DE4427283C1 - Induktiver Näherungsschalter - Google Patents
Induktiver NäherungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei induktiven Näherungsschaltern dieser Art können verschie
dene Funktionsstörungen auftreten, die u. a. auch durch gerätinterne Stö
rungen hervorgerufen werden können. So können beispielsweise Bauteile
altern oder ausfallen und weitere interne Fehler auftreten, die nicht
unbedingt einen Gerätausfall bedeuten, sondern nur zu Abweichungen von
vorbestimmten Grenzen, etwa des Schaltabstandes, führen können. Eine
Funktionsüberwachung ist aber bei induktiven Näherungsschaltern insofern
nicht möglich, als nicht differenziert werden kann, ob die Oszillator-
Amplitudenänderung, die von einer Auswerteschaltung des Näherungsschal
ters festgestellt wird, von einer gewollten Zielbeeinflussung oder einer
internen Störung herrührt, da die Auswirkungen auf den Oszillator in
beiden Fällen gleich sind.
Ein Näherungsschalter der eingangs genannten Art ist aus der
DE 40 32 001 C2 bekannt, bei der in einem topfartigen Ferritkern eine
Indikator- und eine hiervon unterschiedliche Kompensatorspule vorgesehen
sind, wobei erstere eine möglichst großen Abstand zum Ferritkern zur Er
zielung einer luftspulenähnlichen Induktivität haben soll, während die
zweite als Flachspule am Boden des Ferritkerns angeordnet wird. Hier
durch soll bewirkt werden, daß die magnetische Bedämpfung durch starke
magnetische Fremdfelder mit der zur Indikatorspule gegensinnig bestrom
ten Kompensationsspule im Wickelraum des Ferritkern kompensiert wird.
Hierdurch lassen sich jedoch gerätinterne Störungen nicht feststellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen induktiven Näherungsschal
ter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der eine Funk
tionsüberwachung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird erreicht, daß zwischen gewollter äußerer Beein
flussung und interner Störung unterschieden werden kann, indem in einem
Referenzbetrieb die Oszillatorspule völlig von einem Metallziel entkop
pelt wird, ohne jedoch den Resonanzwiderstand des Schwingkreises nen
nenswert zu ändern, d. h. daß während des normalen Arbeits- oder Meßbe
triebs und dem Referenzbetrieb ähnliche Bedingungen vorliegen. Während
des Referenzbetriebs wird aber durch entsprechende Spulenanordnung das
Hochfrequenzmagnetfeld innerhalb der Spulenanordnung gehalten, so daß
eine Bedämpfung von außen nicht mehr möglich ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines induktiven Nähe
rungsschalters mit Funktionsüberwachung.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Spulenanordnung in einem Ferrit
kern für den Näherungsschalter von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines induktiven Näherungsschal
ters entsprechend einem Aufbau gemäß Fig. 1 (ohne Auswerteschaltung).
Der in Fig. 1 dargestellte, induktive Näherungsschalter umfaßt
einen Oszillator 1, an den ein Schwingkreis 2 angeschlossen ist. Der
Schwingkreis 2 umfaßt einen Kondensator C, der mit einem Ausgang 3 des
Oszillators 1, dessen anderer Ausgang 4 an Masse liegt, sowie mit Masse
verbunden ist, sowie zwei antiseriell in Reihe geschaltete Spulen L1 und
L2 mit gleicher Wicklungszahl und gleichem Innen- und Außendurchmesser.
Ein Mittelabgriff zwischen den beiden Spulen L1 und L2 und der Ausgang
der nachgeschalteten Spule L2 sind über einen elektronischen Schalter 5
mit Masse verbunden. Die Spulen L1, L2 befinden sich axial nebeneinander
angeordnet in einem topfartigen, insbesondere einen sich vom Topfboden
6′ auswärts erstreckenden Mittelstift 6′′ aufweisenden Ferritkern 6, vgl.
Fig. 2. Der Oszillator 1 ist mit einer Auswerteschaltung 7 verbunden,
die eine Bedämpfung feststellt und ein dementsprechendes Signal abgibt.
In einer Arbeits- oder Meßstellung des Näherungsschalters (in
Fig. 1 gestrichelt dargestellt) verbindet der elektronische Schalter 5
die Spule L1, die sich benachbart zum Topfboden 6′ des Ferritkerns 6 be
findet, mit Masse, so daß die Spule L2 keinen Teil des Schwingkreises 2
bildet. Der Näherungsschalter arbeitet wie üblich, indem er einen metal
lischen Gegenstand feststellt, der zu einer Bedämpfung des Oszillators 1
führt. Die Auswerteschaltung 7 stellt, wenn sich der metallische Gegen
stand innerhalb eines bestimmten Schaltabstandes vom Näherungsschalter
befindet, eine entsprechende Amplitudenänderung des Ausgangssignals des
Oszillators 1 fest, die die Erzeugung eines Schaltsignals hervorruft,
das von der Auswerteschaltung 7 erzeugt wird.
