DE7340671U - Näherungsdetektor - Google Patents

Description

■nt

_n .■ ' 22/75 P'

B3C. Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie«,, Baden

Näherungsdetektor

Die Erfindung betrifft einen Näherungsdetektor mit einem induktiv gekoppelten Oszillator und einem den Schwingzustand beeinflussenden, beweglichen Schirm. Man kennt bereits auf der Dämpfung eines Oszillators beruhende Näherungsdetektor, wobei die Dämpfung entweder durch die Verluste der in einem beweglichen Schirm induzierten Wirbelströme oder Zi- ih das Einführen eines den magnetischen Fluss zwischen einei Primärwicklung und einer rückgekoppelten Sekundärwicklung scheidenden Schirms verursacht v;ird. Detektoren solcher Bauart sind jedoch nicht genau. Ihr Umkippen zwischen Schwing- und Ruhezustand hängt von mehreren Paktoren ab, im Besonderen vom Verstärkungsfaktor des die Schwingung unterhaltenden Verstärkers, welcher sich mit der Temperatur sehr stark ändert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Näherungsdetektors, der eine genaue Erfassung der Stellung eines beweglichen Schirmes selbst bei hoher Temperatur ermöglicht. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass der Oszillator eine Primärwicklung und swei in Serie geschaltete jedoch in Gegenpha£;:e gekoppelte Sekundärwicklungen aufweist,' deren erste als Mit-

kopplung und deren zweite als Gegenkopplung wirkt, dass diese drei Wicklungen auf einem offenen Magnetkern angeordnet sind, dass ein die eine der Sekundärwicklungen teilweise abdeckender fester Schirm und ein beweglicher Schirm vorgesehen ist, welcher derart verschiebbar ausgebildet ist, dass die zweite Sekundärwicklung mehr oder weniger abgedeckt wird. Diese Stellungserfassung ändert sich sehr wenig mit der Temperatur, und die Hysteresis zwischen den Einschalt- und Ausschaltpunkten ist gering. Der Detektor gemäss der Erfindung kann insbesondere vorteilhaft in kondensatorfreier Schaltung ausgeführt sein.

Der bewegliche Schirm kann aus ferromagnetischem Material bestehen, welches der Vergrö'sserung der Kopplung zwischen der Primär- und einer Sekundärwicklung dient, oder einfach metallisch sein(guter Leiter, z.B. Aluminium). In diesem Fall wirkt der Schirm dadurch, dass ein Teil des Flusses zwischen Primär und Sekundär kurzgeschlossen wird. Dieser Schirm begünstigt in der einen Stellung die Kopplung zwischen der Primärwicklung und der mitkoppelnden Sekundärwicklung und in der andern Stellung die Kopplung zwischen der Primärwicklung und der gegekoppelnden Sekundärwicklung.

Sobald die Kopplung zwischen der Primärwicklung und der mitkoppelnden Sekundärwicklung überwiegt, wird die Schleifenverstärkung grosser als 1, und der Oszillator schwingt an. Die Schwingung wird hingegen aufhören, wenn das Signal in der mitkoppelnden Sekundärwicklung schwächer wird als das in der gegenkoppelnden Sekundärwicklung induzierte.

734067119.1Z74

Das in der beiliegenden Figur dargestellte Schaltbild zeigt, dass die Schaltung ohne Kondensator ausgeführt ist. Dadurch wird die maximal zulässige Benützungstemperatur wesentlich erhöht .

Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsart des Magnetkreises und der Wicklungen des Detektors. Die Primärwicklung 1 ist in der Witte des offenen Magnetkerns 5 angebracht. Die mitkoppelnde und die gegenkoppelnde Sekundärwicklung 2 bzw. 3 liegen an den beiden Enden des Kerns 5· Ein Rohrstück aus Aluminium ist als fester Schirm 6 vorgesehen und überdeckt die Wicklung 2 teilweise und stört teilweise die Kopplung zwischen den Wicklungen 1 und 2. Am G-egenende des Kerns 5 ist ein ebenfalls als Aluminiumrohr ausgebildeter, beweglicher Schirm 7 so angeordnet, dass die Wicklung 3 mehr oder weniger überdeckt wird. Letztere ist die mitkoppelnde Sekundärwicklung, so dass der Oszillator schwingt, wenn der Schirm 7 entfernt ist und kippt in.den Ruhezustand, wenn der Schirm 7 die Wicklung 3 genügend überdeckt wird.

