DE2405923A1 - Capacitive HF proximity switch - has HF oscillator and capacitive sensor whose capacitance to earth changes when object approaches - Google Patents

Abstract

The object to be detected is non-metallic, and the sensor capacitance change is evaluated to determine the distance of the object. An amplitude stabilised oscillator is connected to an h.f. transformer with two symmetrical output windings; one terminal is connected to the sensor or to a reference sensor, and the other to a capacitance current or voltage converter, whose outputs are connected to a difference forming stage. The two output windings have tappings forming the other terminals, and the other winding ends are earthed through neutralising capacitors; capacitances to earth of the reference sensor and of the test sensor are approx. equal.

Description

Kapazitiver Wäherungsschalter Die ErSindung betrifft einen kapazitiven Näherungsschalter mit einem Kochfrequenz-Oszillator und einer kapazitiven Meßsonde, deren Kapazitätsänderungen gegen Erde bei Annäherung von insbesondere nicht-metallischen Gegenständen als Maß für die Annäherung derartiger Gegenstände ausgewertet wird. Capacitive proximity switch The invention relates to a capacitive one Proximity switch with a cooking frequency oscillator and a capacitive measuring probe, their changes in capacitance to earth when approaching, in particular non-metallic ones Objects is evaluated as a measure for the approach of such objects.

An kapazitive Näherungsschalter zur Feststellung insbesondere nicht-metallischer Werkstoffe, wie Kunststoffe, Textilien, Papier, Leder, Nahrungsmittel oder dergleichen, werden mitunter hohe Anforderungen bezüglich der Stabilität gestellt. Bekannte Näherungsschalter arbeiten mit einem RC-Oszillator, wobei sowohl ein Mitkopplungsals auch ein Gegenkopplungspfad vorgesehen sind. Normalerweise überwiegt bei diesen Geräten die Gegenkopplung, so daß der Oszillator nicht zur Selbsterregung kommt. Nähert man jedoch der kapazitiven Sonde des bekannten Schalters einen Gegenstand aus leitendem oder nicht-leitendem Material mit einer Dielektrizitätskonstanten größer 1, so nimmt die Gegenkopplung ab und die Mitkopplung zu, so daß der Oszillator schließlich zu schwingen beginnt. Diese Zustandsänderung wird in einer angeschlossenen Auswerteelektronik in ein Schaltsignal ungesetzt. Die bekannten Geräte haben jedoch den Nachteil, daß ihr Ansprechverhalten einerseits von den Parametern der verwendeten Halbleiter abhängt und insbesondere auch von deren Temperaturdrift.On capacitive proximity switches for detection, especially non-metallic ones Materials such as plastics, textiles, paper, leather, food or the like, there are sometimes high requirements with regard to stability. Known proximity switches work with an RC oscillator, with both a positive feedback and a negative feedback path are provided. Normally the negative feedback predominates in these devices, see above that the oscillator does not self-excite. However, if you approach the capacitive Probe of the known switch an object made of conductive or non-conductive Material with a dielectric constant greater than 1 reduces negative feedback from and the coupling to, like that that the oscillator eventually closed begins to swing. This change of state is recorded in a connected electronic evaluation system unset in a switching signal. However, the known devices have the disadvantage that their response behavior depends on the one hand on the parameters of the semiconductors used and in particular also from their temperature drift.

