Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktiver Näherungsschalter


von Martin (Gast)


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Hallo,

ich sitze grade hier und zerbreche mir den Kopf wie ich einen induktiven 
Näherungsschalter bauen könnte. Das ganze ist mehr Neugierhalber als ein 
konkretes Projekt. Wie bekommen die Hersteller von solchen "Initiatoren" 
die benötigte Elektronik und was man sonst noch so braucht in ein 
winziges Gehäuse von 3mm Durchmesser (rund) und 15mm länge rein? Vor 
allen Dingen, was ist da genau drin? :)

Mein Gedanke war folgender:
Ein Tiny13 erzeugt mittels PWM ein Signal mit 50% Duty-Cycle und f=ca. 
20Khz. Das ganze wird über einen Widerstand auf eine kleine Spule 
gegeben die einen Ferritkern in Stabform umschließt. Halte ich ein Stück 
Metall vor diese Konstruktion verändert sich die Induktivität der Spule 
(Sollte größer werden oder?) Nur wie messe ich das? Ändert sich die 
Spannung an der Spule? Gleichrichten und auf den ADC geben?
Ist eventuell ein paraleller Kondensator zur Spule ein besserer Weg, 
damit hätte ich ja einen Schwingkreis den ich durch Metallannäherung 
verstimme, dann könnte ich vielleicht die Stromaufnahme messen (über 
Shunt).
Gibt es konkrete Schaltpläne oder eine genaue Erklärung dazu? Wenn ich 
über Google suche finde ich haufenweise Seite wo es massenhaft heißt 
"Kaufen Sie JETZT und HIER das das das........" Ich möchte aber konkrete 
Infos haben wie man so einen Induktiven Sensor praktisch bauen würde.
Ich bin für jede Info offen. :)

Danke
Martin

von Michael (Gast)


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Hallo Martin,

zur Funktionsweise eines konventionell aufgebauten induktiven 
Näherungsschalters: "Vorne" sitzt ein Schwingkreis bestehend aus einer 
bekannten Spule und einem C. Nähert sich nun ein Metall verändert sich 
die Amplitude am Schwingkreis. Über einen Schmitt-Trigger wird bei einer 
bestimmten Veränderung der Ausgang durchgeschaltet. Das wars auch schon. 
Hierzu benötigt man ein paar wenige Transistoren, ein paar Rs und ein 
paar Cs, das wars auch schon.

Grüsse
Michael

von Martin (Gast)


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Hallo Michael,

danke für die Infom nur wie wird die Amplitudenänderung gemessen? 
Hättest du eventuell ein Schaltbeispiel für mich? :)

von Benedikt K. (benedikt)


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Teilweise indirekt über die Stromaufnahme des Oszillators. So kenne ich 
das von den Metallsuchgeräten.
Da liegt dann einfach ein Widerstand in der Masse oder 
Betriebsspannungsleitung, und dessen Spannungsabfall wird gemessen.

Oder man lässt die Wechselspannung über eine Verdopplerschaltung laufen 
und misst dann die Gleichspannung.

von Christian L. (lorio)


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Bin wohl eher unwissend auf dem Thema Schwingkreise bzw. Induktivitäten 
allgemein, aber ich denke bei näherung ändert sich die Resonanzfrequenz, 
oder irre ich mich da?

von HildeK (Gast)


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> ... aber ich denke bei näherung ändert sich die Resonanzfrequenz,
>oder irre ich mich da?
Nein, du irrst nicht.
Die Funktion lebt davon. Einen Schwingkreis wird man für diese Anwendung 
so aufbauen, dass er in Resonanz ist mit dem anregenden 
Oszillatorsignal. Dadurch ergibt sich eine deutliche Spannungsüberhöhung 
an Spule und Kondensator. Wird nun durch irgendeine Aktion der 
Schwingkreis verstimmt, so ist er nicht mehr in Resonanz und die 
Spannungen an L und/oder C werden deutlich kleiner. Dies detektiert man.

In den ersten TV-Sets mit Ultraschall-Fernbedienung wurde dies auch 
ausgenützt. Die einzelnen Funktionen hatten unterschiedliche Frequenzen 
und beim Empfänger gab es mehrere Resonanzkreise. Der, der gerade 
gemeint war, lieferte eine hohe Spannung (irgendwo zwischen 50 ... 200V) 
und so konnte die gewünschte Funktion erkannt werden.

