專利名稱：感應(yīng)式檢測器的屏蔽雙線圈多層組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在感應(yīng)式檢測器(inductive detector)中使用的多層組件。該多層組件具體包括兩個(gè)隔開的線圈。
背景技術(shù)：
專利申請EP2017652A1描述了如圖I中展現(xiàn)的感應(yīng)式接近檢測器。它包括例如通過電流發(fā)生器2以諧振激勵(lì)的并聯(lián)LC型的振蕩電路1，該電流發(fā)生器2適用于將電流發(fā)送到振蕩電路I，其頻率必須被調(diào)諧成振蕩電路I的諧振頻率；和處理部件3，使得能夠傳遞表示金屬目標(biāo)4存在于或不存在于檢測器附近的二進(jìn)制輸出信號。在圖I中，目標(biāo)4是以包括線圈40和電阻器41的電路的形式來表示的。檢測器的振蕩電路I包括兩個(gè)線圈10、 11以及用于該兩個(gè)線圈的公共電容器12，該公共電容器12具有確定的電容且與兩個(gè)線圈 10、11并聯(lián)。該兩個(gè)線圈使用相同技術(shù)來制造，并且例如被同軸地放置。第一線圈是檢測線圈10，當(dāng)該檢測線圈10連接到振蕩電路I時(shí)，其對金屬目標(biāo)4的接近敏感。第二線圈是基準(zhǔn)線圈11，其對目標(biāo)4的接近具有低靈敏度。換句話說，基準(zhǔn)線圈11被安排成相對于待檢測的目標(biāo)4具有互感系數(shù)M，其相當(dāng)大地小于檢測線圈相對于相同目標(biāo)4的互感系數(shù)。
這兩個(gè)線圈利用相同的技術(shù)來制造，并且例如每一個(gè)采用銅線繞組方式制作。
在上述的感應(yīng)式接近檢測器的配置中，出現(xiàn)三個(gè)缺陷
每個(gè)線圈的自感會針對溫度隨著時(shí)間漂移，
兩個(gè)線圈的相對位置以及線圈相對于可選的嵌入安裝環(huán)(flush mounting ring) 的位置會針對溫度隨著時(shí)間漂移，
由于兩個(gè)線圈的寄生電容的變化，范圍會漂移。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決上面列出的三個(gè)缺陷的解決方案。
通過一種在感應(yīng)式檢測器中使用的多層組件來實(shí)現(xiàn)這一目的，其特征在于，它包括至少四個(gè)堆疊的平行隔開層，即
包括用于第一線圈的第一屏蔽元件的層，
包括第一線圈的層，
包括第二線圈的層，
包括用于第二線圈的第一屏蔽元件的層，
所述層通過多個(gè)連接層而相互隔開，所述連接層之一稱為中間連接層，其具有比將其他層相互隔開的那些連接層更大的確定厚度。
根據(jù)一個(gè)特征，多層組件包括具有用于屏蔽第一線圈的第二元件的附加層。
根據(jù)另一特征，多層組件包括具有用于屏蔽第二線圈的第二元件的附加層。
根據(jù)另一特征，多層組件包括具有連接到第一線圈的線圈的附加層。
根據(jù)另一特征，多層組件包括具有連接到第二線圈的線圈的附加層。
根據(jù)另一特征，每個(gè)線圈被開放屏蔽環(huán)包圍。
根據(jù)第一實(shí)施例，本發(fā)明的多層組件由整體多層印刷電路形成。
根據(jù)第二實(shí)施例，多層組件包括裝配在一起的第一多層印刷電路、間隔條和第二多層印刷電路，該間隔條形成中間連接層。
本發(fā)明也涉及一種電感式接近檢測器，其包括一外殼，在所述外殼中布置一振蕩電路，該振蕩電路通過發(fā)生器被諧振激勵(lì)并且包括對待檢測的金屬目標(biāo)敏感的檢測線圈， 振蕩電路包括基準(zhǔn)線圈，該基準(zhǔn)線圈被安排成相對于待檢測的金屬目標(biāo)具有一互感系數(shù)， 該互感系數(shù)相當(dāng)大地小于檢測線圈相對于金屬目標(biāo)的互感系數(shù)，該檢測器包括與線圈連接的處理部件并且使得能夠確定在檢測器的附近存在或不存在金屬目標(biāo)，該檢測器在其外殼內(nèi)包括如上面定義的多層組件，并且檢測線圈是在多層組件的第二層中制作的，以及基準(zhǔn)線圈是在多層組件的第三層中形成的。


在參考附圖的下列詳細(xì)描述中，其他特征和優(yōu)點(diǎn)將明顯，附圖中
圖I呈現(xiàn)了本發(fā)明的感應(yīng)式接近檢測器的電路圖，
圖2A、2B和2C呈現(xiàn)了以透視法觀察的本發(fā)明的多層組件，分別具有四個(gè)傳導(dǎo)層、 六個(gè)傳導(dǎo)層或八個(gè)傳導(dǎo)層，
