专利名称：电感式接近传感器及校准电感式接近传感器的方法
技术领域：
本发明涉及一种电感式接近传感器及校准电感式接近传感器的方法。
背景技术：
电感式接近传感器一般根据涡电流抵消振荡器(ECKO)原理设计。在这种接近传感器中，使用电感电容(LC)振荡器在电感器的线圈附近产生交流(AC)磁场，这样，当金属目标接近线圈时，便可以在目标中产生涡电流。产生的涡电流会产生能量损耗，以减弱或停止LC振荡器。一般来说，这种接近传感器采用电子电路来检测振荡幅度的变化，并将检测到的幅度变化与预先确定的限值相比较。如果振荡器的振荡幅度将至限值以下，接近传感器的输出将会更新，表明目标在接近传感器的附近出现。然而，这种根据涡电流抵消振荡器(ECKO)原理设计的电感式接近传感器存在许多缺点，例如，由于它们的高热敏性，造成它们能感应到的距离非常短。事实上，如果目标为有色金属，这种传感器所能感应的距离比铁质目标还要短得多。此外，由于电感式接近传感器无法排除外界的磁场干扰，因此这些磁场可能影响感应线圈中使用的铁芯，造成传感器的失灵。另外，电感式接近传感器还存在切换速度过慢的问题。为了达到非铁质目标和铁质目标之间相同的感应距离，提格斯(Tigges)(美国专利号5，264，733)采用了一个发射线圈以及两个接收线圈的设计取代传统的涡电流损耗方法来检测磁场干扰。由于在同样的时间内操作频率增加了，铁质和非铁质目标便能以相似方式影响AC磁场，这样，当操作频率足够高时，便可以实现非铁质目标和铁质目标之间相同的感应距离。此外，提格斯还通过三个空心线圈的设计，使传感器能够排除外界磁场的干扰。然而，由于提格斯仅仅依靠相对位移，机械几何以及线圈的旋转来设置感应距离，因此感应距离无法通过电气方式来调整，而且由于机械零件的热变形，很可能导致温度漂移。另外，由于必须使用至少三个线圈才能实现所述的发射线圈和接收线圈，物理成本可能会很闻。另外一种利用变压器耦合原理的多线圈设计是由库恩(Kuhn)(美国专利号7，463，020)发明的。库恩将所有线圈在印刷电路板(PCB)的表面排列成一个同心圆，并采用一个发射线圈和至少两个接收线圈与PCB —起形成线圈组，同时确保各线圈之间的耦合因子的稳定性以及可重复性。接收线圈位于同一个平面内，这样传感器在感应目标时，其敏感性会比另外两种方法相对较低。另外一种实现非铁质目标和铁质目标之间相同的感应距离的方法是由提格斯等人(美国专利号4，879，531)发明的。提格斯等人采用了一种包括两个LC槽的振荡器。第一个LC槽决定了振荡的频率，而第二个LC槽包括一个感应线圈，用于将振荡放大。为了实现非铁质目标和铁质目标之间相同的感应距离，第一个槽的谐振频率和第二个槽的临界阻抗被谐调至第二个槽的阻抗频率性质交点的坐标上，分别受到非铁质目标和铁质目标的影响。然而，Tigges的方法需要使用复杂的谐调程序才能实现相同的感应距离。此外，热敏度问题可能会限制感应距离，同时多使用两个线圈会增加额外的成本。托米奥卡(Tomioka)等人(美国专利号5,034,704)也使用了两个LC槽来实现非铁质目标和铁质目标之间相同的感应距离。在实践应用时，Tomioka还采用了振荡器电路，与提格斯的发明存在类似的优缺点。将电感式接近传感器安装在金属材料上可能导致传感器的感应距离发生变化，在更极端的情况下，甚至可能锁定传感器的输出，造成传感器失灵。文献中介绍和实践了多种不同的护罩设计技术，主要包括替换感应线圈周围的金属环(即被动接近)以及使用补充线圈(即主动接近)等。用这些方法可以保护电感式接近传感器，使用拥有标准的感应距离，但对于拥有较长感应距离的传感器来说，这种护罩在效果上就会产生很大的问题。