Es sind auch schon Schaltungen, insbesondere aus der Meßtechnik, bekannt, mittels deren kapazitive Änderungen in eine Strom- oder auch Spannungsänderung umgewandelt werden können. Diese bekannten Schaltungen arbeiten jedoch mit hinlänglicher Genauigkeit erst bei größeren kapazitiven Änderungen, da im allgemeinen die Drift eines oder melLrerer Ptl-Ubergänge sich insbesondere bei kleinen kapazitiven Änderungen störend auswirkt. Bei Silizium beträgt die Drift z.B. 2 mV/°C.Circuits are already known, in particular from measurement technology, converted into a current or voltage change by means of their capacitive changes can be. However, these known circuits work with sufficient accuracy only with larger capacitive changes, since generally the drift of an or Smaller Ptl transitions are particularly disturbing in the case of small capacitive changes affects. With silicon, for example, the drift is 2 mV / ° C.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, einen kapazitiven Nährungsschalter-der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welcher insbesondere von der Temperaturdrift der verwendeten Halbleiter unabhängig ist, bei den weiter schwankende Halbleiterparameter keinen störenden binflu2 haben und welcher auch nach längeren Betriebszeiten einzig und allein auf die zu erfassenden Wapazitatsärlderungen anspricht.The aim of the invention is therefore to provide a capacitive proximity switch To create the type mentioned at the beginning, which in particular depends on the temperature drift the semiconductor used is independent, with the semiconductor parameters fluctuating further have no disruptive binflu2 and which is the only one even after long periods of operation and only responds to the gas emissions to be recorded.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der amplitudenstabilisierte Oszillator an einen Hochfreque:rz-Übertrager mit zwei symmetrischen Ausgangswicklungen angeschlossen ist, deren einer Anschluß mit der kapazitiven Meßsonde bzw. einer Vergleichssonde und deren anderer Anschluß jeweils mit einem Kapazitäts-Strom- oder -Spannungskonverter verbunden ist, deren Ausgänge einer Differenzbildungsstufe zugeführt sind.To solve this problem, the invention provides that the amplitude-stabilized Oscillator to a high frequency: rz transformer with two symmetrical output windings is connected, one connection with the capacitive probe or one Comparison probe and its other connection each with a capacitance current or -Voltage converter is connected, the outputs of a subtraction stage are supplied.

Zweckmäßigerweise ist die Ausbildung so, daß die beiden Ausgangswicklungen je eine den anderen Anschluß bildende Anzapfung aufweisen und daß das weitere Anschlußende jeder :Yioklung huber je einen Neutralisationskondensator geerdet ist.Appropriately, the training is such that the two output windings each have a tap forming the other connection and that the further connection end everyone: Yioklung has a neutralization capacitor each grounded.

Nine besonders gute Kompensation bei Temperaturänderungen wird erzielt, wenn die Erd-Kapazitäten der Vergleichssonde und der Meßsonde annähernd gleich sind und wenn vorzugsweise beide Sonden auch das gleiche Dielektrikum aufweisen, weil dann die gleiche Drift der Dielektrizitätskonstanten vorliegt.Nine particularly good compensation for temperature changes is achieved, when the earth capacitances of the reference probe and the measuring probe are approximately equal and if preferably both probes also have the same dielectric, because then there is the same drift in the dielectric constant.

Jahrend die Ausgangsspannung und auch die Frequenz des HF-Oszillators möglichst hoch sein sollen, um zu erreichen, daß eine kleine kapazitive Änderung in den Konvertern eine möglichst große Stromänderung hervorruft, sollen die Konverter zweckmäßig einen sehr kleinen Eingangswiderstand aufweisen.The output voltage and also the frequency of the HF oscillator over the years should be as high as possible in order to achieve that a small capacitive change causes the largest possible change in current in the converters, the converters should expediently have a very small input resistance.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Neutralisation unvollständig durchgeführt ist, derart, daß normalerweise am Ausgang jedes Konverters eine geringe Ausgangsspannung von z.B. etwa 1 V vorliegt.It is particularly advantageous if the neutralization is incomplete is carried out in such a way that normally at the output of each converter a small Output voltage of e.g. about 1 V is present.

Die Differenzbildungsstufe soll vorzugsweise eine hohe Gleichtaktunterdrückung aufweisen. Außerdem hat die Differenzbildungsstufe zweckmäßigerweise auch eine Verstärkung um z.B. den Faktor 10.The difference formation stage should preferably have a high common-mode rejection exhibit. In addition, the differentiating stage expediently also has a gain e.g. by a factor of 10.

