JP2010213265A - 近接センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1送信コイル及び第2送信コイル並びに少なくとも1つの受信コイルと、前記第1及び第2送信コイルに接続された励起装置と、一方で少なくとも1つの送信コイル及び/又は前記励起装置に、他方で前記少なくとも1つの受信コイルに接続され、且つ、一方で少なくとも1つの送信コイル及び/又は前記励起装置の信号と、他方で前記少なくとも1つの受信コイルの信号との間の位相シフトに応じた評価信号を発生させるように設計された評価装置とを有する。
【選択図】図2
Description
以下で電流源に言及されている場合、一般に、この電流源の代わりに電圧源を使用することもできる。
換言すれば、このことは、予測される被検目標が前記近接センサの作用方向において前記近接センサから予設定済み切換距離に位置するとき、前記送信コイル及び前記予測される被検目標により前記受信コイル内で誘起される電流信号又は送信信号が無効になるよう、前記2つの送信コイルが設計され且つ配置され且つ励起されると共に、前記受信コイルが設計され且つ配置されることを意味する。この目的で、前記受信コイル、前記送信コイル、及び前記目標の間の相互の逆誘導率と誘導結合係数は、前記送信コイルの励起に応じて適切に適合されなければならない。このことは、図の説明の枠組みの中でより詳細に説明される。
送信コイル又は前記励起装置の信号と前記受信コイルの信号との間の前記位相シフトに応じた前記評価信号は、双方の信号が別々に受信され、対応する評価回路により互いに合成されるという点において発生させることができる。この点において、例えば乗算器により双方の信号を乗算するか又はこれらの信号を混合し、特に、結果として生じる信号を、積分器を用いて前記信号の予設定済み継続期間数等、予設定済み時間周期で積分することが可能である。前記評価信号を発生させるために、高速デジタルカウンタを使用することもできる。
・前記第1及び第2送信コイル並びに前記受信コイルが、作用方向において同軸に互いに前後に配置される。
・前記受信コイルが、前記送信コイルから等距離だけ離間されている。
・双方の送信コイルが、同一に構成され、
・同じ誘導率を有し、更に、
・励起信号を与える2つの接続部の間で並列接続されている。
・作用方向に見て右へ回転する前記第1及び第2送信コイルの端部が、それぞれ、作用方向に見て左へ回転する他方の送信コイルの端部にそれぞれ接続されている。
この実施形態において、目標が前記近接センサの作用領域における予設定済み距離のところにあるとき、前記受信コイル内で誘起される前記二次信号は本来ゼロとなり、二次信号が前記一次信号に対する位相シフトをもつことにより前記目標の位置又は距離の変化が可視となる。
幾つかの方法のうち、この実施形態は、前記第1及び第2送信コイルを僅かに異なる整相で励起することにより、又は前記第1及び第2送信コイルを前記受信コイルから僅かに異なる距離のところに配置することにより、実現することができる。
本発明によれば、前記コイルは各々、単一のコイル、又は複数の部分コイルを含むことができる。
3つのコイルS1、S2、及びEは、その長手方向軸が近接センサの作用方向14に延びるスリーブ16内に配置されている。
このやり方では、送信電圧Usにより送信コイルS1及びS2に送られる電流は、第2送信コイルS2内で逆時計回りに回転すると、第1送信コイルS1内では作用方向14に見て時計回りに回転し、逆もまた同様であるので、2つの送信コイルS1及びS2は換言すれば反対向きに励起されるということが保証される。
2つの送信コイルS1及びS2が同一の幾何学形状であり、同一の誘導率LS1及びLS2であること、並びに受信コイルEに対するそれらの幾何学的配置に起因してこのように反対向きで励起することにより、第1送信コイルS1及び第2送信コイルS2により受信コイルE内で誘起される電圧が互いを無効にし、目標18の不在時に受信コイルE内で電圧が誘起されない、つまり受信電圧UEがゼロになるということが達成される。
評価装置は、位相シフトの測定によりこの転移を認識することができ、従って、特定の距離のところに目標18が存在することを検出することができる。次に、予測される目標18が、近接センサの作用方向14で近接センサから予設定済み切換距離に位置する場合に条件K1・K3=K4が満たされるように、送信コイルS1、S2、及び受信コイルEは設計し配置することができる。この場合、条件は目標距離に依存する。コイルのうちの1つと誘導結合する目標が存在しない場合、換言すればK3=0の場合、上の伝達関数が第2ゼロ点となること、つまりK3=0でゼロ点であることは、送信コイルS1、S2により受信コイルE内で誘起される信号が互いを無効にするという近接センサの上述の特性に対応している。
