DETECTOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO Y PROCEDIMIENTO PARA SU FUNCIONAMIENTO.

Detector de proximidad inductivo con un oscilador con un circuito oscilante (10) y un amplificador del oscilador (16),

con un dispositivo de evaluación y control (30) para evaluar una impedancia (Z) del circuito oscilante (10) y para emitir una señal de conmutación, y con un dispositivo de medición de la frecuencia (40) para medir la frecuencia de oscilación del oscilador y para eliminar ambigüedades en el resultado de la evaluación del dispositivo de evaluación y control (30), caracterizado porque para evaluar un estado de oscilación del oscilador se puede conmutar entre por lo menos dos ganancias distintas en el caso de dos umbrales de conmutación independientes del amplificador del oscilador (16)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06015722.

Solicitante: PEPPERL + FUCHS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LILIENTHALSTRASSE 200 68307 MANNHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: KUHN,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 27 de Julio de 2006.

Clasificación PCT:

  • H03K17/95 SECCION H — ELECTRICIDAD.H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03K TECNICA DE IMPULSO (medida de las características de los impulsos G01R; modulación de oscilaciones sinusoidales por impulsos H03C; transmisión de información digital, H04L; circuitos discriminadores de detección de diferencia de fase entre dos señales de conteo o integración de ciclos de oscilación H03D 3/04; control automático, arranque, sincronización o estabilización de generadores de oscilaciones o de impulsos electrónicos donde el tipo de generador es irrelevante o esta sin especificar H03L; arranque, sincronización o estabilización de generadores cuando el tipo de generadores es indiferente o no especificado H03L; codificación, decodificación o conversión de código, en general H03M). › H03K 17/00 Conmutación o apertura de puerta electrónica, es decir, por otros medios distintos al cierre y apertura de contactos (amplificadores controlados H03F 3/72; disposiciones de conmutación para los sistemas de centrales que utilizan dispositivos estáticos H04Q 3/52). › utilizando un detector magnético.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2372968_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Detector de proximidad inductivo y procedimiento para su funcionamiento. La presente invención se refiere a un detector de proximidad inductivo conforme al preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para el funcionamiento de un detector de proximidad inductivo según el preámbulo de la reivindicación 7. Un detector de proximidad de este tipo se conoce por ejemplo por el documento DE 198 34 071 y por el DE 41 20 806, y comprende un oscilador con un circuito oscilante y un amplificador del oscilador así como un dispositivo de evaluación y de control para evaluar una impedancia del circuito oscilante y para emitir una señal de conmutación. En un procedimiento genérico para el funcionamiento de un detector de proximidad inductivo se evalúa la impedancia de un circuito oscilante de un oscilador como medida de la distancia de un blanco, y comparando la impedancia con por lo menos un umbral a determinar se obtiene y se emite una señal de conmutación. Es sabido que un sistema de bobinas preamortiguado por un medio disipativo, por ejemplo por una carcasa metálica, se puede desamortiguar al aproximarse un blanco no-férreo, al menos dentro de un determinado campo de distancias al blanco. El motivo de esto son las corrientes de Foucault inducidas en el blanco no-férreo, que dan lugar a una atenuación de los campos causantes. Este efecto de desamortiguación que se basa en una disminución desproporcionada de las pérdidas de amortiguación previa respecto a un incremento de las pérdidas del blanco está por este motivo especialmente marcado en los metales de alta conductividad, por ejemplo en aluminio o cobre. A diferencia de esto, la amortiguación con metales férreos de alta permeabilidad o aleaciones, por ejemplo hierro, níquel o acero da lugar por lo general a un incremento de pérdidas en todo el campo de distancias al blanco. Este comportamiento opuesto se puede aprovechar para realizar detectores de no-hierro/hierro con igual distancia de conmutación para ambos materiales. A este respecto hay una dificultad que consiste en que al aproximar un blanco no férreo a una distancia muy reducida, los efectos de amortiguación debido a las pérdidas en el blanco rebasan el efecto de desamortiguación descrito. La desamortiguación cambia por lo tanto de modo continuo a una amortiguación ya que el incremento de pérdidas del blanco es superior a la disminución de pérdidas de preamortiguación. De ahí resultan unas ambigüedades indeseables en cuanto a la señal de conmutación. En una solución anterior en conmutadores conocidos de no-hierro/hierro se empotra por lo tanto el sistema de bobinas dentro de una carcasa del conmutador lo suficiente para que el blanco solamente se pueda aproximar al sistema de bobinas dentro del campo de unas situaciones de conmutación que se puedan asignar de forma unívoca. Ahora bien, esto entraña