>wie wird die Amplitudenänderung gemessen?
Man nimmt eine Diode und richtet die Schwingungen gleich. In Resonanz 
gibts eine höhere Schwingungsamplitde und damit höhere DC als 
ausserhalb.
Den Rest macht ein Komparator.

von Martin (Gast)


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Vielen Dank an alle Poster,

ich werde mich jetzt mal mit meinem Taschenrechner bewaffnet in Richtung 
Layoutprogramm begeben und schauen ob ich was vernünftiges rausbekomme. 
:)

von Martin (Gast)


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Sorry ich noch mal,

in Welchem Frequenzbereich arbeiten die normalen Initiatoren 
üblicherweise?

von Latissimo (Gast)


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von Stefan (Gast)


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Macht es denn für den Bastler Sinn, Inis selbst zu bauen, wenn man sie 
doch mittlerweile recht preiswert bekommt. Wenn man das ganze 
entsprechend optimiert und die Fertigung im Griff hat, ist das alles 
nicht so wild, aber wenn ich mir die Wandstärken bei den kleinen 
Durchmessern so ansehe, dann kosten schon allein die Gehäuse bei 
Stückzahlen bei <400 einen nennenswerten Betrag.
Selbst die Ø3mm kosten bei uns keine 19€ mehr...

von Christian L. (lorio)


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HildeK wrote:
>> ... aber ich denke bei näherung ändert sich die Resonanzfrequenz,
>>oder irre ich mich da?
> Nein, du irrst nicht.
> Die Funktion lebt davon. Einen Schwingkreis wird man für diese Anwendung
> so aufbauen, dass er in Resonanz ist mit dem anregenden
> Oszillatorsignal. Dadurch ergibt sich eine deutliche Spannungsüberhöhung
> an Spule und Kondensator. Wird nun durch irgendeine Aktion der
> Schwingkreis verstimmt, so ist er nicht mehr in Resonanz und die
> Spannungen an L und/oder C werden deutlich kleiner. Dies detektiert man.
>
> In den ersten TV-Sets mit Ultraschall-Fernbedienung wurde dies auch
> ausgenützt. Die einzelnen Funktionen hatten unterschiedliche Frequenzen
> und beim Empfänger gab es mehrere Resonanzkreise. Der, der gerade
> gemeint war, lieferte eine hohe Spannung (irgendwo zwischen 50 ... 200V)
> und so konnte die gewünschte Funktion erkannt werden.
>
>>wie wird die Amplitudenänderung gemessen?
> Man nimmt eine Diode und richtet die Schwingungen gleich. In Resonanz
> gibts eine höhere Schwingungsamplitde und damit höhere DC als
> ausserhalb.
> Den Rest macht ein Komparator.

Ah, ok!

Danke für diese Information!

Gruß
Christian

von max (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo,

habe aus dem Buch: Schaltungsbeispiele, Siemens 1974/75

eine Schaltung für einen induktiven Näherungsschalter gefunden.

Sicher gibt es schon einen SMD-IC, aber das Prinzp kann vielleicht so
noch besser erkannt werden.

mfg
Max

von Blackbird (Gast)


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TCA205 von Siemens oder A301, B303 bis B306 von RFT.
Die Innenschaltung der DDR-BE ist in einigen KdT-Heften (RFT) enthalten.

Die Funktionsweise:
Ein 3stufiger Verstärker ist über einen einstellbaren R gerade so weit 
rückgekoppelt, dass er schwingt (ca. 10kHz bis 1MHz je nach LC-Kreis). 
Kommt irgendein Metallstück in die Nähe (ca. 2-3mm bis ca. 1m je nach 
Spule), so setzen die Schwingungen aus und ein Trigger schaltet.

Blackbird

von Tishima (Gast)


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Hallo!