由于其出色的苛刻环境适应能力(例如灰尘、潮湿、存在化学液体等)，电感式接近传感器已被广泛应用。对于安装材料所造成的影响，也可以通过在线校准方法或学习机制来抵消。但不幸的是，替换传感器上的调整按钮可能减少传感器的密封等级。为了解决这个问题，一些传感器在设计上采用了控制箱，并使用线缆以“麻花辫”形将控制箱连接到传感器。该控制箱包括一个控制模块，用于给传感器编程，并抵消金属安装材料所造成的影响。不过，使用控制箱会大大增加产品的成本。此外，传感器安装后，需要先打开电源才能进行校准程序。而使用控制箱进行校准的传感器可能偶尔需要重新校准，造成传感器在工作过程中发生故障。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种电感式接近传感器及校准电感式接近传感器的方法，可解决现有技术的等问题。本发明的技术方案是一个电感式接近传感器，其包括一个振荡器，包括一个第一电感电容电路和一个第二电感电容电路，其中一个电感电容电路的电感对于外部目标的敏感度比另一个电感电容电路的电感高；以及每个电感电容电路均有一个交流电驱动。对每个电感电容电路的驱动均为同相，并且取决于两个电感电容电路的电压差。本发明中，其中电压差应用到差分放大器，该差分放大器控制每个电感电容电路中的电流流动。本发明中，还包括一个信号处理电路，该电路可以通过检测外部目标在至少一个电感电容电路中造成的幅度变化，来指出是否存在外部目标，以及外部目标所处的位置。本发明中，还包括至少一个相位检测器，该检测器可以通过确定电感电容电路中电压的超前相位，来识别目标为铁质目标或非铁质目标。本发明中，在超前相位达到预设的限值时，其中至少一个相位检测器识别目标为铁质目标或非铁质目标。本发明中，其中电压差控制电流镜像电路中的电流，该电路控制流向每个电感电容电路中的电流。
本发明中，其中对外部目标的敏感度较低的电感器会在振荡器中提供正反馈。本发明中，其中对外部目标的敏感度较高的电感电容电路为线圈，而敏感度较低的电感为电感器发出。本发明中，还包括一个可变电容器，该可变电容器耦合到至少一个电感电容电路，并将两个电感电容电路的谐振频率谐调至大约相等。本发明中，还包括一个电压控制模块，该模块通过控制流向每个电感电容电路中的电流，来控制每个电感电容电路中的电压。本发明中，其中第一电感电容电路设计在差分放大器的非反相输入和地面之间，而第二电感电容电路设计在差分放大器的反相输入和地面之间。本发明中，其中第一和第二电感电容电路中的至少一个包括感应线圈。
本发明还公开了一种校准电感式接近传感器的方法，该方法包括安装传感器将一个校准设备耦合到电感式接近传感器，并通过该校准设备获取电源以及触发校准程序；使用从校准设备获取的电源来执行校准程序；通过校准设备指出校准成功完成。本发明中，还包括通过生成一列指令脉冲来执行校准程序。该指令脉冲包括一列可以启动校准程序的逻辑信号。本发明还公开了一个电感式接近传感器，包括一个密封外壳；外壳内有一个带有电感电容电路的感应电路；外壳内有一个校准处理器，该校准处理器通过回应外部触发信号来运行校准程序，调整电感电容电路，以及指明校准是否成功完成。本发明中，还包括一个耦合到传感器的校准设备，该校准设备使用电源并触发校准程序。本发明所述电感式接近传感器的优点及有益效果可以从下面的实施例得到体现。
图I为本发明的一个实例中的一个电感式接近传感器的差分振荡器的结构图。图2为不存在金属目标时，使用本发明的一个实例中描述的电感式接近传感器获取的差分振荡器的电压波形的曲线图。图3为存在金属目标时,使用本发明的一个实例中描述的电感式接近传感器获取的差分振荡器的电压波形的曲线图。图4为本发明的一个买例中的一个电感式接近传感器的结构图。图5为本发明的一个实例中的一个差分振荡器的说明图。图6为本发明的一个实例中的一个差分振荡器的说明图，该振荡器包括一个简单的晶体管的电路。图7为本发明的一个实例中的一个电感式接近传感器所使用的相位检测电路和决策电路的结构图。
图8为本发明的一个实例中的超前相位检测电路的原理图。图9为与图7和图8中所不的相位检测和决策电路相关的波形图。图10为本发明的一个实例中的校准设备的说明图。图11为本发明的一个实例中的校准设备的详细说明图。图12为本发明的一个实例中的一个电感式接近传感器内存中储存的校准程序的流程图。
具体实施例方式为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下