una disminución indeseable de la distancia de conmutación utilizable. Esta medida además se limita a detectores que no se vayan a instalar al ras. En el documento DE 44 27 990 A1 se describe un detector de proximidad inductivo según el preámbulo de la reivindicación 1 destinado a la medición de distancias con independencia del material. Para conseguir un punto de conmutación que sea independiente de las propiedades del material del objeto metálico se mide allí adicionalmente la frecuencia de resonancia de un circuito oscilante. El objeto del documento EP 0 169 582 A1 es un detector de proximidad en el cual se incrementa la ganancia al comienzo del proceso de oscilación con el fin de acelerar la aceleración para salir del ruido. El documento DE 100 04 718 A1 se refiere a un detector de proximidad inductivo en el que se evalúa una frecuencia del oscilador para determinar la distancia de un objeto. En el documento DE 198 34 071 A1 se describe un detector de proximidad inductivo en el cual hay una bobina de medida dispuesta directamente detrás de una cara frontal de la carcasa del sensor. El objetivo de la invención es crear un detector de proximidad inductivo en el que se pueda aprovechar la totalidad del campo de sensibilidad. Además se trata de describir un procedimiento para el funcionamiento de un detector de proximidad inductivo que permita obtener unas distancias de conmutación mayores. Este objetivo se resuelve por medio del detector de proximidad inductivo que presenta las características de la reivindicación 1, y mediante el procedimiento con las características de la reivindicación 8. Unos ejemplos de realización preferentes del detector de proximidad conforme a la invención y unas variantes ventajosas del procedimiento conforme a la invención constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes. El detector de proximidad inductivo de la clase antes descrita está perfeccionado conforme a la invención por existir un dispositivo de medición de la frecuencia para medir la frecuencia de oscilación del oscilador y para eliminar 2   ambigüedades en el resultado de la evaluación del dispositivo de evaluación y control. El procedimiento de la clase antes descrito está perfeccionado conforme a la invención por el hecho de que se mide adicionalmente la frecuencia del oscilador con el fin de eliminar ambigüedades en la evaluación de la amplitud de las oscilaciones del oscilador. Puede considerarse como la idea básica de la invención el hecho de medir la frecuencia del oscilador además de evaluar la impedancia del circuito oscilante o la amplitud del oscilador, para obtener de este modo una información adicional. En este caso se aprovecha que la amortiguación del oscilador con un blanco no-férreo da lugar en el caso de distancias muy reducidas a una menor inductividad y con ello a una mayor frecuencia de oscilación en comparación con distancias mayores. Una ventaja esencial del detector de proximidad conforme a la invención y del procedimiento conforme a la invención es que con medios sencillos se aprovecha todo el campo de sensibilidad del sensor y por lo tanto se pueden conseguir unas distancias de conmutación superiores. Dado que las citadas diferencias de frecuencia se encuentran en cuanto al orden de magnitud dentro del campo porcentual, la medición de la frecuencia propiamente dicha puede tener una configuración sencilla. Por este motivo las ventajas conformes a la invención se pueden realizar de modo económico incluso con detectores de proximidad de estructura sencilla. En principio se puede realizar el detector de proximidad conforme a la invención con un oscilador que trabaje de modo continuo con dos umbrales de conmutación separados para la amplitud del oscilador, cuyo rebasamiento en exceso o en defecto se interpreta como señal de conmutación no-férrea o señal de conmutación férrea respectivamente. Debe entenderse por un oscilador que trabaje de modo continuo un oscilador en el que la amplitud de oscilación varía de modo relativamente lento según la distancia del blanco. Sirviéndose de un enlace "OR" lógico entre las dos señales de conmutación se puede obtener entonces la función deseada de un sensor que trabaje con independencia del material, siempre y cuando se recurra a la frecuencia de oscilación como magnitud adicional. El detector de proximidad conforme a la invención se realiza de modo especialmente preferente sirviéndose de un oscilador que trabaje con fuerte pendiente o de modo discontinuo, cuyo estado de oscilación varíe dentro de un campo de impedancia muy reducido. Sirviéndose de un oscilador de esta clase se pueden evaluar también variaciones extremadamente pequeñas de la impedancia del circuito oscilante. En una variante ventajosa del detector de proximidad inductivo el amplificador del oscilador es un amplificador regulable, en particular controlado por la tensión. Para ello se prefieren especialmente amplificadores de alto grado de linealidad en los que una pequeña variación de la impedancia de resonancia ya se reproduce en una gran elongación máxima de la amplitud. Con esta clase de amplificadores controlados por la tensión se pueden ajustar unos umbrales de conmutación muy definidos para el detector de proximidad. Mediante una ganancia determinada ajustada en el amplificador del oscilador se determina un umbral para la impedancia de resonancia. Por este motivo, a la impedancia de resonancia correspondiente al umbral resulta especialmente grande la variación de amplitud en función de una variación de la impedancia. En un caso de evaluación sencillo se comprueba entonces únicamente si el oscilador está o no oscilando. Con vistas a los metales férreos y metales no férreos que se trata de determinar el amplificador del oscilador controlado por la tensión, se puede ajustar de acuerdo con la invención a un mínimo de dos ganancias diferentes. De acuerdo con la invención el amplificador del oscilador se conmuta entre dos ganancias exactamente definidas y... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Detector de proximidad inductivo con un oscilador con un circuito oscilante (10) y un amplificador del oscilador (16), con un dispositivo de evaluación y control (30) para evaluar una impedancia (Z) del circuito oscilante (10) y para emitir una señal de conmutación, y con un dispositivo de medición de la frecuencia (40) para medir la frecuencia de oscilación del oscilador y para eliminar ambigüedades en el resultado de la evaluación del dispositivo de evaluación y control (30), caracterizado porque para evaluar un estado de oscilación del oscilador se puede conmutar entre por lo menos dos ganancias distintas en el caso de dos umbrales de conmutación independientes del amplificador del oscilador (16). 2.- Detector de proximidad según la reivindicación 1, caracterizado porque el amplificador del oscilador (16) es un amplificador controlado por la tensión. 3.- Detector de proximidad según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque para evaluar una amplitud de oscilación del oscilador existe un comparador (20) conectado a continuación del amplificador del oscilador (16). 4.- Detector de proximidad según una de las reivindicaciones 1 o 3, caracterizado porque la medición de la frecuencia tiene lugar mediante el recuento de los períodos de oscilación en un microcontrolador (30). 5.- Detector de proximidad según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una carcasa del sensor está realizada de tal modo que allí se puede instalar al ras un sistema de bobinas, con referencia a la superficie del sensor. 6.- Detector de proximidad según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para determinar la temperatura de los componentes electrónicos y para compensar las variaciones de temperatura existe un sensor de temperatura que actúa juntamente con el amplificador del oscilador (16), en particular una red NTC. 7.- Procedimiento para el funcionamiento de un detector de proximidad inductivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se evalúa una impedancia (Z) del circuito oscilante (10) de un oscilador como medida de la distancia de un blanco, en el que mediante la comparación de la impedancia (Z) del circuito oscilante (10) con por lo menos un umbral a determinar, se obtiene y emite una señal de conmutación, y en el que adicionalmente se mide la frecuencia del oscilador con el fin de liminar ambigüedades en la evaluación de la impedancia (Z) del circuito oscilante (10), caracterizado porque el amplificador del oscilador se conmuta entre dos ganancias exactamente definidas y porque después de la conmutación se evalúa el respectivo estado de oscilación del oscilador. 8.- Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se emite una señal de conmutación cuando la impedancia (Z) queda por debajo de un umbral inferior (90) o si rebasa un umbral superior (80). 9.- Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el umbral inferior (90) y/o el umbral superior (80) se determinan en ciclos de aprendizaje. 10.- Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque como amplificador del oscilador (16) se emplea un amplificador controlado por la tensión. 11.- Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque se emplea una ganancia de ajuste variable del amplificador del oscilador (16) para la compensación de las variaciones de temperatura de la distancia de conmutación (d). 12.- Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque sucesivamente se llevan a cabo los siguientes pasos del procedimiento: a) Medición de la amplitud de oscilación para una primera ganancia (S2); b) Establecimiento de la señal de conmutación en el caso de que el oscilador no oscile para la primera ganancia (S10), y vuelta al paso a); c) Medición de la frecuencia del oscilador, si el oscilador oscila (S4) durante la primera ganancia; d) Establecimiento de la señal de conmutación, si la frecuencia medida está situada dentro de un campo de frecuencias (S10) que se ha de establecer, y vuelta al paso a); e) Medición de la amplitud de oscilación para una segunda ganancia, si la frecuencia medida no está situada dentro del campo de frecuencias a establecer (S6); f) Establecimiento de la señal de conmutación si el oscilador oscila para la segunda ganancia (S9), y vuelta al paso c); y g) Retorno al paso a) si el oscilador no oscila (S8) a la segunda ganancia. 7   8   SÍ 9 SÍ SÍ

 

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