Ich war auch schonmal neugierig, wie die die Schaltung in so ein kleines 
Teil reinkriegen. Der Trick bei dem Näherungschalter den ich zersägt 
habe war..............

die Bauteile sind auf ner Folienplatine aufgebracht und die Platine 
wurde dann aufgerollt.

gruß,
Bjoern

von Hauke R. (lafkaschar) Benutzerseite


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Sozusagen Multilayer ;) aber ist ne interessante möglichkeit, auch 
zwischen den Lagen noch Bauteile unterzubringen ;)

von Martin (Gast)


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@Stefan (Gast),

wo bekommt man die Dinger so billig? Bitte um eine Quelle.
Ich will die Teile ja nicht bauen für den Eigenbedarf sondern es geht 
mir mehr um das Prinzip und das Verstehen der Schaltungstechnik, bzw. 
wie das die "großen" Lösen...

von Blackbird (Gast)


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hier: http://www.ps-blnkd.de/ME-InfoAppl(KdT).htm
Im Heft 2 und Heft 23 wird die Technik der induktiven Näherungssensoren 
beschrieben, die Innnenschaltung im Detail erläutert und Anwendungen 
gezeigt.
Die Schleifen an den Kreuzungen sind nur eine von vielen Anwendungen, im 
Maschinenbau werden diese Sensoren häufiger verwendet.
Es gibt aber mehr als nur das eine Prinzip, welches mit den ICs TCA205, 
A301 usw. realsiert wurde, um induktive Näherungssensoren aufzubauen.
Metalldetektoren zur "Schatzsuche" sind aber wieder was ganz anderes.

Blackbird

PS: Bei mir tun diese Initiatoren auf der Modelleisenbahn ihren Dienst 
ganz gut - in ungefähr 50facher Ausführung. Mit und ohne ICs.

von Martin (Gast)


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Wo bekomme ich die besagte Hefte her? Gibts die Online zum Ansehen?

von Blackbird (Gast)


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hier mal nachfragen?

http://www.ps-blnkd.de/ComBastelecke.htm

Oder in einem passenden Forum Fragen stellen.

Blackbird

von Blackbird (Gast)


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... und im Datenblatt nachlesen 
(http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/T/C/A/2/TCA205.shtml) 
...

Blackbird

von gast (Gast)


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jesus christus, ich danke dir

von Michael Kimmel (Gast)


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Ja NEEEEE is kla
durch die alternativ erzeugte resonanz beim umschwung durch die neu 
verteilte druckluftinduktion

von Sascha Sommer (Gast)


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es geht schließlich um die ´mechanische, gleichzeitig aber auch 
unheimlich ehtische frage der monooxidproduktion in benachteiligten 
entwicklungsländern, wir wollen hier keine beispile anführen!

von Stefan Z (Gast)


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Hallo,

Sorry das ich den alten Tread Ausgrabe aber hat jemand eine günstige 
bezugsquelle für solche Induktiven Näherungsschalter? Es sind keine 
besonderen Anforderungen an die Dinger notwendig ich möchte in einem 
privaten Bastelprojekt einige mechanischen Schalter die wegen 
übermäßiger benutzung dauernd den Löffel abgeben durch diese 
Elektronischen Schalter ersetzen. Da diese ja keine mechanischen Teile 
haben die brechen können dürfte ich das Problem damit los sein.

Wenn jemand eine Bezugsquelle hat, gerne auch Gewerblich (Ein Kollege 
kann mir das dann über seine Firma mitbestellen) bitte ich um Info.


Weiter oben steht etwas von ca. 19-20€ pro Stück. Leider wird dort trotz 
nachfrage keine Quelle genannt.

Stefan Z :)

von Blackbird (Gast)


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Magnet und Reedkontakte?

Gibt es zu jeder Alarmanlage als Tür- und Fenster-"kontakt".

Blackbird

von Stefan Z (Gast)


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Hallo,

Reedschalter gehen nicht, es müssen Induktive Näherungsschalter sein.

von Blackbird (Gast)


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Eine Quelle, wo Du sowas kaufen kannst, mußt Du selber suchen. Das war 
ja auch nicht der Sinn des Threads. Aber selberbauen geht sehr gut; das 
ist weiter oben von mir beschrieben worden.
Von wenigen Millimetern bis weit über 10 cm geht das langzeitstbil und 
störsicher. Mit entsprechend größerer Flachspule (die Form ist 
entscheidend) bis 1m Durchmesser kann man auch gröbere 
Metallgegenstände, Brecheisen, usw.) bis in einem halben Meter Anstand 
detektieren. Dann aber mit Abgleich.

