TWI498525B - 電感距離感測器 - Google Patents

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TWI498525B
TWI498525B TW099118920A TW99118920A TWI498525B TW I498525 B TWI498525 B TW I498525B TW 099118920 A TW099118920 A TW 099118920A TW 99118920 A TW99118920 A TW 99118920A TW I498525 B TWI498525 B TW I498525B
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Description

電感距離感測器
本發明有關一根據主要申請專利範圍之特徵語句的電感距離感測器。
此一距離感測器係由德國專利第DE 1 03 28 122 A1號得知。
一振盪電路以中頻供給此一電感距離感測器之鐵芯裝配式線圈，其在鐵磁性環境中造成渦電流損失。如果該鐵磁性質量由於例如局部鐵殼門扇之鐵磁性物件接近或運動離開而改變，這導致該供給頻率之振幅及相位受影響。此一距離感測器可如此不只被使用當作一極限開關，同時也被使用當作一高解析度距離測量裝置。然而，對於此當作一測量系統之使用，費時及錯誤傾向之電感調整係需要的。
為了限制此潛在地錯誤傾向調整及能被歸因於其上之測量錯誤，該上述先前公告本質上提供用於該繞組載具之內部壁面直徑，該直徑與該鐵芯相比較係過大的，以呈韌性方式在其內部橫側表面上之不同圓周位置逐漸變小，使得被插入其間之鐵芯總是被中心定位於該繞組載具中，而不管其圓柱體直徑。
然而，藉著線性或螺旋狀之軸向位移的細微調整及該繞組載具中之鐵芯的最後固定經常係無法避免的。於此案例中，對於大量生產不利的是，在一線圈被配置於鐵磁罐 中之案例中，僅只在該鐵芯於其繞組載具中之軸向位置的案例中達成調整，其係隨著線圈而不同，儘管完全相同之線圈特徵資料。
以這些情況之知識及為了較高階之測量準確性及較高生產率的利益，本發明係基於在該一般型之電感距離感測器的案例中減少調整之數量及設定簡化安裝的技術問題。
根據本發明，此目的係根據該主要申請專利範圍中之特色的結合所達成。據此，在該管狀繞組載具之端部呈環狀盤片形式之二凸緣具有稍微不同之外徑。待施加至該繞組載具之線圈的外徑係如此最多受限於該較小凸緣之外徑。一被由該較小凸緣拉過該線圈的鐵磁罐之內徑係由鐵磁性材料所製成，且其開放端部邊緣接著倚靠在該較大凸緣之面朝該線圈的內表面上，對應於該直徑。其結果是，該等凸緣之間及該繞組載具與該鐵磁罐壁面間之幾何學精確地界定的環狀空間係以該線圈充填。其已令人驚訝地發現以此根據該線圈之空間因素的設計，該繞組載具中之鐵芯的軸向位置係實際上不再重要的。因此，該鐵芯之外螺紋現在不再需要像一螺栓般旋緊至進入該線圈模型之繞組載具的一較大或較小深度；根據本發明，其足以用該繞組載具中之平滑的外部橫側表面固持一鐵芯。如果該鐵芯之端部係安裝或整體地形成在該鐵磁罐的基底之中心，且如此當將該鐵磁罐拉過該線圈時被推入該管狀繞組載具之內 部，這被最輕易地實現。
