Inductancia cilíndrica (20) delimitada por una cara frontal (28) y una cara opuesta que comprende unarrollamiento de hilo conductor (22) entre un primer y un segundo extremo de arrollamiento (26A,

26B) con unasuperposición de capas (24i), estando compuesta cada capa por espiras de hilo yuxtapuestas, en la que los dosextremos de arrollamiento (26A, 26B) se ubican sobre la capa externa (24n) del arrollamiento, caracterizada porquelos dos extremos de arrollamiento (26A, 26B) se ubican sensiblemente en el centro de la inductancia (20) entre suscaras frontal y opuesta de modo que la capa externa (24n) del arrollamiento comprenda dos porciones simétricascompuestas por una yuxtaposición de un número sensiblemente igual de espiras arrolladas en ambos sentidosopuestos.

Inductancia simétrica, especialmente para detectores de proximidad.

CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere al ámbito del devanado de hilo para fabricar una inductancia que puede ser utilizada en especial en el seno de un sensor inductivo, en particular para un dispositivo que permite detectar la proximidad de un objetivo metálico.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los sensores de proximidad encuentran una aplicación privilegiada en el ámbito de los automatismos industriales, en especial en el control de las máquinas. Diferentes principios permiten una detección de la distancia de un objeto diana respecto a otro; en particular, para las objetivos metálicos, un dispositivo de determinación de su alejamiento respecto a un sensor utiliza la medida de la corriente en una inductancia.

El tipo de sensor 1 utilizado en tal dispositivo inductivo, ilustrado en la figura 1A, comprende así una inductancia 2 devanada alrededor de un núcleo 3 de material ferromagnético, como la ferrita, e implantada dentro de una caja 4; ventajosamente, el material ferromagnético es un pozo 5 cuya sección longitudinal determina una E al objeto de rodear la bobina 2 por tres de sus lados. La detección consiste en medir la influencia sobre la inductancia 2 de las corrientes de Foucault inducidas sobre el objetivo metálico 6 por el campo magnético B generado por dicha inductancia 2: la corriente alterna por la bobina 2 genera un campo magnético B a través del material ferromagnético 5 y delante de la cara frontal 8 del sensor 1; este campo magnético B induce corrientes de Foucault en el objetivo 6 emplazado en la proximidad del sensor 1, dependiendo dichas corrientes de la distancia d de alejamiento respecto al objetivo 6. Las corrientes de Foucault generan una pérdida en la inductancia 2 y cabe así la posibilidad, midiendo el factor de pérdida de la bobina 2, de determinar la distancia d entre el objetivo 6 y el frontal 8 del sensor 1. Esta medida puede ser realizada mediante diferentes dispositivos electrónicos (detector de cresta de un circuito oscilante LC, medida del tiempo de descarga de la inductancia en una resistencia...) . Por ejemplo, para tal fin, la inductancia 2 se asocia con un elemento capacitivo 9 al objeto de constituirse en un oscilador excitado a su frecuencia de resonancia propia.

Este tipo de detector de proximidad 10 es particularmente sensible a las perturbaciones electromagnéticas. Una de las técnicas comúnmente utilizadas para reforzar la inmunidad frente a las perturbaciones electromagnéticas (CEM) de los sensores inductivos 1 es el apantallamiento de la bobina 2, apantallamiento unido a la alimentación de la electrónica; sin embargo, en ocasiones esta solución es gravosa en su industrialización y genera un sobrecoste.

La sensibilidad CEM se puede reducir, por otra parte, mediante la utilización de elementos simétricos en el circuito electrónico de tratamiento 12 asociado al sensor 1, como se ilustra por ejemplo en la figura 1B, en particular con un oscilador montado en puente entre dos ramas de dos transistores. Si bien es cierto que la compatibilidad electromagnética no es óptima, en especial a causa del acoplamiento capacitivo residual entre la inductancia 2 y la caja 4 del sensor 1: por construcción, subsiste una disimetría.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Entre otras ventajas, la invención pretende mejorar la inmunidad electromagnética de los sensores de proximidad existentes. De manera más general, la invención pretende optimizar la simetría de una inductancia con el fin de compensar las diferentes corrientes que en ella pueden ser inducidas.

Bajo uno de sus aspectos, la invención está relacionada con una inductancia cuya última capa es simétrica. En concreto, la inductancia es cilíndrica y se extiende a lo largo de un eje entre una cara frontal y una cara opuesta; se compone de un apilamiento de capas de espiras de hilo conductor arrollado. Preferentemente, las capas están alternadas, es decir, el hilo conductor conformante de las capas se halla sucesivamente más cercano a uno u otro extremo del arrollamiento; más concretamente, como cada capa proviene de una mitad en su longitud del hilo que compone el arrollamiento, estando comprendida cada mitad entre el medio del hilo y un extremo, preferentemente, cada capa proviene de una primera mitad de dicho hilo y la capa que le queda superpuesta proviene de la otra mitad de dicho hilo. Así, el acoplamiento capacitivo entre la caja y el hilo a uno y otro lado de sus extremos queda equilibrado. De acuerdo con la invención, la última capa externa de la inductancia es simétrica y los dos extremos del arrollamiento se ubican sensiblemente en el centro de la inductancia, sobre dicha capa externa, preferentemente en el mismo sitio: la última capa comprende así dos porciones de longitud casi idéntica, de igual diámetro y de sentido de arrollamiento invertido. Merced a esta configuración, las corrientes de fuga de los dos extremos se equilibran, disminuyendo así la corriente de modo diferencial en la bobina y, por tanto, el efecto de acoplamiento con la caja.

