WO1989003537A1 - Inductive proximity detector - Google Patents

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WO1989003537A1
WO1989003537A1 PCT/AT1988/000076 AT8800076W WO8903537A1 WO 1989003537 A1 WO1989003537 A1 WO 1989003537A1 AT 8800076 W AT8800076 W AT 8800076W WO 8903537 A1 WO8903537 A1 WO 8903537A1
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proximity detector
inductive proximity
bridge circuit
circuit
demodulator
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PCT/AT1988/000076
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Inventor
Karl Ripka
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Elin-Union Aktiengesellschaft Für Elektrische Indu
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V15/00—Tags attached to, or associated with, an object, in order to enable detection of the object

Definitions

  • the invention relates to an inductive proximity detector with a higher-frequency magnetic alternating field influenced by an approaching object.
  • inductive proximity switches have been used in which an approaching, electrically conductive object triggers a pulse, which was then processed further.
  • the disadvantage here is that the proximity switches respond to all ferromagnetic or electrically conductive substances.
  • the object of the invention is to provide a proximity detector which reliably prevents false triggering as a result of being influenced by metal construction parts.
  • the passive resonance circuit owing to its simple construction, can be designed to be absolutely tread-resistant, impact-resistant and weatherproof at low cost.
  • the active part of the inductive proximity detector is constructed from a plurality of, in particular two, spatially separate, preferably fed by the same driver circuit, transmitter coils with open magnetic circuits, which are connected together with a voltage divider to form a bridge circuit is.
  • the inductive proximity detector is mounted on a trolley and is only activated when the trolley is moved via a sensor that detects the rotary movement of the wheels.
  • the inductive proximity detector is deactivated by means of a drop-delay timer only some time after the car has come to a standstill.
  • a further embodiment of the invention consists in that a sawtooth-shaped voltage generated in an LF oscillator frequency-modulates a driver signal generated in an HF oscillator, and that this driver signal is fed via the input terminals to a bridge circuit, the bridge circuit from two there are series-connected sensor coils, in which a voltage divider consisting of two ohmic resistors is arranged in parallel, and that the connecting lines between the sensor coils or between the ohmic resistors are connected to the input terminals of the bridge circuit, and that the connecting wires - Lines from the first transmitter coil with the first ohmic resistor, or from the second transmitter coil with the second ohmic resistor, are fed via the measuring terminals of the bridge circuit to the input of a signal amplifier whose output side is connected to the input side of a demodulator, and that a filter for the wobble frequency is connected downstream of the demodulator, and that the output side of the filter is connected to the input side of a demodulator, and that a threshold switch
  • This circuit arrangement has the advantage of a particularly high sensitivity, as a result of which long response distances can be achieved.
  • the resonance circuits are reliably recognized and clearly differentiated from other metal parts, for example sheet metal covers, and rail crossings. If the wagons leave the permitted working area, a warning signal is triggered.

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Abstract

An inductive proximity detector (4) has a high-frequency alternating magnetic field which is influenced by an approaching object (3). An alternating magnetic field is produced by a wobble-frequency alternating current (2), and the approaching object (3) is a passive resonance circuit with an open magnetic circuit. This measure permits unambiguous marking of working ranges so that they can be reliably identified and clearly distinguished from metal parts.

Description

Induktiver Annaherungsdetektor Inductive proximity detector
Die Erfindung betrifft einen induktiven Annäherungsde¬ tektor mit höherfrequentem, durch einen sich annähern¬ den Gegenstand beeinflußtem magnetischem Wechselfeld.The invention relates to an inductive proximity detector with a higher-frequency magnetic alternating field influenced by an approaching object.
Bisher wurden induktive Annäherungsschalter verwendet, bei denen ein sich annähernder, elektrisch leitfähiger Gegenstand einen Impuls auslöste, der dann weiterver¬ arbeitet wurde.Hitherto, inductive proximity switches have been used in which an approaching, electrically conductive object triggers a pulse, which was then processed further.