圖3示出了以透視法觀察的本發(fā)明的多層組件的示例性實(shí)施例，
圖4呈現(xiàn)了以截面觀察的本發(fā)明的一層，包括一線圈，
圖5呈現(xiàn)了以截面觀察的本發(fā)明的一層，包括一屏蔽元件。
具體實(shí)施方式
在描述的剩余部分以及附圖中，將會理解，每個(gè)傳導(dǎo)層是通過由合成絕緣材料組成的連接層相互隔開的。該合成絕緣材料針對溫度并且隨著時(shí)間在尺寸上必須穩(wěn)定。例如，可以使用FR4。因此多層印刷電路將包括多個(gè)層面上的平行層，每個(gè)層面包括電磁軌 (track)，每層通過連接層相互隔開。
本發(fā)明涉及在如關(guān)于圖I如上所述的感應(yīng)式檢測器中使用的多層組件。
本發(fā)明的多層組件使得能夠克服上述缺陷，因?yàn)樗沟媚軌虮３?br> 每個(gè)線圈的尺寸穩(wěn)定性(dimensional stability),
兩個(gè)線圈之間的穩(wěn)定距離，
兩個(gè)線圈相對于嵌入安裝環(huán)的位置的穩(wěn)定性。
而且，它使得能夠
降低每個(gè)線圈的電容性靈敏度，因此全面降低感應(yīng)式檢測器的電容性靈敏度，
避免檢測器與周圍材料的相對介電常數(shù)的漂移相關(guān)聯(lián)的任何范圍變化。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的多層組件例如是圓柱體形式，例如具有適用于檢測器的形狀的橫截面(在附圖中，該橫截面是圓形的)，并且它包括至少四個(gè)堆疊的平行層，也就是說，兩個(gè)線圈層和兩個(gè)外部層，每層包括一屏蔽元件。
如圖4中所展現(xiàn)的，每個(gè)線圈以電磁軌200的形式布置，該電磁軌200是以螺旋的形式并且從例如銅的傳導(dǎo)材料制成的。每個(gè)線圈在螺旋的每個(gè)末端處包括兩個(gè)連接點(diǎn)。
有利地，配備有線圈的每一層可以包括圍繞該線圈的開放屏蔽環(huán)201，以便保護(hù)它的側(cè)面不受電容性影響。該屏蔽環(huán)如圖4中所展現(xiàn)。
如圖5中所展現(xiàn)的，每個(gè)屏蔽元件例如以多個(gè)中斷的同心電磁軌100的形式制成。 所討論層中的每個(gè)屏蔽元件所占據(jù)的表面面積優(yōu)選地大于所討論層中的每個(gè)線圈所占據(jù)的表面面積。
參考圖2A，本發(fā)明的具有四層的多層組件具有如下結(jié)構(gòu)
第一層Cl，包括用于屏蔽第一線圈的第一元件，
第二層C2，包括第一線圈并且可選地包括圍繞該第一線圈的開放屏蔽環(huán)，
第三層C3，包括第二線圈并且可選地包括圍繞該第二線圈的開放屏蔽環(huán)，
第四層C4，包括用于屏蔽該第二線圈的第二元件。
如上所述，所述層中的每一層通過連接層相互隔開。根據(jù)本發(fā)明，將第二層C2與第三層C3隔開的連接層(稱作中間連接層CLm)優(yōu)選地具有比隔開其它層的薄層更大的厚度(e)。因此該中間連接層CLm的厚度(e)確定隔開兩個(gè)線圈的距離。
為了更大的效果，多層組件可以包括一個(gè)或多個(gè)附加內(nèi)屏蔽層，因此形成五層或六層的組件。如圖2B中所展現(xiàn)的，六層的組件包括以下結(jié)構(gòu)
第一層C10，包括用于屏蔽第一線圈的第一元件，
第二層C20，包括第一線圈并且可選地包括圍繞該第一線圈的開放屏蔽環(huán)，
第三層C30，包括用于屏蔽第一線圈的第二元件，
第四層C40，包括用于屏蔽第二線圈的第一元件，
第五層C50，包括第二線圈并且可選地包括圍繞該第二線圈的開放屏蔽環(huán)，
第六層C60，包括用于屏蔽第二線圈的第二元件。
針對具有四層的實(shí)施例，將第三層C30與第四層C40隔開的中間連接層CLm優(yōu)選地具有比隔開其它層的薄層更大的厚度(e)。因此該中間連接層CLm的厚度(e)確定隔開兩個(gè)線圈的距離。
有利地，每個(gè)線圈也可被分布在兩層上而不是僅僅一層上，因此使得能夠增加線圈的品質(zhì)因數(shù)(quality factor)。對于每個(gè)線圈，因此本發(fā)明的多層組件可以包括附加層， 即總計(jì)至少七層或八層。如圖2C中所展現(xiàn)的，八層的組件包括以下結(jié)構(gòu)
第一層C100，包括用于屏蔽第一線圈的第一元件，
第二層C200，包括第一線圈的第一部分并且可選地包括圍繞第一線圈的該第一部分的開放屏蔽環(huán)，
第三層C300，包括第一線圈的第二部分并且可選地包括圍繞第一線圈的該第二部分的開放屏蔽環(huán)，