Die Sensoren für die kleinen Abstände kann man bei entsprechender 
Dimensionierung mit bis zu ca. 10000 mal pro Sekunde schalten lassen.

Meine Modelleisenbahn hat so ca. 60 dieser induktiven (selbstgebauten) 
Näherungsschalter unter den Gleisen - funktioniert.

Blackbird

von Stefan Z (Gast)


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Hallo Blackbird,

wie bist du dann zu den Spulen gekommen für die Eisenbahn? Ich vermute 
mal selber Wickeln ist angesagt, über eine Anregung würde ich mich 
freuen, da mich das ganze Neugierig gemacht hat.

Stefan Z

von Blackbird (Gast)


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Die Spulen sind aus 0,22mmCuL (hatte ich gerade da). Abmaße sind (B x 
L): 25mm x 25mm (40mm, 65mm), Windungszahl: 80Wdg. (65Wdg., 45Wdg.)

Die Höhe ist ca. 3mm, also eine Flachspule, die in das "Schotterbett" 
des Gleises paßt. Das Schotterbett besteht aus einem 3mm dicken und ca. 
60mm breiten Korkstreifen, in dem alle paar Zentimeter die Spulen 
eingelegt sind mit einem etwas schmaleren 2mm dicken Korkstreifen als 
"Deckel". Auf diesem ist dann das Gleis befestigt (alles mit 
Doppelklebeband). Um einen Entwässerungsgraben neben dem Gleis zu haben, 
habe ich stellenweise noch 5mm selbstklebende PUR-Schaumstreifen ganz 
unten (als unter dem 3mm Korkstreifen) verlegt. Die Geräuschdämmung ist 
sehr gut, die Ansprechempfindlichkeit der Sensoren reicht dicke für 
einen einzelnen Metall-Radsatz.

Die Spulen habe ich mit einer Lehre aus 3 auseinanderschraubbaren 
Sperrholzplättchen (innen das kleinere) gewickelt und vor dem Abnehmen 
aus der Lehre mit Zwirn zusammengebunden.

Runde Spulen gehen auch, aber sie sollten IMMER als Flachspule 
ausgeführt sein.
Am Besten gehen richtige Flachspulen, wie sie von alten 
Detektorempfängern bekannt sind. Gleiche Windungszahl, aber größer im 
Durchmesser, dann ist der Schaltabstand für einen Radsatz ca. 20-25mm. 
Also geeignet zum nachträglichen Einbau unter die Anlage.

Mit entsprechend weniger Windungen, aber größerem Durchmesser ist ein 
noch höherer Schaltabstand erreichbar. Die Störsicherheit nimmt dann 
aber auch ab.

Blackbird

von Tavaritsch (Gast)


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Hallo!

Wo kann man den TCA205 kaufen?
Bei RS, Farnell, Burklin, Conrad habe ich ihn nicht gefunden :-(

Wer hat Beispiel-Schaltpläne mit dem TCA205 für mich?
Danke!

von Beginy (Gast)


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Hallo

Beigefügt der Schaltplan eines einfachen ind. Näherungsschalters.
Die Spule besteht aus einer Ferrit - Halbschale D = 28 mm, H ca. 10 mm
(Bürklin, Conrad ?) Der Transistor ist als Meißsner- Oszillator 
geschaltet.
(Spulen- Polung beachten, sonst schwingt der nicht !)  L 1 sind ca. 20 
Wdg. , L2 Ca. 200 Wdg, 0,20 mm CUL- Draht. An R4  kannst Du den 
Schaltabstand einstellen und mit R10 die Schalthysteres bestimmen. Muß 
kein alter 741 OP sein, geht jeder andere OP auch, der als Komparator 
funktioniert.

von Beginy (Gast)


Angehängte Dateien:

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...ups: Hier die Skizze.

von oszi40 (Gast)


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Ganz faule nehmen auch als Notbehelf Reed-Kontakt und Magnet dazu wenn 
es die Entfernung + Geschwindigkeit zulässt...

von Andrew T. (marsufant)


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Und kluge Faule kaufen sich für 1 Euro in ebay was Fertiges vom Baumer, 
Pepperl&Fuchs, sick, ifm.