本发明的实例体现为一个电感式接近传感器，其包括一个振荡器，该振荡器包括一个第一电感电容电路以及一个第二电感电容电路，此外在每个电感电容电路上各带有一个交流电驱动。其中一个电感电容电路中的电感器对于外部目标的敏感度比另一个电路高。对每个电感电容电路的驱动均为同相，并且取决于两个电感电容电路的电压差。对外部目标敏感度较低的电感器会给振荡器发送一个正反馈。对外部目标敏感度较高的电感可以由一个线圈发出，而对外部目标敏感度较低的电感可以由一个电感器发出。第一电感电容电路可以设计在差分放大器的非反相输入和地面之间，而第二电感电容电路可以设计在差分放大器的反相输入和地面之间。第一和第二电感电容电路中至少应该有一个包括感应线圈。电压差可以应用到通过电感电容电路控制电流流动的差分放大器。可以使用电压差来控制电流镜像电路中的电流，而电流镜像电路用来控制通往各电感电容电路的电流。该电感式接近传感器还可以包括一个相位检测器，通过确定电感电容电路的电压中的超前相位来识别铁质目标或非铁质目标，当超前相位达到预先设定的限值时，相位检测器便可以识别铁质目标或非铁质目标。该电感式接近传感器可以包括一个可变电容器，该电容器应耦合到至少其中一个电感电容电路。可以使用可变电容器将两个电感电容电路谐调到大约相同的谐振频率。该电感式接近传感器可以包括一个电压控制模块，该模块通过控制流向电感电容电路的电流来控制电感电容电路的电压。该电感式接近传感器可以包括一个信号处理电路，通过检测外部目标在至少一个振荡幅度或两个电感电容电路之间的相对相位差中造成的变化，指出外部目标是否存在及其所处位置。本发明的另一个实例体现为一个校准电感式接近传感器的方法和相应的设置，它包括一个传感器以及一个耦合到传感器的校准设备。可以使用该校准设备来获取电源并对传感器启用校准程序。使用从校准设备的获取的电源可以在传感器中执行校准程序，同时可以通过校准设备来表明已成功校准。校准程序可以通过生成一列指令脉冲来执行，该指令脉冲包括一列逻辑信号来启动校准程序。本发明的另一个实例体现为一个电感式接近传感器的方法和相应的设置，它包括一个密封的外壳，一个传感器电路以及一个校准处理器。该传感器电路包括一个处于外壳中的电感电容电路和一个校准处理器。该校准处理器可以对外部触发信号做出反应，运行校准程序。该电感式接近传感器可以包括一个耦合到传感器的校准设备，并由此获取电源和触发校准程序。图I为本发明的一个实例中的一个电感式接近传感器(未标出)的差分振荡器100的结构图。该电感式接近传感器使用电线圈在传感器的感应面周围生成交流电(AC)磁场，并可以在多个行业应用中感应或检测是否存在金属目标及其所处位置。AC磁场可以在位于磁场中的任意金属材料中感应到涡电流。涡电流会消耗一些磁场能量，并生成副磁场，以抵消电线圈所生成的磁场(即主磁场)。金属材料所产生的影响可以通过主线圈被检测至IJ，并由电子电路进行处理生成传感器输出，以指出是否存在金属目标及其所处位置。该电感式接近传感器采用一个差分振荡器，包括两个电感电容(LC)槽电路以不同的感应距离来感应金属目标。差分LC振荡器100包括一个第一电感电容槽电路,它包括电感器L1和电容C1,在差分放大器125的非反相输入120和地面130之间连接。该差分LC振荡器还包括一个第二电感电容槽电路，它包括电感器L2和电容器02，在差分放大器120的反相输入135和地面 130之间连接。差分放大器140的输出电压控制两个压控电源I1和I2，它们轮流将电流输入其对应的LC槽中。具体来说，包括电感器L1和电容器C1的第一 LC槽从压控电源I1中接收电流，而包括电感器L2和电容器C2的第二 LC槽从压控电源I2中接收电流。闭环压差振荡器100包括一个LC振荡器,其中第一个LC槽(包括L1和C1)作为其频率选择网络。差分振荡器100的振荡幅度由第一和第二 LC槽之间的电压差Vd确定。该电压差可由以下公式得出Vd = V1-V2其中V1指第一 LC槽中的电压，V2指第二 LC槽中的电压。由于电压Vd通过振荡幅度以及第一和第二 LC槽中的电压相位差(即^和^)来确定，因此通过将L1C1谐调至接近L2C2，振荡器可以设计为低电压运行。第一和第二 LC槽可以使用至少一个可变电容器C3或C4进行谐调。可变电容器C3或C4可以使用能通过DC电压调整电容的二极管(例如变容二极管)来实现。可变电容器C3或C4也可以使用由可变放大器增益来控制电容的Miller电容器进行调整。