DE4418292A1 - Induktiver Bewegungssensor - Google Patents

Induktiver Bewegungssensor

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    • GPHYSICS
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Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Bewegungssensor mit einem abgeschlossenen Innenraum und einer Indukti­ onsspule, wobei ein ferromagnetischer Körper in diesem Innenraum frei bewegbar ist.
Es ist bekannt, beispielsweise bei Bügeleisen einen Be­ wegungssensor einzusetzen, der, falls nach einer Benut­ zung die Abschaltung des Gerätes vergessen wurde, nach einer bestimmten Zeitdauer dessen automatische Abschal­ tung veranlaßt. Ein bekannter induktiver Bewegungssen­ sor besteht aus einer Zylinderspule, die einen Teil ei­ nes abgeschlossenen Innenraumes innerhalb eines Sensor­ gehäuses bildet. In diesem Innenraum lagert eine frei bewegliche ferromagnetische Kugel, die bei einer Bewe­ gung des Sensors die magnetischen Feldlinien der Zylin­ derspule schneidet und hierdurch die Induktivität der Zylinderspule ändert. Zur Detektierung dieser Indukti­ vitätsänderung wird mittels eines Kondensators ein Schwingkreis aufgebaut und dessen Schwingkreisspannung ausgewertet.
Dieser bekannte induktive Bewegungssensor führt jedoch zu einem großvolumigen Aufbau und hat außerdem den Nachteil von hohen Herstellungskosten.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, einen in­ duktiven Bewegungssensor der eingangs genannten Art an­ zugeben, der kompakt und einfach aufzubauen ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach befindet sich der den ferromagnetischen Körper aufnehmende Innenraum in der Induktionsspule, wobei der ferromagnetische Kör­ per als Permanentmagnet ausgebildet ist. Somit wird bei Bewegung des Bewegungssensors die dauermagnetische Ku­ gel im Innenraum der Induktionsspule ebenfalls bewegt, so daß hierdurch in der Induktionsspule eine Induk­ tionsspannung induziert wird. Da der den dauermagneti­ schen Körper aufnehmende Innenraum sich innerhalb der Induktionsspule befindet und ein Schwingkreiskondensa­ tor nicht erforderlich ist, ergibt sich für den erfin­ dungsgemäßen Bewegungssensor eine kleine und kompakte Bauform.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Bewegungssensors kann der den dauermagnetischen Körper aufnehmende Innenraum kugelförmig ausgebildet sein. Dadurch kann der induktive Bewegungssensor jede Bewegung unabhängig von deren Richtung in bezug auf die Induktionsspule detektiert werden.
Ein besonders einfacher Aufbau des induktiven Bewe­ gungssensors ergibt sich mit einer Zylinderspule als Induktionsspule, wobei in dem Raum, der für den Kern vorgesehen ist, der den ferromagnetischen Körper auf­ nehmende Innenraum liegt. Da die Höhe der in der Induk­ tionsspannung induzierten Spannung von der Geschwindig­ keit der Flußänderung abhängt, kann sowohl der Innen­ raum als auch der dauermagnetische Körper in entspre­ chender Weise ausgebildet werden. So kann auf mechani­ schem Wege durch kleine Stufen auf der Oberfläche des Innenraumes eine sprunghafte Bewegungsänderung des dau­ ermagnetischen Körpers und damit schnelle Flußänderungen erzielt werden. Eine vorteilhafte Form für den per­ manentmagnetischen Körper stellt die Kugel dar, die zur Erzielung schneller Flußänderungen ebenfalls eine rauhe Oberfläche, im Sinne von kleinen Stufen aufweisen kann. Schließlich kann eine solche Kugel auch mehrfach magne­ tisiert sein, um bei kleinen Winkeländerungen ein hohes Detektionssignal zu erzielen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen darge­ stellt und erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Zylinderspule mit einem eine dauermagnetische Kugel aufneh­ menden Innenraum gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung im Bereich des Innen­ raumes eines erfindungsgemäßen Bewegungssen­ sors mit stufenförmig ausgebildeter Oberflä­ che,
Fig. 3 eine dauermagnetische Kugel mit segmentierter Magnetisierung für den erfindungsgemäßen Be­ wegungssensor und
Fig. 4 eine dauermagnetische Kugel mit stufenförmi­ ger Oberfläche für den erfindungsgemäßen in­ duktiven Bewegungssensor.
Die Fig. 1 zeigt eine Zylinderspule 1 als Induktions­ spule für den induktiven Bewegungssensor nach der Er­ findung, wobei in deren zentralem Durchgangsbereich, wo sich also normalerweise der Kern der Spule befindet, ein Innenraum 2 zur Aufnahme einer dauermagnetischen Kugel 4 befindet. Dieser Innenraum 2 wird von einem nichtmagnetischen Material 5 gebildet. Die Wicklung der Induktionsspule 1 ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet.
Eine Bewegung des induktiven Bewegungssensors mit der Induktionsspule 1 nach Fig. 1 führt in der Wicklung 3 aufgrund der sich ebenfalls bewegenden Kugel 4 zu einer magnetischen Flußänderung, so daß eine Induktionsspan­ nung in der Induktionsspule 1 erzeugt wird. Diese In­ duktionsspannung wird als Meßspannung UMeß an den An­ schlüssen der Induktionsspule 1 abgegriffen und einer nicht dargestellten Auswerteeinheit zugeführt. Somit kann anhand dieser Meßspannung UMeß einfach festge­ stellt werden, ob eine Bewegung des Sensors vorliegt oder ob dieser Sensor in Ruhe ist.
Um die Detektionssicherheit zu erhöhen, können sowohl an dem Innenraum 2 als auch an der Kugel 4 verschiedene Maßnahmen durchgeführt werden. Da die Höhe der Induk­ tionsspannung von der Geschwindigkeit der Flußänderung abhängt, kann die Oberfläche des Innenraumes 2 stufen­ förmig entsprechend der Darstellung nach Fig. 2 ausge­ bildet sein, so daß hierdurch sprunghafte Bewegungsän­ derungen der Kugel 4 zu schnellen Flußänderungen füh­ ren. Dieser Effekt kann auch dadurch erzielt werden, daß anstatt einer stufigen Oberfläche des Innenraumes 2 die Kugeloberfläche der Kugel 4 entsprechend Fig. 4 stufig ausgebildet wird.
Ein hohes Detektionssignal ist auch dann zu erzielen, wenn die Kugel 4 gemäß Fig. 3 mehrfach magnetisiert wird, um somit schon bei kleinen Winkeländerungen ein Spannungssignal hervorzurufen.
Der erfindungsgemäße induktive Bewegungssensor ist in solchen Geräten einsetzbar, die zwecks deren Benutzung bewegt werden müssen, wie beispielsweise Bügeleisen, elektrische Haartrockner oder elektrische Haarwickler, so daß bei einer Nichtabschaltung der Geräte nach deren Benutzung eine automatische Abschaltung erfolgt, wenn über eine gewisse Zeitdauer das entsprechende Gerät nicht bewegt wurde.