所描述之電感操作距離感測器11於一中空圓柱形周圍外殼12中具有印刷電路板13，該印刷電路板係大約呈圓形盤片之形式，且具有一電子振盪電路14，如果需要，包括一電源及一測量評估電路。該振盪電路14以中頻(在個位數至兩位數之千赫範圍中)供給一在該線圈之軸向上游的線圈16，且係施加至一塑膠線圈模型15。該線圈16係纏繞至一管狀繞組載具17上，該繞組載具之二端部係設有呈環狀盤片之形式的凸緣18、19。該等凸緣之前面凸緣(19)具有該周圍外殼12之內徑的外徑，且該後面凸緣(18)具有一於對比下多少係較小之外徑。這導致一最大繞組量，其係藉由該設計所預先定義，且係藉由其凸緣18-19間之繞組載具17的長度所軸向地界定，及係藉由該後面、較小凸緣18之外徑所徑向地界定。該線圈16總是精確地延伸於面朝彼此之凸緣18、19的內部表面18'-19'之間，且由該繞組載具17之外徑至不超過該後面凸緣18之外徑。
以此方式裝有該線圈16之線圈模型15被容納在一由鐵磁性材料所製成之鐵磁罐20中。其中空圓柱形壁面21具有該周圍外殼12的內徑之外徑及一至多稍微大於該較小凸緣18之外徑的內徑。該鐵磁罐20可如此被由該後面軸向地拉過裝有該線圈16之線圈模型15，直至該壁面端部邊緣22來至軸向地停靠著該前面、較大凸緣內表面19'之外 部環狀區域。既然該前面凸緣19之外徑係與該鐵磁罐壁面21之外徑相同，在該測量側面上之前面，該線圈模型15隨同該鐵磁罐20能與該距離感測器周圍外殼12的端部23齊平地終止。
為了一較大的質量，換句話說由於軸向地比該繞組載具17較長之鐵磁罐20的壁面21之結果，該鐵磁罐之基底24不會直接在該後面凸緣之後方停靠在該後面凸緣18上；反之其使用支柱25被固持在與該凸緣隔一段距離處，該等支柱被提供(一體成形或裝配)在該較小凸緣18平行於該周圍外殼12的縱軸之後面。該等支柱25被設有縱向通道26，該線圈16之電線端部或連接電線係經過該等通道26及經過該鐵磁罐的基底24中之對應孔洞27敷設至該印刷電路板13。該印刷電路板係藉著經過一中空連接件29之路由線28連接至一連接插頭30，用於該印刷電路板13上之電路的操作，該連接插頭係可在該後面進出的，而與該周圍外殼12相比較，該中空連接件係錐形的。
因為該鐵磁罐20內側的凸緣18-19間之線圈16的體積係以軸向固定及徑向地最大之方式預先界定，該繞組載具17中之鐵磁芯31的正確軸向位置已變得不重要，且相對於該鐵芯31及該測量側面上之周圍外殼12的端部23的平面間之距離的定位調整及如此該距離感測器11之電感校準現在不再經常需要。因此，其已變得可能在該鐵磁罐的基底24之中心的前面放置(一體成形或裝配)該鐵芯31，以便當將該鐵磁罐20軸向地拉過已裝配有零組件之線圈模型 15時，以同軸向之方式同時將該鐵芯31插入該繞組載具17。因此，該鐵芯31不再需要以力量-裝配或成形-裝配之方式被分開地固定在其中。
根據本發明，如果該線圈16充填該塑膠線圈模型15的繞組載具17及其凸緣18-19間之藉由該設計所預定義的環狀空間，渦電流距離感測器11的鐵芯裝配式線圈16之電感調整可如此被避免，且由鐵磁性材料所製成之鐵磁罐20的壁面21被拉過該後面、較小的凸緣18，並在該端部23停靠在該鐵磁罐20之直徑的前面、較大凸緣19之環狀區域。同軸向地嚙合在該繞組載具17中之鐵磁線圈鐵芯31可因此被配置在該鐵磁罐20的基底24上，且如此能被以該鐵磁罐20一舉安裝。
對根據本發明之解決方法的額外之發展及另一選擇由該等進一步申請專利範圍顯現，且亦關於其優點，由本發明在該圖示中所描述之較佳示範具體實施例的以下敘述顯現，該圖示係以不完全忠實地按照比例及由功能性必要者所摘錄之方式。該等圖面之單一圖示顯示經過根據本發明所設計的電感渦電流距離感測器之結構的軸向縱向區段。
11‧‧‧距離感測器
12‧‧‧(11之)周圍外殼
13‧‧‧(於12中，在15-20後方)之印刷電路板
14‧‧‧(13上之)振盪電路
15‧‧‧(20-12中之)線圈模型
16‧‧‧(17上之)線圈
17‧‧‧(15之)繞組載具
18‧‧‧(17之)小凸緣
19‧‧‧(17之)大凸緣