由于第一和第二 LC槽之间存在电压差，Vd需要同时使用V1和V2之间的幅度和相位差来确定，当第一和第二 LC槽，以及L1C1和L2C2被谐调至相对接近对方时，Vd信号会让振荡器在低电压水平下持续运行。如图I所示，电流Il和12可由以下公式得出I1 = A* (V1-V2) ^Gm1 以及12 = A* (V1-V2) ^Gm2其中Gm1和Gm2指I1和I2的互导。图2为图I所示的差分振荡器100的电压波形乂”^和Vd的曲线图200。它们是在没有金属目标(图中未标出)时，使用本发明的一个实例中描述的电感式接近传感器(图中未标出)所获得的曲线。如上所述，Vd系根据第一和第二 LC槽之间的电压差确认，因此，当LC槽的电压V1和V2被谐调至接近对方时，振荡器会在低电压水平Vd下运行。图3为图I所示的差分振荡器100的电压波形乂”^和Vd的曲线图300。它们是在存在金属目标(图中未标出)时，使用本发明的一个实例中描述的电感式接近传感器(图中未标出)所获得的曲线。当金属目标接近感应线圈时，电感器L1或L2 (其中任何一个均可能为感应线圈)的质量因数会受到影响。接近的金属目标也可造成第一和第二 LC槽之间的相对相位差的改变，以及差分振荡器100的振荡幅度的改变。可以使用一个下游信号处理电路来检测振荡幅度或相位的改变，并将改变转换成输出信号，指出目标是否存在及其所处的位置。图4为本发明的一个实例中的电感式接近传感器400的结构图。接近传感器400包括一个差分振荡器100 (如图I所示)，并使用一个整流器和低通滤波器410将振荡信号V1(或V2)转换成直流(DC)信号415。DC信号415被馈给到一个电压比较器420。使用一个处理器430 (例如微控制器)来谐调第一和第二 LC槽。处理器430还可以为比较器420提供决策限值。当金属目标(图中未标出)移动到传感器400的感应距离之内时，比较器输出425将控制传感器输出打开。图5是本发明的一个实例中的差分振荡器500的说明图。在本实例中，差分振荡器500包括一个第一 LC槽,它包括一个电感器L1和一个电容器C1。振荡器500还包括一个第二 LC槽,它包括一个电感器L2和一个电容器C2。第一和第二 LC槽连接到一个差分放大器510，其输出511控制电流通过电阻器R51和晶体管Q51流到电阻器R52。差分放大器510推进该电流通过由电流镜像组成的晶体管Q51、Q53和Q54流动到第一和第二 LC槽。图6为本发明的一个实例中的一个差分振荡器600的说明图,该振荡器包括一个简单的晶体管的电路。振荡器600包括一个晶体管Q62和一个电阻器R61，用于为晶体管Q61提供基本偏压值。第一 LC槽(包括一个电感器L1和一个电容器C1)中的AC电压Vl通过电阻器R64转移到晶体管Q62的发射器以及晶体管Q61的基座629。差分振荡器600还包括一个第二 LC槽(包括一个电感器L2和一个电容器C2)。第二 LC槽中的AC电压被标记为V2。如图6所示，在上述设定下，电阻器R65中的电压等于V1-V2。
JZ — P在本实例中，电流A被输入到第二 LC槽。同一个电流还会流过发射
机Q61的发射器628。在本实例中假设所有相关的晶体管都具有高电流增益，这样它们的基部电流效应就会降到最低，与相应的发射器和收集器的电流相比，甚至可以忽略不计。因此，本实例假设差分振荡器600中所有相关晶体管的Ilfeftss=这样，便可以推测同一
个电流I2将流过晶体管Q61和Q63的发射器和收集器。此外，晶体管Q63和Q64以及电阻
器R62和R63会组成一个电流镜像，这样WR63 = I2^R62,或1! =。显然，当R63 =
R62, I1 = I2时。I2的镜像电流I1会输入到第一 LC槽。与图I中的电路相比，可以清楚的看到差分放大器的电压增益A= 1，且VCCS的互
