用于定位金屬的或磁性的物體的傳感器的制造方法
【專利說明】用于定位金屬的或磁性的物體的傳感器
[0001]本發明涉及一種按照權利要求1的用于定位金屬的或磁性的物體的傳感器。
現有技術
[0002]在現有技術中由W02010/133328A1已知一種用于定位金屬的或磁性的物體的傳感器，其中，設置兩個發射線圈和一個接收線圈。發射線圈和接收線圈感應地相互耦聯并且為了使相互作用脫耦被部分地重疊地布置。此外設有調節電路，它被設置用于將接收線圈中的接收電壓衰減至零。第一發射線圈與第一接收線圈以前布置在第一平面中。第二發射線圈與第二接收線圈布置在第二平面中。第一平面的發射和接收線圈相對于第二平面的發射和接收線圈被轉動一個角度。此外各在一個平面中布置的成對的發射和接收線圈的公共的中心軸線相互間被移動。
[0003]本發明的公開
本發明的任務在于提供一種改進的用于定位金屬的和磁性的物體的傳感器。
[0004]該任務通過按照權利要求1的傳感器來解決。
[0005]本發明的其他的有利的實施方式在從屬權利要求中給出。
[0006]相對于已知的現有技術，該傳感器的優點在于，不同的平面的線圈結構的中心軸線不需要移動，這種移動導致信噪比變差。
[0007]另一個優點在于通過改變接收分線圈的電感補償制造公差。由此補償開關、焊橋等等的制造公差和時間上的和依賴于環境條件改變的電特性。在現有技術中，制造公差的類似的補償要求中心軸線的附加移動，當線圈作為印刷線圈布置在單個印刷電路板的正面和背面上時，這是不可能的。
[0008]本發明的另一個優點在于，兩個發射線圈的歐姆電阻和電感在制造公差的范圍中是相同的并且因此激勵發射線圈的交流電壓的相同的振幅和相位導致相同的發射電流。這便于對發射線圈的同時的電感的和電容的補償(調整)。
[0009]在一個實施方式中，由接收分線圈的繞圈圍住的面積是不同的。由此可以以簡單的方式產生不同的電感，它此外被精確地確定。
[0010]在一個實施方式中，接收分線圈的繞圈的數量是不同的。
[0011]在另一個實施方式中，第一接收分線圈的繞圈的平均直徑不同于第二接收分線圈的繞圈的平均直徑。
[0012]在另一個實施方式中，第一接收分線圈的繞圈，尤其是繞圈的部分圓形的和/或直線的區段，與第二接收分線圈的繞圈相比較，相互間具有不同的間距。
[0013]本發明在下面借助于附圖進行詳細解釋。附圖所示:
圖1是具有接收分線圈的第一發射線圈，
圖2是具有第二接收分線圈的第二發射線圈，
圖3是在兩個平面中上下設置的發射和接收分線圈，
圖4是另一個第一發射線圈和另一個第一接收分線圈，
圖5是另一個第二發射線圈和另一個第二接收分線圈， 圖6是圖4和5的另外的發射和接收分線圈的上下設置，和
圖7是一個電路裝置的示意圖，其用于對發射線圈通電路和評價接收線圈的接收信號。
[0014]該傳感器的一個基本原理在于，借助于發射線圈產生電磁場并且借助于接收線圈探測磁性的或金屬的物體對該電磁場的干擾。在接收線圈中，通過由發射線圈產生的電磁場依據麥克斯韋方程產生接收電壓。如果傳感器在磁性的或金屬的物體的附近運動，那么電磁場改變。這又引起接收電壓的改變。接收電壓的改變借助于傳感器電子裝置探測和評價。接收線圈和發射線圈的協調調整相當昂貴并且例如會受到接收線圈的制造誤差的極大影響。
[0015]為了改善傳感器相對于制造誤差的穩定性，有利的是，接收線圈以兩個接收分線圈進行構造并且用于產生電壓的接收分線圈的電感，即敏感性在相同的電磁場中不同地進行設計。為此接收分線圈例如可以具有不同的數量的繞圈。此外接收分線圈的繞圈可以限制不同大小的面積。由一個繞圈限制的每個面積對該電感都是有價值的。電感中的差異例如為較大具有電感的接收分線圈的電感0.1%或更多。
[0016]圖1在示意圖中示出第一發射線圈I，它的繞圈以D形狀構成和布置在傳感器的第一平面中。第一發射線圈I具有帶有圓弧形的區段12的繞圈，這些圓弧形的區段與直線區段13連接。圓弧形的第一區段12相互間對稱地布置。最外的圓弧形的區段12幾乎形成一個完整的半圓。最外的圓弧形的區段12具有徑向的第一中點6。通過第一中點6畫出第一直線14，它在第一平面中延伸。垂直于第一直線14畫出第二直線24，它也在第一平面中延伸。第一發射線圈I的直線區段13垂直于第一直線14布置。第一發射線圈I的直線區段13和圓弧形的區段12與第一直線14鏡像對稱地布置。圓弧形的區段的徑向的中點沿著第一直線14布置。各個圓弧形的區段12的半徑例如各相差一個相同的值。各單個圓弧形的區段12的長度從外向內例如各以相同的值減小。