Vorteilhafterweise ist an die Differenzbildungsstufe ein Trigger angeschlossen, der ab einer vorbestimmten Schwelle des Ausgangssignals der Differenzbildungsstufe anspricht. Zweckmäßig steuert der Trigger eine Leistungsschaltstufe, z.B. ein Relais, an.A trigger is advantageously connected to the subtraction stage, from a predetermined threshold of the output signal of the difference formation stage appeals to. The trigger expediently controls a power switching stage, e.g. a relay, at.

Die Neutralisationskondensatoren dienen dazu, den Einfluß der unvermeidbaren Ausgangskapazität und auch der TJickelkapazität der Wicklungen gegen den Kern auszuschalten. Die Ausgänge der Konverter, die mittels eines Arbeitswiderstandes mit einem festen Potential verbunden sind, sollen durch eine unvollkommene Neutralisation so eingestellt werden, daß die Schwellspannungen der verwendeten Halbleiter überschritten werden, was beispielsweise bei normalerweise vorliegenden Ausgangsspannungen jedes Konverters von ca. 1 V der Fall ist.The neutralization capacitors serve to reduce the influence of the unavoidable To switch off output capacitance and also the winding capacitance of the windings against the core. The outputs of the converter, which by means of a working resistance with a fixed Potential connected are said to be adjusted by an imperfect neutralization that the threshold voltages of the semiconductors used are exceeded, what, for example, when the output voltages of each converter are normally present of approx. 1 V is the case.

Da aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung in beiden Kreisen gleiche Grundkapazitäten vorliegen und vorzugsweise auch das Dielektrikum gleich ist, sind z.B, aufgrund von Temperaturschwankungen erfolgende änderungen in beiden Kreisen gleich. Entsprechendes gilt für Alterung.Since due to the training according to the invention in both circles the same Basic capacitances are present and preferably the dielectric is also the same E.g. changes in both circuits due to temperature fluctuations same. The same applies to aging.

Da davon ausgegangen werden kann, daß beide Konverterschaltungen völlig gleich aufgebaut sind, erfolgt automatisch auch eine Kompensation etwa schwankender Halbleiterparameter.Since it can be assumed that both converter circuits completely are constructed the same, a compensation that is roughly fluctuating also takes place automatically Semiconductor parameters.

Da die Wicklungen des Ausgangsübertragers ebenfalls symmetrisch ausgebildet sind, müssen auch die Arbeitsgeraden beider Anordnungen gleich sein. Auf diese Weise hat man also in der Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Konverter eine Größe, die nur noch von der kapazitiven Änderung'im Meßkreis abhängt. Diese Differenz wird in der Differenzbildungsstufe mit hoher Gleichtaktunterdrückung gebildet. Die einfachste Verwirklichung einer derartigen Stufe besteht in einem geeigneten monolithischen Operationsverstärker.Because the windings of the output transformer are also symmetrical the working lines of both arrangements must also be the same. In this way So if the difference between the output voltages of the two converters is a quantity, which only depends on the capacitive change in the measuring circuit. This difference will in the Difference formation stage with high common mode rejection educated. The simplest implementation of such a stage is one suitable monolithic operational amplifier.

Eine besonders bevorzugte bauliche Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Meßsonde an der einen Stirnseite eines vorzugsweise zylindrischen, geerdeten Metallgehäuses und die Vergleichssonde im Innern des Gehäuses isoliert angeordnet sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß eventuelle Störeinflüsse gleichermaßen im Meß-und Vergleichskreis auftreten, so daß automatisch die erwünschte Kompensation auftritt.A particularly preferred structural embodiment is characterized in that the measuring probe is attached to one end face of a preferably cylindrical, grounded metal housing and the comparison probe insulated inside the housing are arranged. In this way it is guaranteed that any interference occur equally in the measuring and comparison circles, so that the desired Compensation occurs.

Zweckmäßigerweise ist an der Stirnseite ein Deckel aus Isoliermaterial am Gehäuse befestigt, in den vorzugsweise die Meßsonde eingebettet ist.A cover made of insulating material is expediently on the end face attached to the housing, in which the measuring probe is preferably embedded.