^I与图I所示的差分振荡器100类似，差分振荡器600的振荡也是通过电压差Vd =V1-V2来维持。可变电容器C3和C4可用来谐调第一和第二 LC槽的谐振频率，以确保传感器的附近不存在金属目标时，可以通过较小的电压差Vd来维持振荡。一旦金属目标进入传感器创造的磁场，振荡电压Vd将增加。在首选实例中，电感器L2包括一个感应线圈(例如印刷电路板(PCB)跟踪)，电感、器L1包括一个片式电感器，一般不会受到目标的影响。电容器C1谐调至LfC1的积稍大于L2*C2的积，且让差分振荡器在相对高频率(例如1-2兆赫左右)但低电压幅度水平下运行。当金属目标接近时,感应线圈L2的电感会增加。在高频率下,感应线圈L2增加的电感值在铁质目标和非铁质目标时几乎相同，L2电感值的增加会提高电压Vl和V2之间的相位差，因此Vd = V1-V2的幅度也会相应增加，造成振荡幅度的增加。所增加的幅度可以使用控制传感器输出的下游信号处理电路(图中未标出)来检测。在一个实例中，下游电路可以通过整流器和LP滤波器410，电压比较器420和处理器430来实现，如图4所示。相应的，本实例在铁质和非铁质目标情况下可以实现相似的感应距离。本实例中的接近传感器对于其感应线圈的感应变化具有高敏感度。差分振荡器的感应变化对于温度的变化也具有级高的抵抗力。因此，本实例中的接近传感器在铁质和非铁质目标情况下均可实现较远的感应距离。此外，由于当目标接近传感器时，振荡器的幅度就会增加，因此振荡器永远不会停止，造成，传感器的高切换频率。当振荡器停止时(例如当幅度降至0时)，可能需要很长时间才能恢复运行，重新感应目标。这可以增加传感器的相应时间，并降低其切换频率。另外，由于本实例没有在接近传感器中采用铁芯，因此对外界磁场干扰均由很高的抵抗力。在一个实例中,可以选择第一 LC槽的电感器和电容器L1C1来确保振荡频率低于临界频率。该临近频率指铁质目标进入传感器附近，造成感应线圈的感应值L2增加，以及非铁质目标进入传感器附近，造成感应线圈的感应值L2减少时的频率。在该实例中，LfC1的值被谐调为与L2*C2的值相同，但不同的是LfC1拥有更高的质量因数。当传感器的附近不存在目标时，LC槽电压Vl和V2之间没有相位差。然而，由于第一 LC槽L1C1拥有比第二 LC槽L2C2更高的质量因数，则振荡器的振荡幅度可以设计的相对较低。相应的，当铁质目标进入接近传感器附近时，Vl的相位会推进V2的相位，而当非铁质目标进入接近传感器附近时，Vl的相位会拖后V2的相位。图7为本发明的一个实例中的电感式接近传感器(图中未标出)所使用的相位检测和决策电路700的结构图。相位检测和决策电路700会生成一个可用于控制传感器输出的信号。相位检测和决策电路700使用两个零交叉电路(分别为ZCDl和ZCD2)将电压Vl和V2转换为相应的矩形波SI和S2。矩形波SI和S2被馈给到超前相位检测器电路，分别为Ph. D. I和Ph. D. II，以生成与超前相位成比例的模拟信号。一旦超前相位检测器电路Ph. D. I的输出值达到第一个预设限值，铁质输出790的状态将改变，表明存在铁质目标。类似的，当超前相位检测器电路Ph. D. II的输出值达到第二个预设限值，非铁质输出795的状态将改变，表明存在非铁质目标。第一和第二限值可以调整成不同的值，确保接近传感器可以实现铁质目标和非铁质目标情况下相似的感应距离。可以使用一个逻辑或门785来逻辑组合超前相位检测器电路的输出值，以实现所有金属相同的感应功能。相位检测和决策电路700还包括至少两个电压比较器VC71和VC72。电压比较器的限值(THl和TH2)可以选择，以抵消铁质和非铁质目标造成的相位转换差值。通过抵消相位转换差值，相位检测和决策电路700便能确保实现铁质目标和非铁质目标情况下相同 的感应距离。
图8为本发明的一个实例的超前相位检测电路800 (Ph. D)的原理图。超前相位检测电路800包括一对D型触发器UlA和U1B，一对逻辑与门U2A和U2B，一对逻辑反相器U3A和U3B，一个逻辑或门U4A，以及一个包括电阻器R81和电容器C81的低通滤波器。Ph. D电路800可以确保仅在输入信号S2同相推进输入信号SI时才会做出输出响应,否则输出信号将被设置为零。Ph. D.电路800采用一个连接到电源电压Vcc的上拉电阻R82，向连接到该上拉电阻的插脚提供逻辑“ I ”。图9为与图7和图8中所示的相位检测和决策电路相关的波形图。具体为波形VI、V2、SI和S2，以及当S2推进SI时(即V2推进VI)的超前相位逻辑输出值LP的说明图。当S2拖后SI时(即V2拖后VI)，LP保持为零。图10为本发明的一个实例中使用的校准方法1000的说明图。