[0017]在第一發射線圈I的平面中布置第一接收分線圈2，它的繞圈也以D形狀構成。第一接收分線圈2具有繞圈帶有圓弧形的區段12的繞圈，圓弧形的區段與直線區段13連接。圓弧形的第一區段12相互間對稱地布置。最外的圓弧形的區段12幾乎形成一個完整的半圓。最外的圓弧形的區段12具有作為圓中點的第一中點6。直線區段13垂直于第一直線14布置。第一接收分線圈2的直線區段13和圓弧形的區段12與第一直線14鏡像對稱地布置。圓弧形的區段12的徑向的中點沿著第一直線14布置。各單個圓弧形的區段12的半徑例如分別以相同的值相差別。各單個圓弧形的區段12的長度從外向內例如分別以相同的值減小。
[0018]第一發射線圈I和第一接收線圈2相對置地相對于第二直線24基本上鏡面對稱地布置。在示出的實施例中第一接收分線圈2與第一發射線圈I近似相同地構成。第一發射線圈I具有相同的數量的繞圈和圓弧形的區段12具有與第一接收分線圈2的繞圈相同的半徑。
[0019]第一發射線圈I具有第一接頭8，18。第一接收分線圈2具有第二接頭9和通向第二平面的鍍通孔(通孔金屬化)19。通過第一接頭8，18向第一發射線圈供給發射電流。通過第二接頭9在第一接收分線圈2處截取接收信號。
[0020]圖2示出第二發射線圈3，它布置在傳感器的第二平面中，它的繞圈也以D形狀構成。第二發射線圈3具有帶有圓弧形的區段12的繞圈，圓弧形的區段與直線區段13連接。圓弧形的第一區段12相互間對稱地布置。最外的圓弧形的區段12幾乎形成一個完整的半圓。最外的圓弧形的區段12具有徑向的第二中點7。通過第二中點7畫入另一個第一直線25，它布置在第二平面中。垂直于另一個第一直線24畫入另一個第二直線26，它布置在第二平面中。直線區段13垂直于另一個第一直線25布置。第二發射線圈3的直線區段13和圓弧形的區段12與另一個第一直線25鏡像對稱地布置。圓弧形的區段的徑向的中點沿著另一個第一直線25布置。各單個圓弧形的區段12的半徑例如分別相差相同的值。各單個圓弧形的區段12的長度從外向內例如分別以相同的值減小。
[0021]在第二發射線圈3的平面中布置第二接收分線圈4，它的繞圈也以D形狀構成。第二接收分線圈4具有帶有圓弧形的區段12的繞圈，圓弧形的區段與直線區段13連接。圓弧形的第一區段12相互間對稱地布置。最外的圓弧形的區段12幾乎形成一個完整的半圓。第二接收分線圈4的最外的圓弧形的區段12具有作為圓中點的第二中點7。直線區段13垂直于另一個第一直線25布置。第二接收分線圈4的直線區段13和圓弧形的區段12與另一個第一直線25鏡像對稱地布置。圓弧形的區段的徑向的中點沿著另一個第一直線25布置。各單個圓弧形的區段14的半徑例如分別相差相同的值。第二發射線圈3和第二接收分線圈4相對于另一個第二直線26鏡面對稱地在相對置的側面上布置。各單個圓弧形的區段12的長度從外向內例如分別以相同的值減小。
[0022]第二發射線圈3具有第三接頭10，20，通過它們輸入第二發射線圈3的發射電流。此外第二接收線圈4經由鍍通孔19與第一接收分線圈2連接。第二接收分線圈4具有第四接頭11，通過它可以截取由第一和第二接收分線圈4探測的接收信號。
[0023]第二發射線圈3與第一發射線圈I相同地構成。第二接收分線圈4不同于第一接收分線圈2地構成。在示出的實施例中，第二接收分線圈4具有附加的內繞圈，其具有附加的內圓弧形的區段12和直線區段13。第二接收分線圈4的最外的圓弧形的區段具有與第二發射線圈3的最外的圓弧形的區段12相同的半徑。依據選擇的實施方案，第二接收分線圈4也可以具有附加的外繞圈。
[0024]圖3在示意圖中示出按照在一個傳感器中的布置圖1和2的兩個發射線圈1，3和兩個接收分線圈3，4的布置，在該傳感器中兩個平面上下布置。在此例如第一發射線圈I和第一接收分線圈2布置在印刷電路板的第一側上和第二發射線圈3和第二接收分線圈4布置在印刷電路板的第二側上。第一和第二接收分線圈2，4連接到接收線圈。發射和接收分線圈如此地布置，即第一和第二中點6，7重合。兩個平面的發射和接收分線圈被相互相對轉動，由此第一直線14和另一個第一直線25相互間具有角度。在示出的示例中，該角度為約45°。對于具有40繞圈、4cm直徑和1.5mm的平面的間距的線圈，典型的角度位于65°和70°之間的區域中。
[0025]第二接收分線圈4在示出的示例中具有比第一接收分線圈2較大數量的繞圈數，其中，第二接收分線圈4的繞圈數以一個整數值或者以一個分數值較大。
[0026]依據實施方式，第一接收分線圈2的繞圈數的數量也可以大于第二接收分線圈4的繞圈數的數量。第一和第二發射線圈1，3最好相同地構成，即它們具有相同的繞圈數和用于圓弧形的第一區段12的相同的半徑。
[0027]圖4示出另一個實施方式傳感器的第一平面，其中，第一發射線圈I具有以D形狀布置的繞圈。第一發射線圈I具有帶有圓弧形的區段12的繞圈，圓弧形的區段與直