An der Innenseite des Deckels ist bevorzugt eine geerdete Metallplatte angebracht, gegenüber der - durch eine Zwischenplatte aus Isoliermaterial getrennt - die Vergleichssonde angeordnet ist. Die Metallplatte und die Vergleichssonde bilden also zusammen einen Kondensator mit einer Kapazität, die der Erdkapazität der Meßsonde ohne angenäherte Gegenstände in etwa entspricht.A grounded metal plate is preferably on the inside of the cover attached, opposite the - separated by an intermediate plate made of insulating material - the comparison probe is arranged. The metal plate and the comparison probe form so together a capacitor with a capacitance that corresponds to the earth capacitance of the measuring probe without approximate objects roughly corresponds to.

Das verwendete Isoliermaterial ist vorzugsweise Polytetrafluoräthylen.The insulating material used is preferably polytetrafluoroethylene.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen kapazitiven Näherungsschalters, Fig. 2 ein ins Einzelne gehendes Schaltbild eines erfindungsgemäßen kapazitiven ITäherungsschalters und Fig. 3 eine teilweise axial geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten baulichen Ausführung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Näherungsschalters.The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described; 1 shows a block diagram of one according to the invention capacitive proximity switch, 2 shows a detailed view Circuit diagram of a capacitive proximity switch according to the invention and FIG. 3 shows a partially axially sectioned side view of a preferred structural design a capacitive proximity switch according to the invention.

Nach Figur 1 ist ein amplitudenstabilisierter Oszillator 11 mit einer Frequenz von ca. 1 hEz an die Eingangswicklung 14 eines Hochfrequenz-Ubertragers 13 j angeschlossen.According to Figure 1 is an amplitude-stabilized oscillator 11 with a Frequency of about 1 hEz to the input winding 14 of a high-frequency transformer 13 j connected.

Der Hochfrequenz-Übertrager weist erfindungsgemäß zwei symmetrische Ausgangswicklungen 15, 16 mit Anzapfungen 17, 18 sowie zwei äußeren Anschlüssen 19, 20 und zwei weiteren, inneren Anschlußenden 25, 26 auf.According to the invention, the high-frequency transformer has two symmetrical ones Output windings 15, 16 with taps 17, 18 and two external connections 19, 20 and two further, inner connection ends 25, 26.

An die Anschlußenden 25, 26 sind Neutralisationskondensatoren 27, 28 angeschlossen, deren anderer Anschluß jeweils geerdet ist.Neutralization capacitors 27, 28, the other terminal of which is grounded.

Die Anzapfungen 17, 18 führen zu den Eingängen von geerdeten Kapazitäts-Strom- oder -Spannungskonvertern 22, 23.The taps 17, 18 lead to the inputs of grounded capacitance current or voltage converters 22, 23.

Der äußere Anschluß 19 der Wicklung 15 ist an die Neßsonde 12 angeschlossen, welche schematisch als Teil eines Kondensators dargestellt ist, deren der Meßsonde 12 gegenüberliegende Belegung teilweise durch das Gehäuse 34 (Figur 3), die Metallplatte 35 (Figur 3) und die gegebenenfalls angenäherten Gegenstände gebildet wird. Der Wert der Grundkapazität der Meßsonde 12 gegen Erde beträgt Cg während die durch angenäherte Gegenstände bewirkte Kapazitätsänderung mit n C bezeichnet ist.The outer connection 19 of the winding 15 is connected to the Neßsonde 12, which is shown schematically as part of a capacitor, the measuring probe 12 opposite occupancy partially through the housing 34 (Figure 3), the metal plate 35 (Figure 3) and the possibly approximated objects is formed. Of the The value of the basic capacitance of the measuring probe 12 to earth is Cg during the through approximate objects caused change in capacitance is denoted by n C.