校准方法1000包括一个校准设备1020，该校准设备通过连接器或电缆1030连接到传感器1010(连接类型可根据传感器的不同而改变)。在运行时，校准设备1020向传感器1010的指令输入发送一列指令脉冲，发出开始进行校准程序的信号。校准程序会抵消传感器安装条件所造成的影响。 传感器校准设备1020以电气方式与传感器1010结合在一起，并向传感器1010发送校准指令。在回应校准指令时，驻留程序会在传感器的内存中控制并校准传感器1010。校准设备1020还为传感器提供电源，并包括若干控制按钮和一个状态显示屏。指令脉冲包括一列预定长度的逻辑信号。为了防止校准发生错误，指令脉冲必须足够复杂，以便不会被误读为不规则噪音。通过对传感器的变量，例如振荡器或放大器增益、系统敏感度、频率或相位、断路水平等变量进行调整，消除周围安装金属造成的影响，便可以在传感器1010中实现校准。例如，为了校准图4所示的接近传感器，校准设备1020可以调整电容器C3或C4中的至少一个。校准几乎可以立即完成。校准设备1020还可以包括一个或多个指示器1040 (如LED指示灯)，用于证明校准的状态。例如，指示器1040可以指出校准是否已经成功完成，或者失败。校准失败可能是因为不正确的安装所致，也可能是因为感应面被异物堵塞(如被金属碎屑等)。图11为图10所示的校准设备1020的实例说明图。校准设备1020包括一个一次性电池或可充电电池1120。如果使用可充电电池，应使用离线电池充电器1110对电池进行充电。当可充电电池电量耗尽时,离线电池充电器1110使用电源插头1160为电池充电。校准设备1020还包括一个电池供电的电源管理电路1130，用于开启电子校准设 备和已安装的传感器(即需要校准的传感器)。电源管理电路1130调整和管理来自电池1120的电力。电源管理电路1130可以使用升压型开关稳压器或商业上可用的电池管理模块来实现。该电路为控制器电路1140以及需要校准的传感器提供电源电压。控制器电路1140还会发送指令脉冲到传感器，并可使用微控制器电路或数字电路(如可编程逻辑阵列集成电路)来实现。控制器电路1140从控制按钮1050 (如图10所示)接收控制信息，并向需要校准的传感器发送校准指令脉冲。电路1140还可以向一个或多个显示屏1040(如图10所示)发送校准设备状态信息。该电路1140还可以为电源管理电路1130提供控制和信号处理能力。校准设备1020还可以包括一个外壳或外罩,用以容纳电子器件,夕卜壳上可安放一个或多个控制按钮1170，方便操作员启动校准程序，外壳上还可以安放一个或多个显示屏(例如LED显示屏)1180，指出校准的状态，同时还可以安放一个连接器1190，将校准设备连接到传感器。可以使用电阻负载1150来校准双线AC/DC传感器。在此情况下，电阻负载将由控制电路1140控制，以串联方式连接到传感器。图12为本发明的一个实例中的一个电感式接近传感器内存中储存的校准程序的流程图。一旦传感器接收到来自校准设备的校准指令，校准程序将启动1210。关键参数经过测量1220，它们可以是一些因数，例如振荡幅度或相位信号。校准程序1230确定是否未达到预设的目标值。如果预设的目标值达到1240，则无需进行进一步的调整，校准已成功完成。如过预设的目标值未达到1250，校准程序将继续运行，确认调整器(如可变电容器)是否已达到限值1260。如果调整器已达到限值1270，则无法进行进一步的调整，校准以失败告终1280。如果调整器未达到限值1290，调整器将一步增加1295。综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本 发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一个电感式接近传感器，其特征在于，其包括 一个振荡器，包括ー个第一电感电容电路和ー个第二电感电容电路，其中ー个电感电容电路的电感对于外部目标的敏感度比另ー个电感电容电路的电感高；以及 每个电感电容电路均有ー个交流电驱动，对每个电感电容电路的驱动均为同相，并且取决于两个电感电容电路的电压差。
