[发明专利]感应接近开关

说明书

本发明涉及一种感应接近开关。本发明的目的是提供非常简单的感应位置传感器，当目标移动时，该传感器能够可靠地用于检测其输出电压的过零，将通过包括发射器线圈、接收器线圈、用于激励发射器线圈的集成电路和用于处理从接收器线圈接收到的信号的信号处理单元的感应接近开关解决，其中振荡器激励包括发射器线圈和用于在接收器线圈中感应电压的并联电容器的谐振电路，其中接收器线圈包括两个对称段，两个对称段以相反方向串联，其中，发射器线圈包围接收器线圈的段或发射器线圈被接收器线圈的段包围。

技术领域

本发明涉及一种感应接近开关。

背景技术

接近传感器是能够在没有任何物理接触的情况下检测到附近物体存在的传感器。接近传感器通常发射电磁场或一束电磁辐射(例如红外线)，并会寻找场或返回信号的变化。被感测的物体通常称为接近传感器的目标。不同的接近传感器目标需要不同的传感器。例如，电容接近传感器或光电传感器可能适用于塑料目标；电感式接近传感器始终要求金属目标。

由于传感器和被测物体之间没有机械部件和物理接触，因此接近传感器可具有高可靠性和长久的功能寿命。

一般来说，感应接近传感器属于非接触式电子接近传感器的范畴。其用于金属物体的定位和检测。感应开关的感应范围取决于被检测金属的类型。

由于感应传感器的输出有两种可能的状态，感应传感器有时称为感应接近开关。然而，传感器信号本身是具有无穷多个状态的模拟信号。

接近检测常用的原理是谐振电路的频率偏移(在铁磁目标的情况下)、磁通导通或阻尼(在主要产生涡流的情况下)评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种非常简单的感应位置传感器，该感应位置传感器能够可靠地用于检测当目标移动时其输出电压的过零。

本发明的目的将通过感应接近开关来解决，感应接近开关包括发射器线圈、接收器线圈、用于激励发射器线圈的电路和用于处理从接收器线圈接收到的信号的信号处理单元，其中振荡器激励发射器线圈以在接收器线圈中感应电压，其中接收器线圈包括两个对称的、方向相反的串联连接的段(segment)，其中，发射器线圈包围接收器线圈的段或发射器线圈由接收器线圈的段包围。

感应接近开关包括发射器线圈和接收器线圈，通常但不一定实现为印刷电路板上的铜迹线、用于激励发射器线圈的电路和用于在检测到目标时处理从接收器线圈接收的信号的信号处理单元。必须将导电(金属)目标附接到待检测的物体上。为了检测导电目标的存在或位置，目标必须在移动时近距离覆盖传感器线圈。该电路可以是集成电路(IC)，或者也可以使用分立(discrete)(标准)元件来实现。

在本发明接近开关的一实施例中，发射器线圈是谐振电路的一部分，谐振电路还包括并联电容器。

振荡器有利地以振荡器的谐振频率激励包括发射器线圈和并联电容器的谐振电路，从而在仅提供低驱动电流的同时，在发射器线圈中产生高电流。发射器线圈中的交流电流产生交变磁场，从而在接收器线圈中感应电压。接收器线圈包括两个方向相反的对称段，这两个对称段串联在一起。只要不存在目标，这两个段中的感应电压就具有相同的振幅但具有相反的符号，因此总和为零电压。

当导电目标向传感器靠近时，将感应涡流。涡流产生反向磁场，反向磁场使目标下方的发射器和接收器线圈中的总通量降低。因此，紧靠目标的接收器线圈的区域中感应的交流电压将减小。如果目标没有覆盖两个接收器线圈段的相同区域，则可以根据具有目标覆盖范围较小的段的符号测量线圈端子的电压。

目标的形状也不必是矩形的，但是使目标具有略大于发射器线圈的高度和近似于接收器线圈的一段的宽度是有利的。

在本发明的感应接近开关的一实施例中，发射器线圈和接收器线圈的形状为矩形。在给定的外部尺寸下，该配置产生发射器线圈的最高电感和接收器线圈中的最大感应电压。