Analog ist der äußere Anschluß 20 mit der Vergleichssonde 21 verbunden, die zusammen mit einer auch in Figur 3 dargestellten Metallplatte 35 einen Kondensator mit einer Kapazität CV bildet. Die Metallplatte 35 ist geerdet.Analogously, the external connection 20 is connected to the comparison probe 21, together with a metal plate 35 also shown in FIG. 3, a capacitor with a capacity CV forms. The metal plate 35 is grounded.

Erfindungsgemäß werden die Grundkapazität CO und CV im wesentlichen gleich gewählt.According to the present invention, the basic capacities CO and CV become substantially chosen the same.

Da die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Konverter 22, 23 jedoch auf kein festes Potential bezogen sind, sind sie-nicht ohne weiteres auswertbar. Aus diesem Grunde sind die beiden Ausgänge an einen Differenzverstärker 24 angelegt, dem ein Trigger 32 und ein Relais 33 folgt.Since the difference in the output voltages of the two converters 22, 23 but are not related to a fixed potential, they cannot be evaluated without further ado. For this reason, the two outputs are connected to a differential amplifier 24, which is followed by a trigger 32 and a relay 33.

An den Ausgängen der Konverter 22, 23 wird eine Ausgangsgröße geliefert, z.B. ein Ausgangsstrom, welcher der Kapazitätsänderwlg am Eingang des jeweiligen Konverters proportional ist. Die Neutralisation mittels der Rondensatoren 27, 28 wird erfindungsgemäß so bemessen, daß die unvermeidlichen Schwellenspannungswerte der verwendeten Halbleiter überschritten werden. Am Ausgang der Konverter entstehen dann zwei Gleichspannungen, deren Differenz ausgewertet werden soll, was mittels der Diffe'renzbildungsstufe 24 und des Triggers 32 geschieht.At the outputs of the converters 22, 23 an output variable is delivered, E.g. an output current, which is the capacitance changer at the input of the respective Converter is proportional. The neutralization by means of the round capacitors 27, 28 is dimensioned according to the invention so that the inevitable threshold voltage values of the semiconductors used are exceeded. At the output of the converter arise then two DC voltages, the difference of which is to be evaluated, what by means of the difference formation stage 24 and the trigger 32 happens.

Wird der Meßsonde 12 ein leitender oder nicht-leitender Gegenstand genähert, so kommt die zunächst ins Gleichgewicht gebrachte Schaltung immer mehr aus dem Gleichgewicht, bis die Ausgangsgröße der Differenzbildungsstufe 24 ausreicht, um den z.B. als Schmitt-Trigger ausgebildeten Trigger 32 zum Umkippen und damit das Relais 33 zum Ansprechen zu bringen. Hierdurch wird eine bestimmte Annäleerung des festzustellenden Gegenstandes zur Anzeige gebracht. Das entstehende Signal kann dann in gesrunscllter Weise ausgewertet werden.If the probe 12 becomes a conductive or non-conductive object when approached, the circuit that was initially brought into equilibrium comes more and more out of equilibrium until the output variable of the difference formation stage 24 is sufficient, around the trigger 32, designed e.g. as a Schmitt trigger, to tip over and thus to bring the relay 33 to respond. This creates a certain annalization of the object to be detected brought to the display. The emerging The signal can then be evaluated in a scrolled manner.

In Figur 2 ist ein ins Einzelne gehendes Schaltbild des schematisch in Figur 1 dargestellten Näherungsschalters wiedergegeben, wobei gleiche Bezugszahlen die gleichen Teile wie in Figur 1 bezeichnen sollen.FIG. 2 shows a detailed circuit diagram of the schematic Proximity switch shown in Figure 1 reproduced, with the same reference numerals to designate the same parts as in FIG.

