutación
SM1, controlando la carga y la descarga del condensador C.
Alternativamente, tal como se muestra en la
figura 1, el sensor D puede comprender unos segundos medios de
conmutación SM2 capaces de conectar y desconectar mutuamente entre
sí la fuente S y el condensador C, estando los segundos medios de
conmutación SM2 controlados en oposición de fase en comparación con
los medios de conmutación SM1 de conexión/desconexión del
condensador C y la bobina L.
El mencionado sensor D funciona de la siguiente
forma:
- \bullet
- SM2 cerrado y SM1 abierto; C se carga (primer estado del circuito LC),
- \bullet
- SM2 abierto y SM1 cerrado: C se descarga a través de L (segundo estado del circuito LC).
De acuerdo con las funciones preferidas de la
invención, el valor del condensador C, y si el caso tuviera lugar,
el valor de la resistencia R' se define de una forma tal que la
constante RC, en donde R es la suma de las resistencias internas de
una fuente S y del condensador C con posiblemente la resistencia
independiente R', es varias veces menor que el periodo T de la señal
del impulso.
Con más precisión, y en relación con las
realizaciones prácticas del sensor D, la constante RC es de 2 a 10
veces, preferiblemente de 3 a 5 veces, menor que el periodo T de la
señal de impulsos.
Con el fin de proporcionar las medidas más
precisas, el instante dado en que se ejecuta la medida de la
amplitud del voltaje en los terminales opuestos de la bobina o
inductancia L, corresponde aproximadamente al valor de amplitud
absoluta máxima del segundo valor alterno totalmente formado de la
señal del voltaje oscilante en disminución, registrado durante un
segundo estado en los mencionados terminales, cuando los valores de
la amplitud son todavía importantes.
El rango del valor alterno mencionado, para los
fines de la medida en relación con la invención, es preferiblemente
un compromiso entre un valor de amplitud significativa, y una
profundidad de modulación fiable, que será mejor conforme se
incrementa el valor alterno considerado.
En la práctica, las medidas pueden realizarse
entre el segundo y el cuarto valores máximos absolutos.
En dicho instante, los fenómenos de transición
han desaparecido y el circuito LC o LRC oscila en modo de estable,
lo cual puede reproducirse de forma idéntica, y en donde la
disminución de la amplitud sigue una función puramente
exponencial.
Tal como puede observarse a partir de las
figuras 4 y 5 de los dibujos, la señal del voltaje registrado en
los terminales de la bobina L se utiliza ventajosamente para
producir una señal diferencial (diferencia de los voltajes de la
bobina sin y con un objeto o cuerpo en la proximidad del sensor), en
donde puede realizarse la medida del voltaje. Dicho valor medido se
transforma entonces por los medios de procesamiento SP en un valor
lineal, permitiendo la deducción de la distancia del objeto dado,
utilizando una función pre-registrada lineal, tal
como se muestra a modo de ejemplo en la figura 5.
De acuerdo con un desarrollo adicional de la
invención, el retardo DM para ejecutar la medida del valor del
voltaje en los terminales opuestos de la bobina o inductancia L,
después de conmutar el circuito LC o LRC desde su primer estado a
su segundo estado, se calcula utilizando la dependencia en el tiempo
de la profundidad o grado de modulación, con el fin de optimizar su
valor basado en una función lineal.
Grado de modulación M = f(retardo), en
donde:
\vskip1.000000\baselineskip
siendo U_{L0}(t) el
voltaje de la bobina sin ninguna influencia,
y
U_{L1}(t) siendo el voltaje de la
bobina con un objeto o cuerpo dentro de la zona de detección, e
influenciando el mencionado voltaje.
Los gráficos de las figuras 3 a 5 se han
obtenido con un sensor D que tiene las siguientes características:
Voltaje de CC de la fuente S: 5 Voltios; R' = 200 \Omega, C = 0,1
\muF, L = 0,14 mH.
Tal como puede verse en la figura 3 de los
dibujos, la frecuencia de oscilación del circuito LC o LRC está
comprendida preferiblemente entre 10 KHz y 50 KHz, mientras que la
frecuencia de repetición o frecuencia de conmutación, está
comprendida entre 2 KHz y 10 KHz, en donde la relación entre las
mencionadas frecuencias está comprendida entre ¼ y 1/6,
preferiblemente en torno a 1/5.