Claims (7)

1. Induktiver Bewegungssensor mit einem abgeschlossenen Innenraum (2) und einer Induktionsspule (1), wobei ein ferromagnetischer Körper (4) im Innenraum (2) frei be­ wegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innen­ raum (2) innerhalb der Induktionsspule (1) befindet und daß der ferromagnetische Körper (4) als Permanentmagnet ausgebildet ist.
2. Induktiver Bewegungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (2) näherungsweise kugelförmig ausgebildet ist.
3. Induktiver Bewegungssensor nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Induktionsspule (1) eine Zylinderspule ohne Kern vorgesehen ist, wobei in dem für den Kern vorgesehenen Raum der Zylinderspule der den permanentmagnetischen Körper (4) aufnehmende Innen­ raum (2) vorgesehen ist.
4. Induktiver Bewegungssensor nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ fläche des Innenraumes (2) stufenförmig ausgebildet ist.
5. Induktiver Bewegungssensor nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dau­ ermagnetische Körper (4) als Kugel ausgebildet ist.
6. Induktiver Bewegungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine permanentmagnetische Kugel (4) mit stufenförmig ausgebildeter Oberfläche vorgesehen ist.
7. Induktiver Bewegungssensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die permanentmagnetische Kugel (4) mehrfache Magnetisierungen aufweist.
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