Die Stellung des beweglichen Schirmes, welche das Umkippen des Detektors bewirkt, kann mühelos eingestellt werden, indem man die Stellung des festen Schirmes 6 justiert.

Die Ausführung des beweglichen Schirmes 7 als Rohr erlaubt zugleich eine sehr grosse Genauigkeit der Kippstellung sowie eine erhebliche Ueberlappungsstrecke. Die Schirme 6 und 7 können jedoch von beliebiger Form sein. Insbesondere können sie eben oder flach angebracht werden, wenn die Ueberdeckungsstrecke klein ist.

734067119.1Z74

'U '

Es kann auch von Vorteil sein, um den Detektor eine ferromagnetische oder elektrisch leitende Abschirmung 8 (gestrichelt) anzuordnen, um den Einfluss anderer metallischer Teile zu beseitigen.

Die Umformung des durch den Oszillator gelieferten Signals in einen entsprechenden, stärkeren Wechselstrom kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Die Figur 2 zeigt eine als Beispiel ausgewählte Lösung. Der Oszillator selbst wird durch . den Kern 5, die Primärwicklung 1, die in Serie geschalteten Sekundärwicklungen 2 und 3 und die einen Verstärker umfassende Schaltung 9» im allgemeinen eine Transistorscbaltung, gebildet.

Die im Beispiel der Figur 1 verwendeten in der Figur 2 durch gestrichelte Linien dargestellten metallischen Schirme 6 und 7 vermindern die Kopplung zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwicklungen.

Eine weitere stark mit der Primärwicklung gekoppelte Wicklung 4 nimmt, wenn der Oszillator schwingt, ein Wechselstromsignal auf. Da dieses Wechselstromsignal im allgemeinen keine positiven und negativen Halbwellen gleicher Dauer besitzt, wird der Wechselstrom einer Stromschaltung so zugeführt.

Ein Komparator 11, der bei jedem Nulidurchgang des aus dieser · Integration hervorgehenden Signals umkippt, liefert einem Wechselrichter 12 symetrische Wechselstrom-Steuersignale. Dieser Wechselrichter setzt den Speisegleichstrom des Detektors in

734067119.117t

einen Wechselstrom in der Primärv/icklung eines Transformators . um. Das in einer Sekundärwicklung (also galvanisch getrennt von der Speisespannung des Detektors) induzierte Signal vird in einem Gleichrichter 15 gleichgerichtet und speist zum Beispiel die Basis eines Leistungstransistors, der symbolisch durch einen Kontakt dargestellt ist und einen äusseren Stromkreis schaltet.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiela, andere Ausführungen liegen vielmehr im Rahmen der Erfindung.

Claims (3)

1. Näherungsdetektor mit einem induktiv gekoppelten Oszillator und einem den Schwingzustand beeinflussenden, beweglichen Schirm, bei dem der Oszillator eine Primärwicklung und zwei in Serie geschaltete, jedoch in Gegenphase gekoppelte Sekundärwicklungen aufweist, deren erste als Mitkopplung und deren zweite als Gegenkopplung wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Wicklungen auf einem offenen Magnetkern angeordnet sind, dass ein die eine der Sekundärwicklungen teilweise abdeckender fester Schirm und ein beweglicher Schirm vorgesehen ist, welcher derart verschiebbar ausgebildet ist, dass die zweite Sekundärwicklung mehr oder weniger abgedeckt wird.

2. Näherungsdetektor gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feste und/oder der bewegliche Schirm im Falle einer geringen Ueberlappung wenigstens annähernd eben ausgebildet sind.

3. Näherungsdetektor gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feste und/oder der bewegliche Schirm im Falle einer erheblichen Ueberlappung rohrartig ausgebildet sind.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

734067119.12.74