特に目標距離が大きい範囲では、位相シフトのノルム曲線の勾配が損失抵抗の曲線の対応する勾配よりも大きいことを、明らかに認識することができる。このことは、本発明に係る近接センサでは、損失抵抗の測定のみによるよりも大きい切換距離を達成することができ、本発明の枠組みにおいて、一般的に、位相シフトの検出のほかに信号振幅又は損失抵抗の検出又は評価もそれぞれ可能であることを示している。
12 長手方向軸
S1 送信コイル
S2 送信コイル
E 受信コイル
14 作用方向
15 作用側
16 スリーブ
18 目標
LS1 S1の誘導率
LS2 S2の誘導率
Us 送信電圧
UE 受信電圧
20 接続部
22 接続部
24 接続部
LE 受信コイルの誘導率
LT 目標の誘導率
RT 目標の内部抵抗
Sp1 誘起電圧
Sp2 誘起電圧
Ss 誘起電圧
M1 逆誘導率
M2 逆誘導率
M3 逆誘導率
M4 逆誘導率
M5 逆誘導率
R1 電気抵抗器
R2 電気抵抗器
R1’ 調節可能な電気抵抗器
R2’ 調節可能な電気抵抗器
R3’ 調節可能な電気抵抗器
R4’ 調節可能な電気抵抗器
26 磁気シールド
Claims (21)
- 第1送信コイル(S1)と、
第2送信コイル(S2)と、
少なくとも1つの受信コイル(E)と、
前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)に接続された第1励起装置と、
少なくとも1つの送信コイル(S1、S2)及び/又は前記励起装置に、並びに前記少なくとも1つの受信コイル(E)に接続され、且つ、少なくとも1つの送信コイル(S1、S2)及び/又は前記励起装置の信号と、前記少なくとも1つの受信コイル(E)の信号との間の位相シフトに応じた評価信号を発生させるように設計された評価装置と、
を含む近接センサ。 - 請求項1に記載の近接センサであって、前記2つの送信コイル(S1、S2)のうちの一方が、該近接センサの作用方向(14)において該近接センサから離間された目標(18)に、他方の送信コイル(S1、S2)よりも強い力で誘導結合されるよう、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)が設計され且つ配置されることを特徴とする近接センサ。
- 請求項1又は2に記載の近接センサであって、接近した目標(18)に応じた前記受信コイル(E)の信号(UE)と送信コイル(S1、S2)の信号(Us)との間の関係を表す該近接センサの伝達関数が、目標(18)が該近接センサの作用方向(14)において該近接センサから所定の切換距離に位置するときにゼロ点を有するよう、前記送信コイル(S1、S2)が設計され且つ配置され且つ励起されると共に、前記受信コイル(E)が設計され且つ配置されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記評価装置が、前記位相シフトが予設定済み閾値を超えると、前記評価信号に応じてスイッチを開閉するように設計されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記評価信号が前記位相シフトに比例することを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記励起装置が、少なくとも1つの送信コイル(S1、S2)を、周期信号(Us)で、好ましくはAC電圧信号で、特に好ましくは正弦波AC電圧信号で励起するように設計されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記励起装置が、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)を、同じ振幅及び同じ信号形状であって、位相シフトが−5〜5°の間、特に0°である2つの励起信号(Us)で励起するように設計されることを特徴とする近接センサ。
- 請求項1〜5の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記励起装置が、前記第1送信コイル(S1)を第1励起信号で励起すると共に前記第2送信コイル(S2)を第2励起信号で励起するように設計されており、前記第1励起信号及び前記第2励起信号が、175〜185°の間の位相シフト、特に180°の位相シフトを有することを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、作用方向(14)において該近接センサから離間された目標(18)から送信コイル(S1、S2)を磁気的に遮蔽する磁気遮蔽物(26)が設けられることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