Nachteilig dabei ist, daß die Annäherungsschalter auf alle ferromagnetischen oder elektrisch leitfähigen Stoffe ansprechen.The disadvantage here is that the proximity switches respond to all ferromagnetic or electrically conductive substances.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Annäherungsdetektor zu schaffen, welcher Fehlauslösungen als Folge der Beeinflußung durch Metallkonstruktionsteile sicher verhindert.The object of the invention is to provide a proximity detector which reliably prevents false triggering as a result of being influenced by metal construction parts.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des magneti¬ schen Wechselfeldes durch eine Wechselspannung mit periodisch varierter (gewobbelter) Frequenz erfolgt, und daß der zu erfassende, sich annähernde Gegenstand ein passiver Resonanzkreis mit offenem magnetischem Kreis ist.The object is achieved by the invention. This is characterized in that the alternating magnetic field is generated by an alternating voltage with a periodically varied (wobbled) frequency, and in that the object to be detected, which is approaching, is a passive resonance circuit with an open magnetic circuit.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, Arbeitsbe¬ reiche so eindeutig zu markieren, daß sie sicher er¬ kannt und eindeutig von Metallteilen unterschieden werden.With the invention it is possible for the first time to mark work areas so clearly that they are reliably recognized and clearly differentiated from metal parts.
Ferner ergibt sich aus der Erfindung der Vorteil, daß der passive Resonanzkreis wegen seines einfachen Auf¬ baues mit geringen Kosten absolut tritt-, schlag- und wetterfest ausführbar ist. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist darin gegeben, daß der aktive Teil des induktiven Annäherungsdetektors aus mehreren, insbesondere zwei, räumlich getrennten, vorzugsweise von derselben Treiberschaltung gespeisten, Geberspulen mit offenen magnetischen Kreisen, die zusammen mit einem Spannungsteiler zu einer Brücken¬ schaltung verbunden sind, aufgebaut ist.Furthermore, there is the advantage from the invention that the passive resonance circuit, owing to its simple construction, can be designed to be absolutely tread-resistant, impact-resistant and weatherproof at low cost. One embodiment of the invention provides that the active part of the inductive proximity detector is constructed from a plurality of, in particular two, spatially separate, preferably fed by the same driver circuit, transmitter coils with open magnetic circuits, which are connected together with a voltage divider to form a bridge circuit is.
Von Vorteil dabei ist die höhere erreichbare Empfind- lichkeit.The higher attainable sensitivity is an advantage here.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der induktive Annäherungsdetektor auf einem Wagen montiert und wird nur bei Bewegung des Wagens über einen die Drehbewegung der Räder erfassenden Geber aktiviert.In a further development of the invention, the inductive proximity detector is mounted on a trolley and is only activated when the trolley is moved via a sensor that detects the rotary movement of the wheels.
Da eine Aktivität des induktiven Annäherungsdetektors nur bei Bewegung des Wagens gefordert ist, ergibt sich somit der Vorteil, daß bei Stillstand der der Fahr- zeugbatterie zu entnehmende Strom eingespart wird.Since an activity of the inductive proximity detector is only required when the carriage is moving, there is the advantage that the current to be drawn from the vehicle battery is saved when the vehicle is at a standstill.
In einer alternativen Ausführung erfolgt die Entaktivierung des induktiven Annäherungsdetektors mittels eines abfallverzögerten Zeitrelais' erst einige Zeit nach Stillstand des Wagens.In an alternative embodiment, the inductive proximity detector is deactivated by means of a drop-delay timer only some time after the car has come to a standstill.