La bobina L tenia un diámetro de 5,6 mm y una
resistencia interna de 2,6 \Omega. La mencionada bobina se colocó
en una estructura de ferrita con un diámetro externo de 7,25 mm.
Todos los componentes se montaron en un armazón de acero inoxidable
no magnético, con una pared frontal que tenia 1 mm de grosor
(superficie activa del sensor D) y se utilizó el sensor D en una
configuración montada de forma enrasada.
El sensor D de proximidad inductivo no puede
utilizarse de forma limitativa:
- \bullet
- para detectar la presencia y la distancia de un objeto o cuerpo metálico ferromagnético o no ferromagnético dado, en una zona de detección predeterminada, y/o
- \bullet
- para detectar y distinguir objetos o cuerpos hechos o al menos recubiertos parcialmente con varios materiales ferromagnéticos y/o no ferromagnéticos, y que estén presentes en una zona de detección predeterminada.
El técnico especializado en el arte comprenderá,
especialmente al observar la figura 4A, que los objetos o cuerpos B
en el modo de metales no férricos tienen un efecto resultante
opuesto, es decir, la amplitud del voltaje en la bobina L se
incrementa con los mencionados objetos o cuerpos que se aproximen
al extremo activo de la cara del sensor D.
La información adquirida repetidamente sobre un
objeto(s) o cuerpo(s), en particular al moverse,
situados en la zona de detección del sensor podrá aprovecharse para
dar datos continuamente sobre el objeto relacionado (distancia,
tipo de material, ...) o para generar datos binarios (mediante la
comparación de los datos adquiridos continuamente hasta un valor de
umbral).
Así pues, la presente invención propone un
sensor inductivo en un armazón de metal, basándose en una tecnología
de oscilación de impulsos.
La presente invención, por supuesto, no está
limitada a las realizaciones preferidas aquí descritas o
representadas, pudiendo introducir cambios o equivalentes,
utilizados sin desviarse del alcance de la invención, según lo
definido en las realizaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Un sensor (D) de proximidad inductivo, que
comprende:
- \bullet
- una bobina inductiva (L) que define un plano de trabajo frontal del sensor (D) y asociado con una placa de recubrimiento o una parte plana del armazón del mencionado sensor, estando hecha la mencionada placa o parte de un metal no magnético con una baja conductividad eléctrica, y estando dispuesta la mencionada placa o parte perpendicular al eje de la bobina y paralela a su plano de trabajo frontal, y formando así una parte del circuito magnético equivalente;
- \bullet
- medios (C, S) para suministrar repetidamente corriente a la bobina o inductancia;
- \bullet
- medios (SP) para procesar señales que correspondan a los voltajes (V) inducidos en la mencionada bobina o inductancia (L) al ser alimentada, estando influenciados los mencionados voltajes inducidos V) por la presencia de objeto o cuerpos (B) dentro de una zona de detección, dependiendo de su distancia y de su material(es) constituyente(s), y en donde la mencionada bobina o inductancia (L) es parte de un circuito LC en paralelo;
el sensor está caracterizado
porque los mencionados medios de alimentación comprenden básicamente
un condensador (C) del circuito LC, y porque el circuito LC es
conmutado repetidamente entre dos estados, es decir, un primer
estado en el cual la bobina o inductancia (L) está desconectada del
condensador (C) y en donde el mencionado condensador (C) está
cargado, y un segundo estado en el cual la bobina o inductancia (L)
está conectada al condensador, y en donde el mencionado condensador
(C) se descarga a través de la mencionada bobina o inductancia (L),
permitiendo que el circuito LC pueda oscilar libremente dentro del
mencionado segundo estado, y hasta el siguiente cambio de estado y
de los parámetros reales del circuito, y por tanto modificándose la
señal de voltaje de oscilación debido a los objetos y/o cuerpos (B)
situados dentro de la zona de detección, y porque la medida del
voltaje de la amplitud de la señal de oscilación se realiza en un
cierto punto predefinido de la mencionada señal de voltaje después
de cada conmutación, desde el primer hasta el segundo estado, y
calculándose el resultado de la mencionada medida en relación con
las medidas de referencia, con el fin de calcular la distancia
hasta el plano de trabajo frontal que forma la superficie o extremo
activo del sensor D, la naturaleza de los materiales
constituyentes, y/o un valor indicativo de la masa de los objetos o
cuerpos (B) situados dentro de la zona de
detección.
2. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque el estado del
circuito LC está definido por unos medios de conmutación (SM1)
capaces de conectar o desconectar mutuamente entre sí el
condensador (C) y la bobina L, estando excitados los mencionados
medios de conmutación (SM1) por una señal de impulsos periódica por
ejemplo de forma rectangular o cuadrada, con un periodo predefinido
(T).
3. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el
condensador (C) está conectado a los terminales opuestos de una
fuente de voltaje de CC (S) adaptada para asegurar su carga
repetida durante la duración del primer estado del circuito LC,
estando conectada una resistencia (R') posiblemente en serie entre
la mencionada fuente (S) y el mencionado condensador (C).
4. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con la reivindicación 3, dependiendo de la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende unos segundos medios de
conmutación (SM2) capaces de conectar y desconectar mutuamente
entre sí la fuente (S) y el condensador (C), estando excitados los
mencionados segundos medios de conmutación (SM2) en contrafase en
comparación con los medios de conmutación (SM1) de
conexión/desconexión del condensador (C) y la bobina (L).
5. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con la reivindicación 2 o cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4,
dependiendo de la reivindicación 2, caracterizado porque el
valor del condensador (C), y en caso de tener lugar la resistencia
(R'), se define de una forma tal que la constante RC, en donde R es
la suma de las resistencias internas de la fuente (S) y el
condensador (C) con posiblemente la resistencia independiente (R'),
es varias veces menor que el periodo (T) de la señal de los
impulsos.
6. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con la reivindicación 5, caracterizado porque la constante
RC es de 2 a 10 veces, preferiblemente de 3 a 5 veces, menor que el
periodo de la señal de los impulsos (T).
7. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
porque el instante dado en el cual se ejecuta la medida de la
amplitud del voltaje en los terminales opuestos de la bobina o
inductancia (L), corresponde aproximadamente al valor de la amplitud
absoluta máxima o de cualquier alternancia formada totalmente
adicional de la señal del voltaje oscilante en disminución,
registrado durante un segundo estado en los mencionados
terminales.
8. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado
porque el retardo para ejecutar la medida del valor del voltaje en
los terminales opuestos de la bobina o inductancia (L), después de
conmutar el circuito LC ó LRC desde su primer estado a su segundo
estado, se calcula utilizando la dependencia en el tiempo de la
profundidad o grado de modulación, con el fin de optimizar su valor
basado en una función lineal.
siendo U_{L0}(t) el
voltaje de la bobina sin ninguna influencia, y siendo
U_{L1}(t) el voltaje de la bobina con un objeto o cuerpo
dentro de la zona de detección, y con influencia en el mencionado
voltaje.
9. Un sensor de proximidad inductivo de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado
porque el mencionado sensor (D) está montado en un armazón de acero
inoxidable estanco.
10. Utilización del sensor de proximidad
inductivo para detectar la presencia y la distancia de un objeto o
cuerpo metálico dado ferromagnético o no ferromagnético en una zona
detección predeterminada.