In einer Referenzstellung des Näherungsschalters (in Fig. 1
durchgezogen dargestellt) sind die beiden in Reihe geschalteten Spulen
L1, L2 über den elektronischen Schalter 5 mit Masse verbunden, d. h. bei
de Spulen L1 und L2 sind wirksam, und aufgrund ihrer gleichen Windungs
zahl heben sich ihre betragsmäßig gleichen, aber entgegengerichteten
Felder auf, d. h. es tritt kein Feld aus dem Ferritkern 6 aus. In dieser
Referenzstellung kann somit der Näherungsschalter keinen metallischen
Gegenstand, der normalerweise innerhalb seines Schaltabstandes eine ge
nügende Amplitudenänderung hervorrufen würde, feststellen, d. h. der Nä
herungsschalter kann von außen nicht beeinflußt werden. Andererseits ist
aber die Summe der Induktivitäten der beiden Spulen L1 und L2 ungleich
null, weil die Spule L1 tiefer im Ferritkern 6 als die Spule L2 sitzt
und somit eine wesentlich höhere Induktivität als die weiter außen im
Ferritkern 6 befindliche Spule L2 besitzt. Hierdurch kann der Oszillator
arbeiten, da er bei der vorgesehenen antiseriellen Schaltung der Spulen
L1 und L2 an eine ausreichend große Gesamtinduktivität angeschlossen
ist obwohl nach außen hin kein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugt wird. In
der Referenzstellung hat der Oszillator 1 bezüglich Spule und Resonanz
widerstand des Schwingkreises 2 ähnliche Bedingungen und arbeitet inso
fern wie in der Arbeits- oder Meßstellung.
Wenn sich an den Spulenwerten oder anderen internen Parametern
des Näherungsschalters etwas geändert haben sollte, kann dies somit in
der Referenzstellung festgestellt und angezeigt werden, wobei diese An
zeige eindeutig auf solche Fehler und nicht auf äußere Beeinflussung zu
rückzuführen ist. Die so in der Referenzstellung durchführbare Selbst
prüfung erstreckt sich auch auf den Schaltabstand. Eine Meldung erfolgt
bei Herauslaufen aus vorbestimmten Grenzen und nicht erst bei Ausfall.
Für den elektronischen Schalter 5 können ein P- und N-Bipolar
transistor 8′, 8′′ mit sehr kleiner Uce und großer Stromverstärkung ver
wendet werden, vgl. Fig. 3. Die Ausgangskapazität ist hierbei so klein
zu wählen, daß die Schaltsymmetrie und damit die Feldaufhebung gewähr
leistet sind. Die Transistoren 8′, 8′′ werden während einer Oszillator
halbwelle invers betrieben, weshalb die hohe Stromverstärkung erforder
lich ist. Die digitale Umschaltspannung sollte ca. 3 V größer als die
Versorgungsspannung sein, um die Kollektor-Basis-Strecken der Transisto
ren 8′, 8′′ einwandfrei sperren zu können. Die ohm′schen Verluste der
Transistoren 8′, 8′′ sollten ausreichend gering sein, um den Resonanzwi
derstand des Schwingkreises 2 so wenig wie möglich zu belasten.
Statt dessen kann auch ein elektronischer Schalter 5 vorgesehen
sein, der aus IGBT-Transistoren aufgebaut ist, die leistungslos steuer
bar sind.
Der elektronische Schalter 5 kann automatisch in periodischen
Abständen und/oder manuell jeweils während eines kurzen Zeitraums betä
tigbar sein, um eine Funktionsüberprüfung des Näherungsschalters zu be
wirken.
Claims (5)
1. Induktiver Näherungsschalter mit einer in einem topfartigen
Ferritkern (6) befindlichen, ersten Spule (L1) eines von einem Oszilla
tor (1) beaufschlagten Schwingkreises (2) sowie einer Auswerteschaltung
(7) für die Oszillatorbedämpfung, wobei eine zweite Spule (L2) in dem
Ferritkern (6) angeordnet und mit der ersten Spule (L1) antiseriell in
Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei
te Spule (L2) gleiche Windungszahl wie die erste Spule (L1) aufweist und
über einen elektronischen Schalter (5) außer Betrieb setzbar ist.
2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektronische Schalter (5) periodisch betätigbar ist.
3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der elektronische Schalter (5) manuell betätigbar ist.
4. Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (5) zwei Bipolartransi
storen (8′, 8′′) umfaßt.
5. Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (5) zwei IGBT-Transisto
ren (8′, 8′′) umfaßt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944427283 DE4427283C1 (de) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Induktiver Näherungsschalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944427283 DE4427283C1 (de) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Induktiver Näherungsschalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4427283C1 true DE4427283C1 (de) | 1995-05-24 |
Family
ID=6524697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944427283 Expired - Fee Related DE4427283C1 (de) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Induktiver Näherungsschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4427283C1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19959233A1 (de) * | 1999-12-08 | 2001-06-21 | Tiefenbach Gmbh | Induktiver Sensor zum Erfassen von Metallteilen |
EP1703640A1 (de) | 2005-03-18 | 2006-09-20 | K.A. Schmersal Holding KG | Berührungslos wirkender Schalter |
DE102010031671A1 (de) * | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Ifm Electronic Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines induktiven Näherungsschalters |
EP4125215A1 (de) * | 2021-07-27 | 2023-02-01 | wenglor sensoric elektronische Geräte GmbH | Elektrischer schaltkreis, insbesondere für einen induktiv betriebenen näherungsschalter |
Citations (1)
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DE4032001C2 (de) * | 1990-10-09 | 1993-05-19 | Ifm Electronic Gmbh, 4300 Essen, De |
-
1994
- 1994-08-02 DE DE19944427283 patent/DE4427283C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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