Wesentlicher Bestandteil des Oszillators 11 ist ein Transistor T1, der mittels einer üblichen Arbeitspunkteinstellung und induktiver Kopplung (Meißner-Schaltung) an die Eingangswicklung 14 des Hochfrequenz-Übertragers 13 geschaltet ist. Das frequenzbestimmende Glied ist die Induktivität des Ubertragers 13 in Verbindung mit der zwangsläufig vorhandenen Wicklungskapazität. Falls erforderlich, kann zur Frequenzeinstellung auch noch ein Zusatzkondensator vorgesehen werden.An essential part of the oscillator 11 is a transistor T1, which by means of a standard operating point setting and inductive coupling (Meißner circuit) is connected to the input winding 14 of the high-frequency transformer 13. The one that determines the frequency The element is the inductance of the transformer 13 in connection with the inevitable existing winding capacity. If necessary, you can adjust the frequency an additional capacitor can also be provided.

Die beiden Konverter 22, 23 weisen jeweils eine Diode D1, D2 und einen Transistor T2, T3 auf, welche in der dargestellten Weise zusammengeschaltet sind. Aufgrund dieser Schaltung entsteht am Ausgang der Konverter 22, 23 eine Gleichspannung, die der speisenden Wechselspannung, der Frequenz dieser Spannung sowie der vorgeschalteten Kapazität proportional ist. Die Neutralisation mittels der Kondensatoren 27, 28 wird erfindungsgemäß unvollkommen eingestellt, um zu erreichen, daß in nicht-betätigtem Zustand an den Ausgängen der Konverter 22, 23 eine gleich große Gleichspannung ansteht.The two converters 22, 23 each have a diode D1, D2 and one Transistor T2, T3, which are interconnected in the manner shown. Due to this circuit, a direct voltage is generated at the output of the converters 22, 23, that of the feeding AC voltage, the frequency of this voltage and the upstream Capacity is proportional. The neutralization by means of the capacitors 27, 28 is imperfectly adjusted according to the invention in order to achieve that in non-actuated State at the outputs of the converters 22, 23 an equally large DC voltage is present.

Der Differenzverstärker 24 weist als wesentliches Glied einen Operationsverstärker OP1 sowie Widerstände R5, R6, R8 und R9 auf, die in der in Figur 2 dargestellten Weise zusammengeschaltet sind. Bei den in der Zeichnung angegebenen Werten der einzelnen Widerstände beträgt die Grundverstärkung des Operationsverstärkers °P1 10.The differential amplifier 24 has an operational amplifier as an essential element OP1 and resistors R5, R6, R8 and R9, which are shown in FIG way are interconnected. With those indicated in the drawing Values of the individual resistors is the basic gain of the operational amplifier ° P1 10.

Der Trigger 32 ist nach Figur 2 ebenfalls als mitgekoppelter Operationsverstärker OP2 ausgebildet. Der Ausgang des Triggers 32 steuert das Relais 33 an.According to FIG. 2, the trigger 32 is also a coupled operational amplifier OP2 trained. The output of the trigger 32 controls the relay 33.

In Figur 3 ist eine bevorzugte bauliche Gestaltung des erfindungsgemäßen Näherungsschalters wiedergegeben, wobei die zeichnerische Darstellung im unteren Teil abgebrochen ist.In Figure 3 is a preferred structural design of the invention Proximity switch reproduced, the graphic representation in the lower Part has broken off.

In einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse 34 sind Platinen 36 angeordnet, an denen die nur schematisch angedeuteten elektronischen Bauteile angeordnet sind. Im einzelnen bezeichnet ist der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Übertrager 13.In a preferably cylindrical housing 34, circuit boards 36 are arranged, on which the only schematically indicated electronic components are arranged. The high-frequency transmitter 13 according to the invention is designated in detail.

Die in'Figur 3 obere Stirnseite des Gehäuses 34 ist durch einen Deckel abgeschlossen, der aus einem passend und fest in das Gehäuse 34 eingesetzten Deckelteil 31 mit einer inneren zylindrischen Ausnehmung und einer in diese Ausnehmung passenden Gegenplatte 30 besteht. Zwischen die Gegenplatte 30 und das Deckelteil 31 ist die Meßsonde 12 gelegt.The in'Figur 3 upper end face of the housing 34 is through a cover completed, which consists of a cover part that fits and is firmly inserted into the housing 34 31 with an inner cylindrical recess and one that fits into this recess Counter plate 30 is made. Between the counter plate 30 and the cover part 31 is the Measuring probe 12 placed.

