专利名称：具有电感回馈振荡电路的感应式邻近传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有由两个耦合线圈组成的谐振电路的感应式邻近传感器。
使用谐振电路的感应式邻近传感器是公知的。这种传感器根据以下原理工作当在传感器附近无金属物体时，由施感谐振的振荡器构成的测量电路以一定的幅值振荡，该幅值依赖于振荡器固有损耗(电路线圈中的欧姆电阻损耗，线圈磁路中的磁滞损耗)。金属物体的接近将引起由该物体中感应的傅科电流(涡流)形成的损耗，并由此引起振荡幅值的降低。该幅值与一个参考值相比较可以检测出金属物体的存在。
这类传感器的一个严重缺点在于对谐振电路固有损耗的敏感。
实际上，当温度变化时，电路的固有损耗变化并引起的振荡幅值的改变。
为了估价这种温度依赖性，出现了使用二个磁耦合线圈的方法，例如在专利DE 40 32 001 C2及CH 655 414 A5中所描述的方法。但是，这些方法的实施相当复杂。本发明的目的是提出一种新型传感器，它易于被实施并能克服上述缺点。
以下说明中，将参照附图对本发明作详细描述，附图为-
图1表示一个电感回馈式振荡器的原理图；-图2表示根据本发明的振荡器的原理图；-图3表示根据本发明的初级及次级线圈布置的第一个例子；-图4表示图3中线圈的自感及互感磁通；-图5表示根据本发明的初级及次级线圈布置的第二个例子；-图6表示根据本发明的传感器的一个实施例。
图1表示一个电感回馈式振荡器的原理图。该振荡器包括一个初级线圈10，在它的两端并联了一个电容器12，电阻RP代表振荡器所有损耗的电阻，即包括欧姆电阻损耗、磁滞损耗及在位于目标物附近时傅科电流(涡流)引起的损耗。次级线圈11与初级线圈10相耦合，这两个线圈之间的耦合由互感M的标记来表示。次级线圈11的一端接地，另一端连接到放大器14的输入电阻R1上。无电感回馈时，放大器的增益由g＝-RP/R1给出。设K＝U2/U1，它为在电感耦合作用下初级及次级电压的比。振荡的条件则给出为g·k≥1。
在恒定温度及无目标物时，如果选择R1，使得g·k稍大于1，则振荡被建立。
当我们使一个金属物体靠近初级线圈时，在目标物中傅科电流(涡流)损耗的作用下，电阻RP减小，这使得振荡停止。
由于RP也依赖于欧姆电阻损耗及磁滞损耗，易于理解使用该电路的传感器的工作是不可靠的，除非由傅科电流引起的损耗比电路的固有损耗大得多才行。在此情况下，目标物必须非常靠近传感器，换句话说，该传感器的灵敏度非常低。
为了克服这个缺点，本发明建议了图2的电路。在该电路中，增加了一个负载电阻RL，其阻值明显地小于无目标物时的电阻RP。因此，当RP随着温度变化时，由电阻RL及RP并联得到的等效电阻实际上保持恒定。
但是，这样做时，没有对初级及次级线圈的布置采取措施，实际上，该传感器变得不灵敏，因为乘积g·k实际保持不变。
图3表示根据本发明的初级及次级线圈的布置的第一个例子。初级线圈10是由放置在铁氧体罐形铁心31中的线圈构成的。该罐形铁心被放置在绝缘材料盒内，后者也被兼用作次级线圈11的线圈架。
图4表示图3中初级及次级线圈的自感及互感磁通。通过该布置，初级线圈的自感磁通φ1(仅与初级线圈耦合的磁通)以及次级线圈的自感磁通φ2明显地大于这两个线圈之间的互感磁通φ12。一个金属目标物41的接近将引起这两个线圈之间耦合磁通φ12的明显减小并由此使系数K减小。在此情况下，当目标物接近时图2的振荡器将停振，这因为乘积g·k小于1。
图5表示根据本发明的初级及次级线圈布置的第二个例子。初级线圈10由放置在铁氧体罐形铁心31中的线圈构成。在后侧52上(与露于目标物的一侧相反的侧上)，次级线圈11被绕在设在沿铁氧体罐形铁心51轴上的铁氧体杆53上。
图6表示根据本发明的传感器的一个实施例。该传感器包括一个振荡器61；一个整流器62；具有参考电压Vref1的第一比较器63，它根据其输入电压是大于还是小于Vref1来指示待检测的目标物的存在或不存在；具有参考电压Vref2＜Vref1的第二比较器64。该比较器的输出作用于开关65，以使得当幅值低于Vref2时使放大器14的增益增大。该电路能使振荡维持在低于该电压上。以此方式，可以改善传感器的转换频率。
权利要求
1.具有电感回馈振荡电路的感应式邻近传感器，它包括一个初级线圈(10)，一个电容器(12)，一个负载电阻(15)，一个次级线圈(11)及一个在初级线圈及次级线圈之间的放大器(14)，其特征在于所述负载电阻的值这样地选择，即在振荡状态下，该电阻的欧姆损耗明显地大于初级线圈的欧姆损耗；及初级和次级线圈被这样地布置，即这两个线圈之间的互感磁通明显地小于每个线圈的自感磁通。
2.根据权利要求1的感应式邻近传感器，其特征在于所述初级线圈是由放置在一个铁氧体罐形铁心(31)中的线圈构成的；所述次级线圈是由放置在所述铁氧体罐形铁心外面的与初级线圈同轴的线圈构成的；及初级和次级线圈相对被测目标物均位于同一侧上。
3.根据权利要求2的感应式邻近传感器，其特征在于所述次级线圈是由放置在绝缘材料线圈架(32)上的线圈构成的，该线圈架布置在初级线圈的铁氧体罐形铁心的四周。
4.根据权利要求2的感应式邻近传感器，其特征在于所述次级线圈是由绕在一个铁氧体杆(53)上的线圈构成的，该铁氧体杆布置在初级线圈铁氧体罐形铁心的后侧，罐形铁心的前侧是最靠近待测目标物的一侧。
5.根据权利要求1至4中一项的感应式邻近传感器，其特征在于它具有一个整流电路(62)；一个具有参考电压Vref1的比较器(631)，它指示待测目标物的存在或不存在；一个具有参考电压Vref2＜Vref1的比较器(64)，其输出端连接到振荡维持电路(65)，后者对放大器(14)的增益起作用。
全文摘要
一种具有电感回馈振荡电路的感应式邻近传感器包括一个负载电阻,及初级和次级线圈这样地布置,即这两个线圈之间的互感磁通明显地小于每个线圈的自感磁通。
文档编号H03K17/94GK1265239SQ97182348
公开日2000年8月30日 申请日期1997年8月22日 优先权日1997年8月22日
发明者M·X·涂, M·施瓦布 申请人:迪特拉有限公司