2.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中电压差应用到差分放大器，该差分放大器控制每个电感电容电路中的电流流动。
3.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，还包括ー个信号处理电路，该电路可以通过检测外部目标在至少ー个电感电容电路中造成的幅度变化，来指出是否存在外部目标，以及外部目标所处的位置。
4.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，还包括至少ー个相位检测器，该检测器可以通过确定电感电容电路中电压的超前相位，来识别目标为铁质目标或非铁质目标。
5.如权利要求4所述的电感式接近传感器，其特征在于，在超前相位达到预设的限值时，其中至少ー个相位检测器识别目标为铁质目标或非铁质目标。
6.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中电压差控制电流镜像电路中的电流，该电路控制流向每个电感电容电路中的电流。
7.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中对外部目标的敏感度较低的电感器会在振荡器中提供正反馈。
8.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中对外部目标的敏感度较高的电感电容电路为线圈，而敏感度较低的电感为电感器发出。
9.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，还包括ー个可变电容器，该可变电容器耦合到至少ー个电感电容电路，并将两个电感电容电路的谐振频率谐调至大约相等。
10.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，还包括ー个电压控制模块，该模块通过控制流向每个电感电容电路中的电流，来控制每个电感电容电路中的电压。
11.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中第一电感电容电路设计在差分放大器的非反相输入和地面之间，而第二电感电容电路设计在差分放大器的反相输入和地面之间。
12.如权利要求I所述的电感式接近传感器，其特征在于，其中第一和第二电感电容电路中的至少ー个包括感应线圈。
13.一种校准电感式接近传感器的方法，其特征在于，该方法包括 安装传感器 将ー个校准设备耦合到电感式接近传感器，并通过该校准设备获取电源以及触发校准程序； 使用从校准设备获取的电源来执行校准程序； 通过校准设备指出校准成功完成。
14.如权利要求13所述的校准电感式接近传感器的方法，其特征在于，还包括通过生成一列指令脉冲来执行校准程序。该指令脉冲包括一列可以启动校准程序的逻辑信号。
15.一个电感式接近传感器，其特征在于，包括 ー个密封外壳； 外壳内有ー个带有电感电容电路的感应电路； 外壳内有ー个校准处理器，该校准处理器通过回应外部触发信号来运行校准程序，调整电感电容电路，以及指明校准是否成功完成。
16.如权利要求15所述的电感式接近传感器，其特征在于，还包括一个耦合到传感器的校准设备，该校准设备使用电源并触发校准程序。
全文摘要
本发明涉及一种电感式接近传感器及校准电感式接近传感器的方法，该传感器包括一个振荡器，该振荡器包括一个第一电感电容电路和一个第二电感电容电路，其中一个电感电容电路的电感对外部目标的敏感性比另一个电感电容电路的电感高。该传感器还包括一个交流电驱动，对每个电感电容电路的驱动均为同相，并且取决于两个电感电容电路的电压差。该传感器可以耦合到一个使用电源并在传感器内触发校准程序的校准设备。在回应触发信号时，传感器内的一个校准处理器执行校准程序，调整电感电容电路，并指出校准是否成功完成。
文档编号G01V3/10GK102687399SQ201080038498
公开日2012年9月19日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年9月4日
发明者陈卫华 申请人:陈卫华