20‧‧‧(於12中、在18上方、19後方之)鐵磁罐
21‧‧‧(20之)壁面
22‧‧‧(19後方21之)端部邊緣
23‧‧‧(12之)端部
24‧‧‧(18後方20之)基底
25‧‧‧(18後方之)支柱
26‧‧‧(經過25之)縱向通道
27‧‧‧(於24中、在26後方之)孔洞
28‧‧‧(由13經過29至30之)路由線
29‧‧‧(12後方之)中空連接件
30‧‧‧(用於11在29之後面端部的)連接插頭
31‧‧‧(17中之)鐵芯
圖1是顯示經過根據本發明所設計的電感渦電流距離感測器之結構的軸向縱向區段的剖面圖。
11‧‧‧距離感測器
12‧‧‧(11之)周圍外殼
13‧‧‧(於12中，在15-20後方)之印刷電路板
14‧‧‧(13上之)振盪電路
15‧‧‧(20-12中之)線圈模型
16‧‧‧(17上之)線圈
17‧‧‧(15之)繞組載具
18‧‧‧(17之)小凸緣
19‧‧‧(17之)大凸緣
20‧‧‧(於12中、在18上方、19後方之)鐵磁罐
21‧‧‧(20之)壁面
22‧‧‧(19後方21之)端部邊緣
23‧‧‧(12之)端部
24‧‧‧(18後方20之)基底
25‧‧‧(18後方之)支柱
26‧‧‧(經過25之)縱向通道
27‧‧‧(於24中、在26後方之)孔洞
28‧‧‧(由13經過29至30之)路由線
29‧‧‧(12後方之)中空連接件
30‧‧‧(用於11在29之後面端部的)連接插頭
31‧‧‧(17中之)鐵芯

Claims (8)

  1. 一種電感距離感測器(11)，具有一線圈模型(15)，該線圈模型之管狀繞組載具(17)係裝有一鐵磁芯(31)，且在該線圈模型的端部於凸緣(18,19)之間裝有一線圈(16)，其特徵為不同外徑之二圓形凸緣(18,19)被提供，且已裝有零組件之線圈模型(15)被配置在一鐵磁罐(20)中，該鐵磁罐之內徑對應於該後面、較小凸緣(18)之外徑，其中該線圈(16)精確地延伸於面朝彼此之該凸緣(18,19)的內部表面(18'-19')之間，且其中該鐵磁罐(20)之端部邊緣(22)來至軸向地停靠著該前面、較大凸緣(19)內表面(19')之外部環狀區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之電感距離感測器(11)，其中該鐵磁罐(20)之外徑對應於該前面、較大凸緣(19)之外徑及對應於周圍外殼(12)的內徑。
  3. 如申請專利範圍第1項之電感距離感測器(11)，其中該繞組載具(17)及該鐵磁罐壁面(21)間之環狀空間係以該線圈(16)充填。
  4. 如申請專利範圍第1項之電感距離感測器(11)，其中該鐵磁罐(20)係在其基底(24)設有同軸向地嚙合於該繞組載具(17)中之鐵芯(31)。
  5. 如申請專利範圍第1項之電感距離感測器(11)，其中該軸向平行撑擋支柱(25)被設在該後面凸緣(18)之後方。
  6. 如申請專利範圍第5項之電感距離感測器(11)，其 中該鐵磁罐(20)之基底(24)靠在該支柱(25)上，且該鐵磁罐之端部邊緣(22)靠在該前面凸緣(19)之環狀區域上。
  7. 如申請專利範圍第1項之電感距離感測器(11)，更具有印刷電路板(13)，其中該印刷電路板(13)被配置在該鐵磁罐的基底(24)及該後面凸緣(18)之間。
  8. 如申請專利範圍第5項之電感距離感測器(11)，其中該線圈(16)係經過該支柱(25)中之縱向通道(26)及經過該鐵磁罐的基底(24)中之孔洞(27)連接至該印刷電路板(13)。
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