11. Utilización de un sensor de proximidad
inductivo para detectar y discriminar objetos o cuerpos hechos al
menos parcialmente recubiertos con varios materiales metálicos
ferromagnéticos y/o no ferromagnéticos, y presentes en una zona de
detección predeterminada.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP04360032A EP1580889B1 (en) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Inductive proximity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2297359T3 true ES2297359T3 (es) | 2008-05-01 |
Family
ID=34854737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04360032T Expired - Lifetime ES2297359T3 (es) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Sensor de proximidad inductivo. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7586303B2 (es) |
| EP (1) | EP1580889B1 (es) |
| JP (1) | JP4750439B2 (es) |
| AT (1) | ATE380411T1 (es) |
| DE (1) | DE602004010486T2 (es) |
| ES (1) | ES2297359T3 (es) |
| PT (1) | PT1580889E (es) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005061868A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Bestimmung eines Gegenstands, insbesondere Ortungsgerät und Materialerkennungsgerät |
| PL1965177T3 (pl) | 2007-02-27 | 2020-05-18 | Senstronic, S.A. | Indukcyjny czujnik obecności lub położenia |
| DE102007009994A1 (de) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Induktiver Sensor |
| US8427137B2 (en) * | 2007-12-14 | 2013-04-23 | Mts Systems Corporation | Magnetostrictive displacement transducer with suppression of switching power supply noise |
| IT1392204B1 (it) * | 2008-11-24 | 2012-02-22 | M D Micro Detectors S P A | Sensore induttivo ad uscita indipendente dal tipo di materiale metallico rilevato |
| JP2010167147A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Technos Japan:Kk | 寝具から人が離床したことを識別する識別装置およびその識別方法 |
| US8115498B1 (en) | 2009-10-02 | 2012-02-14 | The Boeing Company | Proximity sensor interface device and method for its use |
| US8766649B1 (en) | 2009-10-02 | 2014-07-01 | The Boeing Company | Proximity sensor interface device and method for its use |
| US20110101967A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Enhanced performance proximity sensor |
| FR2960068B1 (fr) * | 2010-05-12 | 2013-06-07 | Senstronic | Dispositif de detection et de denombrement d'elements metalliques |
| US8631168B2 (en) * | 2010-06-28 | 2014-01-14 | VIZIO Inc. | Input selection mechanism for a display device |
| KR101206069B1 (ko) | 2010-12-30 | 2012-11-28 | 주식회사 트루윈 | 스위칭소자를 이용한 인덕턴스방식 변위감지센서 |
| US8606424B2 (en) * | 2011-04-05 | 2013-12-10 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Particle swarm optimization system and method for microgrids |
| FR2974175B1 (fr) * | 2011-04-14 | 2013-10-11 | Mecanique Magnetique Sa | Dispositif de detection de la position axiale d'un arbre tournant et application a une pompe turbo-moleculaire |
| DE102011102796A1 (de) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | Trw Automotive Electronics & Components Gmbh | Positionssensor, Aktor-Sensor-Vorrichtung und Verfahren zur induktiven Erfassung einer Position |
| US10523199B2 (en) * | 2011-12-20 | 2019-12-31 | Robert Hooper | Housings for inductive proximity sensors |
| ITUB20153537A1 (it) * | 2015-09-10 | 2017-03-10 | St Microelectronics Srl | Procedimento di funzionamento di sensori lc, sistema ed apparecchiatura corrispondenti |
| FR3049068B1 (fr) | 2016-03-16 | 2018-04-06 | Senstronic | Dispositif detecteur inductif de facteur 1 |
| DE202018006650U1 (de) | 2017-12-20 | 2021-10-21 | Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik | Elektronisches Gerät mit induktivem Sensor |
| CN108983086B (zh) * | 2018-09-06 | 2023-11-17 | 佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 | 旋钮开关状态检测方法、装置、系统及设备 |
| CN109557175A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-02 | 南京宏光汽车附件有限公司 | 槽型座断爪与变形无损检测装置 |
| EP3923478A1 (en) | 2020-06-10 | 2021-12-15 | Simmonds Precision Products, Inc. | Proximity sensor and method of use |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2561001B1 (fr) * | 1984-03-09 | 1986-10-31 | Petercem Sa | Capteur de la position relative d'une cible par rapport a une cible de reference |
| FR2604251B1 (fr) * | 1986-09-19 | 1990-11-16 | Telemecanique Electrique | Detecteur inductif de proximite muni d'un circuit oscillant a relaxation |