Auf diese Weise ist der induktive Annäherungsdetektor auf Forderungen - beispielsweise auslösen eines Warn¬ signals -, die sich in einem bestimmten Einzelfall ergeben, problemlos einstellbar.In this way, the inductive proximity detector can be easily adjusted to demands - for example triggering a warning signal - that arise in a specific individual case.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine in einem NF-Oszillator erzeugte, sägezahnför- mige Spannung ein in einem HF-Oszillator erzeugtes Treibersignal frequenzmoduliert, und daß dieses Trei¬ bersignal über die Eingangsklemmen einer Brückenschal¬ tung zugeführt ist, wobei die Brückenschaltung aus zwei in Serie geschalteten Geberspulen besteht, denen par¬ allel ein Spannungsteiler aus zwei ohmschen Wider¬ ständen angeordnet ist, und daß die Verbindungsleitun¬ gen zwischen den Geberspulen bzw. zwischen den ohmschen Widerständen an die Eingangsklemmen der Brückenschal¬ tung angeschlossen sind, und daß die Verbindungsiei- tungen von der ersten Geberspule mit dem ersten ohmschen Widerstand, bzw. von der zweiten Geberspule mit dem zweiten ohmschen Widerstand über die Meßklemmen der Brückenschaltung dem Eingang eines Signalverstär¬ kers zugeführt sind, dessen Ausgangsseite an die Ein¬ gangsseite eines Demodulators angeschlossen ist, und daß dem Demodulator ein Filter für die Wobbeifrequenz nachgeschaltet ist, und daß die Ausgangsseite des Filters mit der Eingangsseite eines Demodulators ver¬ bunden ist, und daß dem Demodulator ein Schwellwert¬ schalter nachgeschaltet ist, und daß ein das Gleichge¬ wicht der Brückenschaltung beeinflussender passiver Resonanzkreis aus einer Parallelschaltung einer Spule mit einem Kondensator aufgebaut ist.A further embodiment of the invention consists in that a sawtooth-shaped voltage generated in an LF oscillator frequency-modulates a driver signal generated in an HF oscillator, and that this driver signal is fed via the input terminals to a bridge circuit, the bridge circuit from two there are series-connected sensor coils, in which a voltage divider consisting of two ohmic resistors is arranged in parallel, and that the connecting lines between the sensor coils or between the ohmic resistors are connected to the input terminals of the bridge circuit, and that the connecting wires - Lines from the first transmitter coil with the first ohmic resistor, or from the second transmitter coil with the second ohmic resistor, are fed via the measuring terminals of the bridge circuit to the input of a signal amplifier whose output side is connected to the input side of a demodulator, and that a filter for the wobble frequency is connected downstream of the demodulator, and that the output side of the filter is connected to the input side of a demodulator, and that a threshold switch is connected downstream of the demodulator, and that a passive resonance circuit which influences the balance of the bridge circuit au s a parallel connection of a coil with a capacitor is constructed.
Aus dieser Schaltungsanordnung ergibt sich der Vorteil einer besonders hohen Empfindlichkeit, wodurch große Ansprechentfernungen erreichbar sind.This circuit arrangement has the advantage of a particularly high sensitivity, as a result of which long response distances can be achieved.
An Hand eines Schaltbildes wird die Erfindung nun noch näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with the aid of a circuit diagram.
Die Fig. zeigt einen passiven Schwingkreis 3, der lose mit einem magnetischem Wechselfeld gekoppelt ist, das mit Hilfe einer aus den Geberspulen 10, 11 und den ohmschen Widerständen 12, 13 bestehenden Brückenschal¬ tung erzeugt wird. Ein NF-Oszillator 1 liefert eine sägezahnförmige Spannung, welche einem HF-Oszillator 2 zugeführt wird und ein von diesem erzeugtes Treibersi¬ gnal frequenzmoduliert. Liegt die Resonanzfrequenz des passiven Schwingkreises ungefähr in der Mitte des gewobbelten Bereiches, dann wird bei jedem Sägezahn etwa in der Mitte der Rampe durch Resonanz einer der Geberspulen 10, 11 Energie entzogen und damit das Brückengleichgewicht gestört.The figure shows a passive resonant circuit 3 which is loosely coupled to an alternating magnetic field which is generated with the aid of a bridge circuit consisting of the transmitter coils 10, 11 and the ohmic resistors 12, 13. An LF oscillator 1 supplies a sawtooth-shaped voltage, which is fed to an HF oscillator 2 and frequency-modulates a driver signal generated by the latter. If the resonant frequency of the passive oscillating circuit lies approximately in the middle of the wobbled area, then in each sawtooth, approximately in the middle of the ramp, energy is withdrawn by resonance of one of the transmitter coils 10, 11 and thus the bridge balance is disturbed.