Die Anschlüsse der Meßsonde 12 an die Elektronik sind in Figur 3 nicht im einzelnen dargestellt.The connections of the measuring probe 12 to the electronics are not shown in FIG shown in detail.

geerdete An der Unterseite der Gegenplatte 30 ist eine sIetallplatte 35 befestigt, auf der wiederum eine Zwischenplatte 29 aus dem gleichen Material wie der Deckel 30, 31 angeordnet ist. Grounded On the underside of the counter plate 30 is a metal plate 35 attached, on which in turn an intermediate plate 29 made of the same material how the cover 30, 31 is arranged.

Auf der Unterseite der Zwischenplatte 29 ist schließlich die erfindungsgemäß geschaltete Vergleichs sonde 21 befestigt.Finally, on the underside of the intermediate plate 29 is the one according to the invention switched comparison probe 21 attached.

Die Dimensionierung des aus der Vergleichssonde 21 und der Metallplatte 35 bestehenden Kondensators ist derart, daß die Erdkapazität der Vergleichs sonde 21 die gleiche wie die der Meßsonde 12 ist, wenn kein festzustellender Gegenstand angenähert ist.The dimensioning of the comparison probe 21 and the metal plate 35 existing capacitor is such that the ground capacitance of the comparison probe 21 is the same as that of the measuring probe 12 when there is no object to be detected is approximated.

Die bauliche Anordnung nach Figur 3 ist besonders deswegen vorteilhaft, weil die Vergleichs sonde 21 gegen jeden äußeren elektrischen Einfluß abgeschirmt.ist und im wesentlichen den gleichen änderungen ausgesetzt ist wie die Meßsonde 12. Das Gleiche gilt für sämtliche innerhalb des Gehäuses 34 angeordneten Bauteile.The structural arrangement according to Figure 3 is particularly advantageous because because the comparison probe 21 is shielded from any external electrical influence and is exposed to essentially the same changes as the measuring probe 12. The same applies to all components arranged within the housing 34.