| FR2614432B1 (fr) * | 1987-04-23 | 1989-07-28 | Telemecanique Electrique | Detecteur de proximite inductif |
| FR2614431B1 (fr) * | 1987-04-23 | 1989-06-16 | Telemecanique Electrique | Circuit de traitement d'un signal pseudo-oscillatoire, notamment pour detecteur de proximite inductif |
| JPS63316515A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Nec Corp | 近接センサ |
| DE3733943A1 (de) * | 1987-10-07 | 1989-04-20 | Andrae Leonberg Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erregung eines schwingkreises |
| JPH0613876A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-21 | Omron Corp | 近接スイッチ |
| JPH06164358A (ja) * | 1993-02-18 | 1994-06-10 | Omron Corp | 近接センサ |
| US5801530A (en) * | 1995-04-17 | 1998-09-01 | Namco Controls Corporation | Proximity sensor having a non-ferrous metal shield for enhanced sensing range |
| AT412636B (de) * | 2000-02-23 | 2005-05-25 | Vae Eisenbahnsysteme Gmbh | Einrichtung zur überwachung und prognose der ausfallwahrscheinlichkeit von induktiven näherungssensoren |
| FR2806808B1 (fr) * | 2000-03-24 | 2002-05-24 | Ela Medical Sa | Circuit de detection de la presence d'un aimant permanent au voisinage d'un dispositif medical actif, notamment d'un stimulateur cardiaque, defibrillateur, cardioverteur et/ou dispositif multisite |
| DE10030952A1 (de) * | 2000-06-24 | 2002-01-03 | Atmel Germany Gmbh | Verfahren zur Reduzierung der Abkling- und Einschwingzeiten bei Schwingkreisen |
| US6650111B2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-11-18 | Eaton Corporation | Pulsed excited proximity sensor |
| FR2827677B1 (fr) * | 2001-07-19 | 2003-10-31 | Senstronic Sa | Procede de detection d'un objet en un materiau conducteur et capteur correspondant |
-
2004
- 2004-03-26 PT PT04360032T patent/PT1580889E/pt unknown
- 2004-03-26 ES ES04360032T patent/ES2297359T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 EP EP04360032A patent/EP1580889B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 AT AT04360032T patent/ATE380411T1/de active
- 2004-03-26 DE DE602004010486T patent/DE602004010486T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-03-18 JP JP2005078653A patent/JP4750439B2/ja active Active
- 2005-03-28 US US11/090,161 patent/US7586303B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7586303B2 (en) | 2009-09-08 |
| EP1580889A1 (en) | 2005-09-28 |
| DE602004010486T2 (de) | 2008-11-13 |
| DE602004010486D1 (de) | 2008-01-17 |
| JP2005287020A (ja) | 2005-10-13 |
| US20050212510A1 (en) | 2005-09-29 |
| PT1580889E (pt) | 2008-03-17 |
| ATE380411T1 (de) | 2007-12-15 |
| EP1580889B1 (en) | 2007-12-05 |
| JP4750439B2 (ja) | 2011-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2297359T3 (es) | Sensor de proximidad inductivo. | |
| TW201232015A (en) | Proximity detection | |
| ES2744750T3 (es) | Cerradura o herraje para ventana o puerta | |
| BR102012012234A2 (pt) | sensor de posiÇço, dispositivo atuador-sensor, e, mÉtodo para a detecÇço indutiva de uma posiÇço de um primeiro componente | |
| US9086314B2 (en) | Battery-less active float for inductive sensor for monitoring fluid level and displacement | |
| US9222805B2 (en) | Circuit system and method for evaluating a sensor | |
| JPH02504072A (ja) | 周波数差ディジタルコンパスおよび磁力計 | |
| US9791522B2 (en) | Magnetic field detection sensor | |
| US20190154864A1 (en) | Adjustable Sensitivity Magnet Sensor | |
| US10598742B2 (en) | Magnetic field detection sensor | |
| US11079254B2 (en) | Magnet rangefinder | |
| JPH04334115A (ja) | 誘導性近接センサー | |
| EP0972208B1 (en) | Magnetometer with coil and high permeability core | |
| US20210164766A1 (en) | Electronic appliance with inductive sensor | |
| ES2372968T3 (es) | Detector de proximidad inductivo y procedimiento para su funcionamiento. | |
| US6512370B1 (en) | Low power, frequency-mode magnetometer | |
| RU2602401C1 (ru) | Способ измерения расхода жидкости | |
| CN213579546U (zh) | 计量检测系统及计量表具 | |
| JP2003156304A (ja) | 流体圧シリンダにおける位置検出器 | |
| RU2747915C1 (ru) | Вихретоковый преобразователь | |
| RU2760826C1 (ru) | Селективный резонансно вихретоковый металлоискатель | |
| SU373509A1 (ru) | ЁСк-СО- | |
| JPH0424574A (ja) | 磁気検出装置 | |
| JPH03243801A (ja) | 非接触型距離計 | |
| Merino et al. | Predictive calibration technique for magnetic field position sensors |