Als Folge davon tritt an den Meßklemmen 16, 17 der Brückenschaltung 4 ein mit der Wobbeifrequenz frequenz- und amplitudenmoduliertes Hochfrequenzsignal auf. Nähert sich anstatt des Resonanzkreises 3 ein größerer Metallteil, so entsteht an den Meßklemmen 16, 17 ein lediglich frequenzmoduliertes, jedoch amplitudenkon¬ stantes Signal.As a result, a high frequency signal with frequency and amplitude modulation occurs with the wobble frequency at the measuring terminals 16, 17 of the bridge circuit 4. If a larger metal part approaches instead of the resonant circuit 3, a signal which is only frequency-modulated but amplitude-constant is produced at the measuring terminals 16, 17.
Das jeweilige Signal wird von den Meßklemmen 16, 17 unter Zwischenschaltung eines Signalverstärkers 5 einer nur auf Amplitudenmodulation ansprechenden ersten Demodulatorstufe 6 zugeführt. Diese Demodulatorstufe 6 liefert ein Signal mit der Wobbeifrequenz, wenn sich der passive Resonanzkreis 3 annähert, bei Annäherung eines Metallteiles jedoch eine Gleichspannung. Der der Demodulatorstufe 6 nachgeschaltete Filter 7 läßt nur die Wobbeifrequenz durch. Das niederfrequente Signal wird in der zweiten Demodulatorstufe 8 gleichgerichtet und gesiebt und anschließend im Schwellwertschalter 9 in ein Schaltsignal umgewandelt.The respective signal is fed from the measuring terminals 16, 17 with the interposition of a signal amplifier 5 to a first demodulator stage 6 which only responds to amplitude modulation. This demodulator stage 6 delivers a signal with the wobble frequency when the passive resonance circuit 3 approaches, but when a metal part approaches a DC voltage. The filter 7 connected downstream of the demodulator stage 6 only allows the wobble frequency to pass through. The low-frequency signal is rectified and sieved in the second demodulator stage 8 and then converted into a switching signal in the threshold switch 9.
Im Bahnbetrieb beispielsweise erfolgt die Markierung der Ränder von erlaubten Arbeitsbereichen von Fahrlei¬ tungsmontagewagen durch Auslegen der tritt-, schlag- und absolut wetterfesten Resonanzkreise zwischen denIn rail operations, for example, the edges of permitted working areas of overhead line assembly vehicles are marked by laying out the shock, impact and absolutely weatherproof resonance circuits between the
Schienen. Die Resonanzkreise werden sicher erkannt und eindeutig von anderen Metallteilen, beispielsweise Blechabdeckungen,und Schienenkreuzungen, unterschieden. Verlassen die Wagen den erlaubten Arbeitsbereich, so wird ein Warnsignal ausgelöst. Rails. The resonance circuits are reliably recognized and clearly differentiated from other metal parts, for example sheet metal covers, and rail crossings. If the wagons leave the permitted working area, a warning signal is triggered.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Induktiver Annäherungsdetektor mit höherfrequentem, durch einen sich annähernden Gegenstand beeinflußtem magnetischem Wechselfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes durch eine Wechselspannung mit periodisch variierter (gewobbelter) Frequenz erfolgt, und daß der zu erfassende, sich annähernde Gegenstand ein passiver Resonanzkreis mit offenem magnetischem Kreis ist.1. Inductive proximity detector with a higher frequency, influenced by an approaching object alternating magnetic field, characterized in that the generation of the alternating magnetic field is carried out by an alternating voltage with a periodically varied (swept) frequency, and that the object to be detected, a passive resonance circuit with open magnetic circuit.
2. Induktiver Annäherungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Teil des induktiven Annäherungsdetektors aus mehreren, insbesondere zwei, räumlich getrennten, vorzugsweise von derselben Treiberschaltung gespeisten, Geberspulen mit offenen magnetischen Kreisen, die zusammen mit einem Spannungsteiler zu einer Brückenschaltung verbunden sind, aufgebaut ist.2. Inductive proximity detector according to claim 1, characterized in that the active part of the inductive proximity detector consists of several, in particular two, spatially separate, preferably fed by the same driver circuit, transmitter coils with open magnetic circuits which are connected together with a voltage divider to form a bridge circuit, is constructed.