Funktioniert und lohnt bei diesen geringen Kosten keinen Selbstbau.

von Tavaritsch (Gast)


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Ich will mir einen bestimmten eigenen Näherungssensor bauen und bissl 
forschen! (eine Metallkugel soll durch 10mm starkes Holz hindurch von 
einer Induktionsschleife (20mm x 200mm) induktiv detektiert werden, z.B. 
für ein  Flipperspiel)
Also brauche ich unbedingt den IC!

von Andreas R. (andrewr)


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Hallo Martin,

meine Vorredner haben den Aufbau und die Funktionsweise von Induktiven 
Näherungsschaltern ja schon ausgiebig und umfassend beschrieben. Der 
übliche Weg ist wie schon beschrieben die Amplitudenänderung oder die 
Stromaufnahme eines Schwingkreises auszuwerten. Ich habe mir auch mal 
intressehalber einen Induktiven Näherungsschalter gebastelt. Dieser 
nutzt einen AtTiny45 zum messen der Frequenzänderung des Schwingkreises, 
also eher ein unüblicher Weg. Funktioniert aber ganz hervorragend, hat 
wenig Bauteile, ist trotz Eigenbau sehr klein und kommt mit einem 2x2mm 
großen Chipcoil aus. Mit einer ordentlichen Sensorspule ließe sich die 
Empfindlichkeit sicher noch steigern.
Ich habe das Ding mal auf meiner Seite:

http://www.a-reinert.de/Atmega_Projekte/Ini_mit_AtTiny/ini_mit_attiny.html

beschrieben.

Gruß Andreas

von ... (Gast)


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ich glaube nach 2 Jahren hat Martin deine Seite sicher schon 
gefunden.....

von Andreas R. (andrewr)


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... schrieb:
> ich glaube nach 2 Jahren hat Martin deine Seite sicher schon
> gefunden.....

glaub ich nicht, die Seite gibt`s erst seit dem 17.01.2010

von Andreas K. (derandi)


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Andreas Reinert schrieb:
> ... schrieb:
>> ich glaube nach 2 Jahren hat Martin deine Seite sicher schon
>> gefunden.....
>
> glaub ich nicht, die Seite gibt`s erst seit dem 17.01.2010

Und er wird wohl trotzdem nicht 1,5 Jahre darauf gewartet haben. ;)

von Andreas R. (andrewr)


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Andreas Klepmeir schrieb:
> Und er wird wohl trotzdem nicht 1,5 Jahre darauf gewartet haben. ;)

Da hast du sicherlich recht ;-)

Informier doch einfach einen Admin das er den Tread löscht, da der schon 
sehr alt ist und ein allgemeines Intresse nicht erkennbar ist!
Wer braucht heutzutage noch Inis wenn man schon für 1,5€ 
Photonen-Sensoren-mit -Heisenberg-Kompensator :-)) bekommen kann...

von ... (Gast)


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Andreas Reinert schrieb:
> Informier doch einfach einen Admin das er den Tread löscht, da der schon
>
> sehr alt ist und ein allgemeines Intresse nicht erkennbar ist!

Ach? Schon selber drauf gekommen?
Dann frag ich mich nur, warum du den noch aus dem Grab gezogen hast.

von Uhu U. (uhu)


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Was ist denn an dem Thread so schlecht, daß er gelöscht werden muß?

Ich fand ihn recht interessant...

von Andreas R. (andrewr)


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An dem Thread ist gar nichts schlecht. Inis sind auch heute noch sehr 
weit verbreitet und sie sind immer noch nicht wirklich billig. Und es 
zeigt sich ja auch das offensichtlich noch Leute auf diesen Thread 
stossen, sonst wären ja nicht innerhalb weniger Minuten einige Antworten 
auf meinen verspäteten Beitrag hier aufgelaufen. Ich denke jedenfalls 
das ich hier einen sinnvolen Beitrag zum Thema abgelassen habe, auch 
wenn der Ursprüngliche Verfasser da 2 Jahre später kein Intresse mehr 
dran haben mag. Und wie der ein oder andere nur sinnloses rumgefrotzel 
ohne Bezug zum Thema und dann auch noch anonym hier abzulassen finde ich 
einfach daneben. Wenns euch nicht intressiert dann lest doch was 
anderes...

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