感应邻近传感器制造技术

本发明专利技术提供一种感应邻近传感器，该传感器具有多接收器线圈组件和配置成从多接收器线圈组件接收差分信号以确定存在目标的评估器电路。多接收器线圈组件包括差分线圈布置方式的两个接收器线圈和配置成发射电磁场并且在各接收器线圈上感应电压的发送器线圈。两个接收器线圈之间的电压差作为差分信号发送到评估器电路。接近感应邻近传感器的目标破坏电磁场并且改变各接收器线圈上的感应电压、由此改变差分信号。评估器电路对差分信号进行处理以确定改变是否指示目标存在。

【技术实现步骤摘要】
感应邻近传感器
本专利技术主要地涉及感应邻近传感器。具体而言，本专利技术涉及具有改进的目标检测的感应邻近传感器配置。
技术介绍
传统的感应邻近传感器(inductiveproximitysensor)一般已知用于感测兴趣目标在感测区中的存在。这样的器件通常包括用于在感测线圈周围产生振荡电磁场的LC调谐振荡器。感测线圈通常可以具有铁芯，该铁芯可以具有T形或者E形横截面。感测线圈可以在感测方向上对围绕线圈的电磁场进行成形和延伸和/或在其它方向上(比如在线圈后面和向线圈的侧面)集中或引导电磁场。进入邻近传感器的感测区的目标可能破坏感测线圈周围的电磁场并且充分地改变线圈的阻抗以更改电磁场的振荡状态。邻近传感器可以包括具有控制电路的评估器电路，该控制电路用于提供表明存在兴趣目标(例如通常为金属)的反馈。尽管邻近传感器的设计已经取得提高以比如改进它们的感测范围和灵敏度，但是传统的邻近传感器可能在某些应用中表现不一致。例如感应邻近传感器经常可以用来检测存在由各种金属组成的不同目标。然而不同目标(例如钢和铜)通常对感测线圈的阻抗有不同影响从而获得针对不同金属的不同感测距离比。另外，感应邻近传感器经常使用于如下应用中，在这些应用中要求传感器在强外部电磁场存在时、比如在电阻焊机和其它设备附近工作。这样的外部电磁场可能比如通过使铁芯饱和、由此改变传感器的灵敏度并且使输出电路发生故障来影响传感器的性能。典型的邻近传感器装配于周围系统中，该系统可以定义为传感器装配于其中的机械系统。由于周围系统通常比兴趣目标更近，所以邻近传感器有时可能返回错误触发，其中感测周围系统而不是兴趣目标。另外，典型评估电路一般可以使用复杂的前馈或者同步解调技术。这样的配置进一步增加了典型邻近传感器的复杂性和成本。
技术实现思路
本专利技术涉及一种感应邻近传感器，该传感器具有多接收器线圈组件和适合于从线圈组件接收差分信号的评估器电路。在一个实施例中，多接收器线圈组件包括至少一个发送器和两个反连接的接收器。在工作中，由于在发送器与接收器之间的电感耦合，两个反连接的接收器具有感应电压，并且可以分析两个感应电压的差分信号以确定存在目标。在一些实施例中，感应邻近传感器包括评估器(evaluator)电路，该电路接收差分信号、确定差分信号的改变并且基于在改变与阈值之间的比较来确定目标是否存在。附图说明本专利技术的这些和其它特征、方面及优点在参照附图阅读下文具体描述时将变得更好理解，在这些附图中，相似的标号通篇地代表相似的部分，其中：图1是根据本专利技术实施例的感应邻近传感器的示意图；图2是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的多接收器线圈结构的布置的示意图；图3是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的多接收器线圈结构的另一布置的示意图；图4是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的多接收器线圈结构的另一布置的示意图；图5是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的评估器电路的示意图；图6是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的具有电位计的评估器电路的示意图；图7是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的评估器电路的另一实施例的示意图；并且图8是根据本专利技术实施例在图1的感应邻近传感器中的具有电位计的评估器电路的另一实施例的示意图。标号列表10感应邻近传感器12多接收器线圈组件14发送器16接收器18接收器20振荡器22评估器电路24滤波器26放大器28转换器30输出电路32差分信号34输出信号36混合器38低通滤波器具体实施方式典型感应邻近传感器包括具有铁芯的线圈组件。线圈组件由振荡器驱动以发射电磁场。当目标(即通常由金属组成的将由邻近传感器感测的目标)进入电磁场的感测区时，它增加线圈的阻抗从而造成由线圈发射的电磁场的振荡幅度改变。振荡幅度的改变由评估器电路检测，该电路可以比较该改变与阈值改变并且触发输出电路以指示存在目标。这样的感应邻近传感器可能具有各种性能弊端。使目标检测基于线圈阻抗的改变可能造成对于不同类型目标的不同检测范围，因为各种金属可能对线圈的阻抗有不同的影响。例如钢和铜可能具有不同涡流感应能力，并且典型感应邻近传感器可能具有对于各金属的不同感测距离。对于钢和铜的感测距离比可能相对大，近似为1.0∶0.3。在不同类型目标之间的大感测距离比可能造成某些如下应用中的不良性能，在这些应用中邻近传感器可以用来感测由不同金属组成的目标。另外，将线圈阻抗的改变用于目标检测也可能造成错误触发(即在没有目标实际存在时确定和指示存在目标)。例如邻近传感器通常装配于周围系统中。周围系统也可能对线圈的阻抗有影响，这可能造成线圈组件的电磁场改变，从而评估器电路不准确地确定目标存在。由于周围系统一般比目标更接近线圈组件，所以邻近传感器可能在目标不存在时指示它存在或者目标比它实际更近。