3. Induktiver Annäherungsdetektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive3. Inductive proximity detector according to claim 1 and 2, characterized in that the inductive
Annäherungsdetektor auf einem Wagen montiert und nur bei Bewegung des Wagens über einen die Drehbewegung der Räder erfassenden Geber aktiviert ist.Proximity detector mounted on a trolley and is only activated when the trolley is moved by a sensor that detects the rotary movement of the wheels.
4. Induktiver Annäherungsdetektor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines abfallverzögerten Zeitrelais' der induktive Annäherungsdetektor erst einige Zeit nach Stillstand des Wagens entaktiviert ist.4. Inductive proximity detector according to claim 1 to 3, characterized in that by means of a drop-delay timer 'the inductive proximity detector is deactivated only some time after the car has come to a standstill.
5. Induktiver Annäherungsdetektor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einem NF-Oszillator 1 erzeugte, sägezahnförmige Spannung ein in einem HF-Oszillator 2 erzeugtes Treibersignal frequenzmoduliert, und daß dieses Treibersignal über die Eingangsklemmen 14, 15 einer Brückenschaltung 4 zugeführt ist, wobei die Brückenschaltung 4 aus zwei in Serie geschalteten Geberspulen 10, 11 besteht, denen parallel ein Spannungsteiler aus zwei ohmschen Widerständen 12, 13 angeordnet ist, und daß die5. Inductive proximity detector according to claim 1 to 4, characterized in that a sawtooth-shaped voltage generated in an LF oscillator 1, frequency modulated a driver signal generated in an RF oscillator 2, and that this driver signal via the input terminals 14, 15 of a bridge circuit 4 is supplied, the bridge circuit 4 consisting of two series-connected sensor coils 10, 11, which is arranged in parallel with a voltage divider consisting of two ohmic resistors 12, 13, and that
Verbindungsleitungen zwischen den Geberspulen 10, 11 bzw. zwischen den ohmschen Widerständen 12, 13 an die Eingangsklemmen 14, 15 der Brückenschaltung 4 angeschlossen sind, und daß die Verbindungsleitungen von der ersten Geberspule 10 mit dem ersten ohmschen Widerstand 12, bzw. von der zweiten Geberspule 11 mit dem zweiten ohmschen Widerstand 13 über die Meßklemmen 16 bzw. 17 der Brückenschaltung 4 dem Eingang eines Signalverstärkers 5 zugeführt sind, dessen Ausgangsseite an die Eingangsseite eines Demodulators 6 angeschlossen ist, und daß dem Demodulator 6 ein Filter 7 für die Wobbeifrequenz nachgeschaltet ist, und daß die Ausgangsseite des Filters 7 mit der Eingangsseite eines Demodulators 8 verbunden ist, und daß dem Demodulator 8 einConnecting lines between the encoder coils 10, 11 or between the ohmic resistors 12, 13 are connected to the input terminals 14, 15 of the bridge circuit 4, and that the connecting lines from the first encoder coil 10 to the first ohmic resistor 12, or from the second encoder coil 11 with the second ohmic resistor 13 via the measuring terminals 16 and 17 of the bridge circuit 4 are fed to the input of a signal amplifier 5, the output side of which is connected to the input side of a demodulator 6, and that a filter 7 for the wobble frequency is connected downstream of the demodulator 6, and that the output side of the filter 7 is connected to the input side of a demodulator 8, and that the demodulator 8 a
Schwellwertschalter 9 nachgeschaltet ist, und daß ein das Gleichgewicht der Brückenschaltung 4 beeinflussender passiver Resonanzkreis 3 aus einer Parallelschaltung einer Spule 18 mit einem Kondensator 19 aufgebaut ist. Threshold switch 9 is connected downstream, and that a passive resonance circuit 3 influencing the equilibrium of the bridge circuit 4 is constructed from a parallel connection of a coil 18 with a capacitor 19.
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