De acuerdo con otro aspecto, la invención concierne a un sensor inductivo que comprende una inductancia simétrica asociada a un núcleo ferromagnético y, preferentemente, rodeado por una caja, ventajosamente metálica. Los conductores que prolongan los extremos de arrollamiento de la inductancia desembocan del material ferromagnético, ventajosamente a nivel de una base opuesta a la cara frontal de la inductancia, preferentemente por un mismo orificio, por ejemplo según el camino más corto. Como consecuencia de esta simetría, se igualan los acoplamientos entre inductancia y caja y la inmunidad del sensor a las perturbaciones electromagnéticas se ve incrementada.

Preferentemente, el sensor inductivo está asociado, mediante los conductores que prolongan los extremos de su inductancia, a una capacidad a fin de constituirse en un resonador, y/o a un circuito electrónico que permite determinar la proximidad de un objeto metálico respecto a la cara frontal de la inductancia. Ventajosamente, el dispositivo así conformado es flotante, no estando unidos a tierra los diferentes componentes del circuito electrónico, que preferentemente son simétricos.

Bajo otro aspecto, la invención concierne a un procedimiento de fabricación de una inductancia tal y como se ha definido anteriormente. En especial, el procedimiento comprende un devanado, en particular de capas alternadas, desde un punto medio del hilo, en particular de un conductor metálico, alrededor de un carrete, deteniéndose dicho devanado sensiblemente en el centro de la inductancia determinada por cada uno de los dos aprovisionamientos de hilo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Otras ventajas y características se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción que sigue de formas particulares de realización de la invención, dadas a título ilustrativo y en modo alguno limitativas, representadas en las figuras adjuntas.

Las figuras 1A y 1B, ya descritas, ilustran el fundamento de la detección inductiva de proximidad.

La figura 2 muestra una inductancia y un sensor según la invención.

Las figuras 3A a 3F representan un procedimiento de devanado para una inductancia según la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA FORMA PREFERIDA DE REALIZACIÓN

Tal como se esquematiza en la figura 1B, un dispositivo de detección 10 con sensor inductivo del tipo ilustrado en la figura 1A es equivalente a un circuito electrónico que comprende en paralelo una resistencia R (d) , dependiente de la distancia d entre frontal 8 de sensor 1 y objeto que ha de detectarse 6, y una inductancia L correspondiente a la bobina 2. De cada uno de los bornes de la inductancia fluye una corriente de fuga hacia la caja 4 por dos capacidades parásitas C1 y C2 representativas del acoplamiento entre la caja 4 y la inductancia 2. El conjunto va enlazado a un circuito de tratamiento 12, preferentemente de elementos electrónicos simétricos, en especial con formación de un circuito resonante R (d) LC, mediante la asociación con el sensor 1 del elemento capacitivo 9. Así, el circuito equivalente del dispositivo de determinación del alejamiento 10 de un objeto metálico 6 es un oscilador simétrico constituido a partir de dos parejas de transistores bipolares complementados, con un resonador LC constituido a partir de una inductancia 2 en paralelo con un condensador 9; el resonador se halla montado en puente... [Seguir leyendo]

1. Inductancia cilíndrica (20) delimitada por una cara frontal (28) y una cara opuesta que comprende un arrollamiento de hilo conductor (22) entre un primer y un segundo extremo de arrollamiento (26A, 26B) con una superposición de capas (24i) , estando compuesta cada capa por espiras de hilo yuxtapuestas, en la que los dos extremos de arrollamiento (26A, 26B) se ubican sobre la capa externa (24n) del arrollamiento, caracterizada porque los dos extremos de arrollamiento (26A, 26B) se ubican sensiblemente en el centro de la inductancia (20) entre sus caras frontal y opuesta de modo que la capa externa (24n) del arrollamiento comprenda dos porciones simétricas compuestas por una yuxtaposición de un número sensiblemente igual de espiras arrolladas en ambos sentidos opuestos.

2. Inductancia según la reivindicación 1, en la que las capas (24i) del arrollamiento están alternadas, estando una capa (24i) de espiras arrolladas en sentido directo respecto a la cara frontal (28) superpuesta a una capa (24i+1) de espiras arrolladas en sentido inverso respecto a dicha cara frontal (28) .

3. Sensor inductivo (40) que comprende un núcleo ferromagnético (42) y una inductancia (20) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores colocada alrededor del núcleo ferromagnético (42) .

4. Sensor según la reivindicación 3, en el que el material ferromagnético que compone el núcleo (42) es en forma de pozo de sección sensiblemente en E y comprende al menos un orificio de paso (44) de los conductores

(22) que prolongan los extremos (26A, 26B) del arrollamiento, desembocando el orificio de paso (44) a nivel de la cara opuesta de la inductancia (20) .

5. Dispositivo de detección de proximidad que comprende un sensor (40) según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, asociado, a nivel de los conductores (22) que prolongan los extremos (26A, 26B) del arrollamiento, a un circuito electrónico (12) para poder determinar el alejamiento de un objeto metálico (6) respecto a la cara frontal (28) de la inductancia (20) .

6. Dispositivo de detección de proximidad según la reivindicación 5, en el que el circuito electrónico (12) comprende elementos simétricos.

7. Dispositivo de detección según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el circuito electrónico (12) no está unido a tierra, de modo que dicho dispositivo (10') es flotante.

8. Procedimiento de fabricación de una inductancia (20) según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende el devanado de un hilo conductor (22) alrededor de un carrete (34) , iniciándose dicho devanado en un punto medio (32) del hilo (22) y realizándose desde cada uno de los extremos (30) del hilo (22) de modo que los dos extremos (26A, 26B) de la inductancia (20) quedan ubicados al exterior del devanado, caracterizado porque el devanado de cada extremo (26A, 26B) se detiene sensiblemente en el centro de la inductancia (20) .