Claims (15)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kapazitiver Näherungsschiter mit einem Hochfrequenz-Oszillator und einer kapazitiven Meßsonde, deren Kapazitätsänderungen gegen Erde bei Annäherung von insbesondere nicht-metallischen Gegenständen als Maß für die Annäherung derartiger Gegenstände ausgewertet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der amplitudenstabilisierte Oszillator (11) an einen Hochfrequenzübertrager (13) mit zwei symmetrischen Ausgangswicklungen (15, 16) angeschlossen ist, deren einer Anschluß (19, 20) mit der kapazitiven Meßsonde (12) bzw. einer Vergleichssonde (21) und deren anderer Anschluß (17, 18) jeweils mit einem Kapazitäts-Strom- oder -Spannungskonverter (22, 23) verbunden ist, deren Ausgänge einer Differenzbildungsstufe (24) zugeführt sind, 1. Capacitive proximity switch with a high frequency oscillator and a capacitive measuring probe, whose capacitance changes with respect to earth on approach of, in particular, non-metallic objects as a measure for the approach of such objects Objects is evaluated, thereby indicated that the amplitude-stabilized Oscillator (11) to a high-frequency transformer (13) with two symmetrical output windings (15, 16) is connected, one connection (19, 20) of which with the capacitive measuring probe (12) or a comparison probe (21) and its other connection (17, 18), respectively is connected to a capacity current or voltage converter (22, 23), the Outputs of a subtraction stage (24) are fed, 2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Ausgangswicklungen (15, 16) je eine den anderen Anschluß bildende Anzapfung (17, 18) aufweisen und daß das weitere Anschlußende (25, 26) jede Wicklung über je einen Neutralisationskondensator (27, 28) geerdet ist.2. Proximity switch according to claim 1, characterized in that the two output windings (15, 16) each have a tap (17, 18) forming the other connection and that the further connection end (25, 26) each winding via a neutralization capacitor (27, 28) is earthed. 3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -ke n n z e i c h n e t , daß die Erd-Kapazitäten der Vergleichssonde (21) und der Meßsonde (12) annähernd gleich sind.3. Proximity switch according to claim 1 or 2, characterized in that g e -ke n n z e i c h n e t that the earth capacitances of the comparison probe (21) and the measuring probe (12) are approximately the same. 4. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beide Sonden (12, 21) das gleiche Dielektrikum (29, 30, 31) aufweisen.4. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that both probes (12, 21) have the same dielectric (29, 30, 31). 5. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Konverter (22, 23) einen sehr kleinen Eingangswiderstand aufweisen. 5. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the converters (22, 23) have a very small input resistance exhibit. 6. Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die lieutralisation unvollständig durchgeführt ist, derart, daß normalerweise am Ausgang jedes Konverters (22, 23) eine geringe Ausgangsspannung von z.B. etwa 1 V vorliegt. 6. Proximity switch according to one of claims 2 to 5, characterized in that g e k e n n n n e i n e t that the lieutralization is incomplete, such that normally at the output of each converter (22, 23) a low output voltage e.g. about 1 V is present. 7. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Differenzbildungsstufe (24) eine hohe Gleichtaktunterdrückung aufweist. 7. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the subtraction stage (24) has a high common-mode rejection having. 8. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Differenzbildungsstufe (24) auch eine Verstärkung um z.B. den Faktor 10 aufweist. 8. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the subtraction stage (24) also provides a gain by a factor of 10, for example. 9. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an die Differenzbildungsstufe (24) ein Trigger (32) angeschlossen ist, der ab einer vorbestimmten Schwelle des Ausgangssignals der Differenzbildungsstufe (24) anspricht. 9. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that a trigger is sent to the subtraction stage (24) (32) is connected, from a predetermined threshold of the output signal the difference formation stage (24) responds. 10. Näherungsschalter nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Trigger (32) eine Leistunzsschaltstufe t z.B ein Relais (33), ansteuert.10. Proximity switch according to claim 9, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the trigger (32) a power switching stage t e.g. a relay (33), drives. 11. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßsonde (12) an der einen Stirnseite eines vorzugsweise zylindrischen, geerdeten Metallgehäuses (34) und die Vergleichssonde (21) im Innern des Gehäuses (34) isoliert angeordnet sind.11. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the measuring probe (12) on one end face of a preferably cylindrical, grounded metal housing (34) and the comparison probe (21) are arranged in an isolated manner in the interior of the housing (34). 12. Näherungsschalter nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß an der Stirnseite ein Deckel (30, 31) aus Isoliermaterial am Gehäuse (34) befestigt ist.12. Proximity switch according to claim 11, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that on the end face a cover (30, 31) made of insulating material on the housing (34) is attached. 13. Näherungsschalter nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Meßsonde (12) in den Deckel (30, 31) eingebettet ist.13. Proximity switch according to claim 12, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the measuring probe (12) is embedded in the cover (30, 31). 14. nräherungsschalter nach. Anspruch 12 oder 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Innenseite des Deckels (30, 31) eine geerdete Metallplatte (35) angebracht ist, gegenüber der - durch eine Zwischenplatte (29) aus Isoliermaterial getrennt - die Vergleichssonde (21) angeordnet ist.14. Proximity switch after. Claim 12 or 13, characterized in that g e k e It is noted that on the inside of the cover (30, 31) a grounded metal plate (35) is attached, opposite the - by an intermediate plate (29) made of insulating material separated - the comparison probe (21) is arranged. 15. Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Isoliermaterial Polytetrafluoräthylen ist.15. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized it is not noted that the insulating material is polytetrafluoroethylene.