)並びに前記少なくとも1つの受信コイルが(E)、少なくとも略同軸に、特に、該近接センサの作用方向(14)に対して少なくとも略平行に延びる前記コイル(S1、S2、E)の共通の軸と少なくとも略同軸に配置されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記少なくとも1つの受信コイル(E)が、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)から、少なくともほぼ等距離だけ離間されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)が、同一の誘導率(LS1、LS2)を有し、特に、少なくとも略同一に構成されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)により前記受信コイル(E)内で誘起される前記電圧及び前記第2送信コイル(S2)により誘起される前記電圧が互いを少なくともほぼ無効にするよう、前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)が、互いに対し且つ前記少なくとも1つの受信コイル(E)に対し寸法され且つ配置されると共に、更に前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)が前記励起装置により励起されることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)が巻取られ、前記第1送信コイル(S1)の巻取りの向きが前記第2送信コイル(S2)の巻取りの向きと反対であることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記励起装置が第1接続部(20)と第2接続部(22)との間に少なくとも1つの励起信号(Us)を与え、且つ、前記第1送信コイル(S1)及び前記第2送信コイル(S2)が前記第1接続部(20)と前記第2接続部(22)との間で電気的に並列接続されることを特徴とする近接センサ。
- 請求項15に記載の近接センサであって、前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)の電気的な並列接続が第1直列接続と第2直列接続との並列接続から成り、前記第1直列接続が、前記第1送信コイル(S1)と、前記第1送信コイル(S1)に直列接続された第1電気抵抗器(R1、R1’)とを含み、前記第2直列接続が、前記第2送信コイル(S2)と、前記第2送信コイル(S2)に直列接続された第2電気抵抗器(R2、R2’)とを含み、特に、前記第1及び/又は第2電気抵抗器(R1’、R2’)が調節可能な電気抵抗器であることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)に第3電気抵抗器(R3、R3’)が電気的に並列接続され、前記第2送信コイル(S4)に第4電気抵抗器(R4、R4’)が電気的に並列接続され、特に、前記第3及び/又は第4電気抵抗器(R3’、R4’)が調節可能な電気抵抗器であることを特徴とする近接センサ。
- 先行する請求項の少なくとも1項に記載の近接センサであって、第1受信コイル(E1)及び第2受信コイル(E2)が設けられ、特に、前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)、並びに前記第1及び第2受信コイル(E1、E2)が、作用方向(14)において互いに前後に配置されることを特徴とする近接センサ。
- 請求項18に記載の近接センサであって、前記第1及び第2受信コイル(E1、E2)が電気的に直列接続されていることを特徴とする近接センサ。
- 請求項18又は19のいずれか1項に記載の近接センサであって、前記第1送信コイル(S1)及び前記第1受信コイル(E1)がコイル対を形成し、前記第2送信コイル(S2)及び前記第2受信コイル(E2)がコイル対を形成し、前記コイル対のうちの一方が、前記第2コイル対よりも弱い力で誘導結合するように配置されることを特徴とする近接センサ。
- 請求項18〜20のいずれか1項に記載の近接センサであって、前記2つの送信コイル(S1、S2)により前記第1及び第2受信コイル(E1、E2)内でそれぞれ誘起される電圧の和が少なくともほぼゼロになるよう、前記励起装置が前記第1及び第2送信コイル(S1、S2)を励起し、且つ、前記送信コイル(S1、S2)及び前記受信コイル(E1、E2)が互いに対し配置され且つ寸法されることを特徴とする近接センサ。
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