典型感应邻近传感器的铁芯也可能影响邻近传感器的余辉性能，因为芯的铁材料可能通过强电磁场而容易饱和。因此，在某些应用(比如邻近传感器使用于高电磁场(比如电阻焊机)附近的应用)中，铁芯的饱和可能造成和引起邻近传感器的性能下降。本专利技术的一个或者多个实施例包括不同线圈组件配置和评估器电路配置，这些配置至少部分地解决典型感应邻近传感器的这样的性能缺点。图1是具有多接收器线圈组件(多接收器线圈组件)12和评估器电路22的感应邻近传感器10的一个实施例的示意图。多接收器线圈组件12具有至少一个发送器14和两个接收器16、18。在一些实施例中，发送器14和两个接收器16、18可以各自具有线圈形状。这些特征也可以分别称为发送器线圈14和接收器线圈16、18。发送器14连接到振荡器20或者任何其它适当交流提供器，该振荡器或者交流提供器生成交变电压以使发送器14发射电磁场。发送器14生成的电磁场通过电感耦合来感应各接收器16、18中的电压。两个接收器16、18反连接；也就是说，两个接收器16、18以差分线圈布置的方式连接。各接收线圈16、18的一个端子连接到公共接地，而各线圈16、18的另一端子连接到两个电阻器21(例如以形成桥接电路)和评估器电路22，该评估器电路检测在两个接收器16、18之间的电压差以确定是否检测到目标。如果发送器14发射的电磁场被接近的目标扰动，则在两个接收器16、18中的至少一个接收器中的感应电压也将改变，因为目标通常比接收器16、18中的一个更接近另一个。接收器16、18的电感改变(也称为电压改变)造成它们的差分信号32的改变。在一些实施例中，该差分信号32传向评估器电路22中的滤波器24、放大器26、AC(交流)/DC(直流)转换器28和输出电路30。如将参照图5和图6进一步说明的那样，评估器电路22的输出电路30可以提供输出信号34以指示存在目标。本专利技术的实施例可以减少在待检测的不同目标金属之间的感测距离比。目标检测是基于两个接收器16、18的差分信号32的改变，因此检测是基于电感耦合的改变而不是阻抗的改变。电感耦合改变与阻抗改变相比一般较少依赖于目标的材料，因而不同类型的目标材料与阻抗的改变相比更少可能生成宽范围的电感耦合改变。因此即使在感应邻近传感器10用来感测不同类型目标邻近的应用中，检测到的两个接收器16、18的电感耦合改变一般不会随着具有不同金属组成的目标而明显变化。另外，在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估器电路，包括：第一电阻器，被配置成电耦接至感应邻近传感器的第一接收器线圈，其中所述第一电阻器的第一电阻值基于所述第一接收器线圈的第一容差来确定；第二电阻器，被配置成电耦接至所述感应邻近传感器的第二接收器线圈，其中所述第二电阻器的第二电阻值基于所述第二接收器线圈的第二容差来确定，其中所述第一电阻器被配置为在节点处电耦接至所述第二电阻器；滤波器，配置成通过从与所述第一接收器线圈相关联的第一电压信号和与所述第二接收器线圈相关联的第二电压信号之间的差分信号滤除噪声来生成滤除噪声的差分信号；放大器，配置成通过放大所述滤除噪声的差分信号来生成放大的差分信号；以及输出电路，配置成对放大的差分信号的改变与第一阈值进行比较并且在所述放大的差分信号的所述改变在所述第一阈值以上时指示检测到的目标。2.根据权利要求1所述的评估器电路，包括配置成将所述放大的差分信号转换成采样的差分信号的交流/直流转换器。3.根据权利要求1所述的评估器电路，其中所述输出电路包括配置成对所述放大的差分信号进行采样以产生采样的差分信号的电路。4.根据权利要求1所述的评估器电路，其中所述第一电阻器包括第一电位计并且所述第二电阻器包括第二电位计。5.根据权利要求1所述的评估器电路，其中所述输出电路包括配置成调节所述第一电阻和所述第二电阻以影响所述差分信号的微控制器单元。6.根据权利要求1所述的评估器电路，包括混合器和低通滤波器，其中所述混合器被配置成：混合所述差分信号与第二信号以生成混合信号；并且向所述低通滤波器输出所述混合信号。7.根据权利要求6所述的评估器电路，其中所述低通滤波器被配置成从所述混合信号滤除较高频率并且输出所述混合信号的较低频率，其中所述较高频率高于第二阈值，并且所述较低频率低于所述第二阈值。8.根据权利要求6所述的评估器电路，其中所述输出电路包括微控制器单元，并且其中所述微控制器单元包括配置成对所述放大的差分信号进行滤波的附加滤波器。9.一种感应邻近传感器，包括：多接收器线圈组件，包括：第一接收器；第二接收器，与所述第一接收器以差分线圈布置的方式进行布置；以及发送器，配置成：发射电磁场；与所述第一接收器感应地耦合以在所述第一接收器上感应第一电压；并且与所述第二接收器感应地耦合以在所述第二接收器上感应第二电压；以及评估器电路，配置成从所述多接收器线圈组件接收差分信号，其中所述评估器电路包括：第一电阻器，被配置成接收所述第一电压，其中所述第一电阻器的第一电阻值基于所述第一接收器的第一容差来确定；第二电阻器，被配置成接收所述第二电压，其中所述第二电阻器的第二电阻值基于所述第二接收器的第二容差来确定；节点，被配置成电耦接至所述第一电阻器和所述第二电阻器；滤波器，配置成通过从基于所述第一电压信号和所述第二电压信号之间的电压差所生成的差分信号滤除噪声来生成滤除噪声的差分信号，其中，所述滤波器经由所述节点接收所述差分信号；放大器，配置成通过放大所述差分信号来生成放大的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓峰，金强，廖建勇，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：