AT389603B - Induktiver annaeherungsdetektor - Google Patents

Description

Nr. 389603

Die Erfindung betrifft einen induktiven Annäherungsdetektor mit höherfrequentem, durch einen sich annähernden Gegenstand beeinflußtem magnetischem Wechselfeld, wobei der zu erfassende, sich annähernde Gegenstand einen passiven Resonanzkreis aufweist und der Resonanzkreis aus einer Parallelschaltung einer Spule mit einem Kondensator besteht

Bisher wurden induktive Näherungsschalter verwendet, bei denen ein sich annähernder, elektrisch leitfähiger Gegenstand einen Impuls auslöste, der dann weiterverarbeitet wurde.

Nachteilig dabei ist, daß die Näherungsschalter auf alle ferromagnetischen oder elektrisch leitfahigen Stoffe ansprechen.

In der US-PS 4 130 763 ist eine Einrichtung zum Schutz von Maschinen beschrieben, welche von einem Annäherungserfassungs-System Gebrauch macht Dieses System besteht aus einem passiven Resonanzkreis und einem von diesem örtlich getrennten aktiven Detektorkreis. Hauptbestandteil des aktiven Detektorkreises ist ein Verstärker mit Rückkopplungsschleife, welche eine Erfassungsspule beinhaltet. Nähern sich diese Spulen einander, so beeinflußt jene des passiven Resonanzkreises durch magnetische Kopplung die Erfassungsspule im Detektorkreis derart, daß deren Widerstand durch die Resonanzfrequenz stark ansteigt. Das hat zur Folge, daß der Verstärker zu schwingen beginnt Die Schwingungen können zu einem Signal verarbeitet werden.

Ferner ist aus der DE-AS 25 11 914 ein elektronischer Näherungsschalter bekannt, wobei der detektierende Fühlerkreis dieser Einrichtung von elektrisch leitenden oder magnetisierbaren Gegenständen beeinflußbar ist

Weiters ist in der DE-AS 34 38 120 die Anordnung eines störfeldfesten Näherungschalters erläutert bei welchem im detektierenden Element mittels zweier Spulen eines Oszillatorschwingkreises zwei dem zu detektierenden Element zugewandte Magnetfelder erzeugt werden. Werden diese Magnetfelder durch das zu detektierende Element beeinflußt so wird über eine Differenzschaltung und eine dieser nachfolgenden Schaltung ein Signal gegenüber seiner ursprünglichen Größe geändert. Um eine Änderung der Magnetfelder des detektierenden Elementes hervarrufen zu können, muß das zu detektierende Element magnetisch leitfähig sein.

Ferner ist aus dieser Druckschrift bekannt, daß ein sich annähernder Gegenstand, welcher einen Magneten halten muß, von zwei Magnetfeldsensoren registriert wird. Die veränderten Größen werden von den Magnetfeldsensoren an eine Differenzschaltung weitergeleitet und ausgewertet.

Die DE-AS 1 167 229 beschreibt eine Raumschutzanlage, deren Aufgabe darin besteht, unbefugte Eindringlinge zu melden. Dies wird durch den Aufbau einer Brückenschaltung erreicht, die im Prinzip aus zwei Spulen und zwei Meßelektroden, denen Einstellkondensatoren parallelgeschaltet sind, besteht Die Meßelektroden dienen dazu, bestimmte Räume zu schützen, indem sie bei unbefugtem Eindringen einer Person durch Änderung ihrer Meßwerte das Gleichgewicht der Brückenschaltung stören und damit einen Alarm auslösen. Die Speisung der Schaltung erfolgt mittels eines Generators, der die benötigte Energie durch magnetische Kopplung, also induktiv, auf die Spulen der Brückenschaltung überträgt. Die Anordung besitzt zusätzlich eine Schaltung zur periodischen Überwachung der Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage.

Aus der DE-OS 25 51 348 ist bekannt, daß Resonatormarken innerhalb eines Überwachungsbereiches, beispielsweise einer Schleuse, erkennbar sind. Dabei wird mittels eines Senders ein auf einem Gegenstand befindlicher Resonator angeregt, welcher seinerseits auf die Empfangsspule eines Empfängers einwirkt. Die empfangenen Signale können weiterverarbeitet und einer Alarmeinrichtung zugeführt werden. Es handelt sich also hierbei um ein Detektorsystem auf Funkbasis.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Annäherungsdetektor zu schaffen, welcher Fehlauslösungen als Folge der Beeinflußung durch Metallkonstruktionsteile sicher verhindert

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes durch eine Wechselspannung mit periodisch variierter (gewobbelter) Frequenz erfolgt, wobei eine in einem NF-Oszillator erzeugte, sägezahnförmige Spannung ein in einem HF-Oszillator erzeugtes Treibersignal frequenzmoduliert, und daß dieses Treibersignal über die Eingangsklemmen einer Brückenschaltung zugeführt ist, wobei die Brückenschaltung aus zwei in Serie geschalteten Geberspulen besteht, denen parallel ein Spannungsteiler aus zwei ohmschen Widerständen angeordnet ist, und daß die Verbindungsleitungen zwischen den Geberspulen bzw. zwischen den ohmschen Widerständen an die Eingangsklemmen der Brückenschaltung angeschlossen sind, und daß die Verbindungsleitungen 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 Signalverstärkers zugeführt sind, dessen Ausgangsseite an die Eingangsseite eines Demodulators angeschlossen ist, und daß dem Demodulator ein Filter für die Wobbelfrequenz nachgeschaltet ist, und daß die Ausgangsseite des Filters mit der Eingangsseite eines Demodulators verbunden ist, und daß dem Demodulator ein Schwellwertscbalter nachgeschaltet ist.

Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, Arbeitsbereiche so eindeutig zu markieren, daß sie sicher erkannt und eindeutig von Metallteilen unterschieden weiden.

Ferner ergibt sich aus der Erfindung der Vorteil, daß der passive Resonanzkreis wegen seines einfachen Aufbaues mit geringen Kosten absolut tritt-, schlag- und wetterfest ausführbar ist

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist eine besonders hohe Empfindlichkeit, wodurch große Ansprechentfemungen erreichbar sind.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der aktive Teil des induktiven Annäherungsdetektors aus mehreren, insbesondere zwei, räumlich getrennten, vorzugsweise von derselben Treiberschaltung gespeisten, -2-

Claims (2)

1. Nr. 389603 Geberspulen mit offenen magnetischen Kreisen, die zusammen mit einem Spannungsteiler zu einer Bruckenschaltung verbunden sind, aufgebaut ist Von Vorteil dabei ist die noch höhere erreichbare Empfindlichkeit Der induktive Annäherungsdetektor kann auf einem Wagen montiert sein und wird nur bei Bewegung des S Wagens über einen die Drehbewegung der Räder erfassenden Geber aktiviert. Da eine Aktivität des induktiven Annäherungsdetektors nur bei Bewegung des Wagens gefordert ist ergibt sich somit der Vorteil, daß bei Stillstand der der Fahrzeugbatterie zu entnehmende Strom eingespart wird. Die Entaktivierung des induktiven Annäherungsdetektors kann mittels eines abfallverzögerten Zeitrelais' erst einige Zeit nach Stillstand des Wagens erfolgen. Auf diese Weise ist der induktive Annäherungsdetektor auf 10 Forderungen - z. B. Auslösen eines Warnsignals die sich in einem bestimmten Einzelfall ergeben, problemlos stellbar. An Hand eines Schaltbildes wird die Erfindung nun noch näher erläutert Die Fig. 1 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 15 Brückenschaltung erzeugt wird. Ein NF-Oszillator (1) liefert eine sägezahnförmige Spannung, welche einem HF-Oszillator (2) zugeführt wird und ein von diesem erzeugtes Treibersignal 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 20 Als Folge davon tritt an den Meßklemmen (16), (17) der Brückenschaltung (4) ein mit der Wobbelfrequenz 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 amplitudenkonstantes Signal. Das jeweilige Signal wird von den Meßklemmen (16), (17) unter Zwischenschaltung eines 25 Signalverstärkers (5) einer nur auf Amplitudenmodulation ansprechenden ersten Demodulatorstufe (6) zugeführt. Diese Demodulatorstufe (6) liefert ein Signal mit der Wobbelfrequenz, wenn sich der passive Resonanzkreis (3) annähert, bei Annäherung eines Metallteiles jedoch eine Gleichspannung. Der der Demodulatorstufe (6) nachgeschaltete Filter (7) läßt nur die Wobbelfrequenz durch. Das niederfrequente Signal wird in der zweitel Demodulatorstufe (8) gleichgerichtet und gesiebt und anschließend im Schwellwertschalter (9) in ein 30 Schaltsignal umgewandelt. Im Bahnbetrieb z. B. erfolgt die Markierung der Ränder von erlaubten Arbeitsbereichen von Fahrleitungsmontagewagen durch Auslegen der tritt-, schlag- und absolut wetterfesten Resonanzkreise zwischen den Schienen. Die Resonanzkreise werden sicher erkannt und eindeutig von anderen Metallteilen, beispielsweise Blechabdeckungen und Schienenkreuzungen, unterschieden. Verlassen die Wagen den erlaubten Arbeitsbereich, so 35 wird ein Warnsignal ausgelöst. 40 PATENTANSPRÜCHE 1. Induktiver Annäherungsdetektor mit höherfrequentem, durch einen sich annähernden Gegenstand beeinflußtem magnetischem Wechselfeld, wobei der zu erfassende, sich annähernde Gegenstand einen passiven Resonanzkreis aufweist und der Resonanzkreis aus einer Parallelschaltung einer Spule mit einem Kondensator besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes durch eine Wechselspannung mit periodisch variierter (gewobbelter) Frequenz erfolgt, wobei eine in einem NF-Oszillator (1) erzeugte, 50 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 die Verbindungsleitungen zwischen den Geberspulen (10, 11) bzw. zwischen den ohmschen Widerständen (12, 13) an die 55 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 Wobbelfrequenz 60 nachgeschaltet ist, und daß die Ausgangsseite des Filters (7) mit der Eingangsseite eines Demodulators (8) verbunden ist, und daß dem Demodulator (8) ein Schwellwertschalter (9) nachgeschaltet ist. -3- Nr. 389603
2. 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. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-