第四層C400，包括用于屏蔽第一線圈的第二元件，
第五層C500,包括用于屏蔽第二線圈的第一兀件，
第六層C600，包括第二線圈的第一部分并且可選地包括圍繞第二線圈的該第一部分的開放屏蔽環(huán)，
第七層C700，包括第二線圈的第二部分并且可選地包括圍繞第二線圈的該第二部分的開放屏蔽環(huán)，
第八層C800，包括用于屏蔽第二線圈的第二元件。
針對前面的實(shí)施例，將第四層C400與第五層C500隔開的中間連接層CLm優(yōu)選地具有比隔開其它層的薄層更大的厚度(e)。因此該中間連接層CLm的厚度(e)確定隔開兩個(gè)線圈的距離。
在具有六層或八層的變型中，第一線圈由此通過它的第一屏蔽元件、它的第二屏蔽元件以及可選地它的開放屏蔽環(huán)而受保護(hù)免于電容性影響，并且第二線圈通過它的第一屏蔽元件、它的第二屏蔽元件以及可選地它的開放屏蔽環(huán)而受保護(hù)免于電容性影響。
本發(fā)明的多層組件可以是如圖2A到圖2C中展現(xiàn)的整體多層印刷電路的形式。
在圖3中展現(xiàn)的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的多層組件可以包括被設(shè)計(jì)成裝配在一起的多個(gè)隔開的元件。這些元件由第一多層印刷電路Cil和第二多層印刷電路Ci2組成， 并且被設(shè)計(jì)成裝配在間隔條E的任一側(cè)上，該間隔條E由合成材料制成，所述間隔條E形成該組件的中間連接層CLm。在圖3中，所展現(xiàn)的組件具有六層，但是應(yīng)當(dāng)理解為，根據(jù)所采用的結(jié)構(gòu)，它可以包括四層、八層或更多層。
因此，根據(jù)將要使用的結(jié)構(gòu)，每個(gè)印刷電路包括兩層、三層或四層(或更多)。間隔條E以及每個(gè)印刷電路Cil、Ci2包括例如補(bǔ)充的裝配部件，以便相互固定。一旦被裝配，多層組件類似于圖2A到圖2C之一中展現(xiàn)的多層組件。形成中間連接層的間隔條E的厚度使其能夠確定分隔兩個(gè)線圈的距離。
根據(jù)本發(fā)明，第一線圈被用來形成關(guān)于圖I如上所述的感應(yīng)式檢測器的檢測線圈 10。第二線圈則被用來形成感應(yīng)式檢測器的基準(zhǔn)線圈11。
本發(fā)明的多層組件被設(shè)計(jì)成直接容納于檢測器的外殼中，并且每個(gè)線圈隨后關(guān)于圖I如上所述地連接。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)式檢測器中使用的多層組件，其特征在于，它包括至少四個(gè)堆疊的平行隔開層，即: 包括用于第一線圈的第一屏蔽元件的層(Cl，CIO, C100), 包括第一線圈的層(C2，C20, C200)， 包括第二線圈的層(C3，C50, C600), 包括用于第二線圈的第一屏蔽元件的層(C4，C60, C800), 且其特征在于，所述層通過多個(gè)連接層(CL)而相互隔開，所述連接層之ー稱為中間連接層(CLm)，其具有比將其他層相互隔開的那些連接層(CL)的厚度更大的確定厚度(e)。
2.如權(quán)利要求I的多層組件，其特征在于，它包括具有用于屏蔽第一線圈的第二元件的附加層(C30，C400)。
3.如權(quán)利要求I或2的多層組件，其特征在于，它包括具有用于屏蔽第二線圈的第二元件的附加層(C40，C500)。
4.如權(quán)利要求I到3之一的多層組件，其特征在于，它包括具有連接到第一線圈的線圈的附加層(C300)。
5.如權(quán)利要求I到4之一的多層組件，其特征在于，它包括具有連接到第二線圈的線圈的附加層(C700)。
6.如權(quán)利要求I到5之一的多層組件，其特征在干，每個(gè)線圈被開放屏蔽環(huán)包圍。
7.如權(quán)利要求I到6之一的多層組件，其特征在于，它由整體多層印刷電路形成。
8.如權(quán)利要求I到6之一的多層組件，其特征在于，它包括裝配在一起的第一多層印刷電路(Cil)、間隔條(E)和第二多層印刷電路(Ci2)，該間隔條(E)形成中間連接層(CLm)。
9.一種電感式接近檢測器,其包括一外殼，在所述外殼中布置一振蕩電路(1)，該振蕩電路(I)通過發(fā)生器(2)被諧振激勵(lì)并且包括對待檢測的金屬目標(biāo)(4)敏感的檢測線圈(10)，振蕩電路(I)包括基準(zhǔn)線圈(11)，該基準(zhǔn)線圈(11)被安排成相對于待檢測的金屬目標(biāo)(4)具有一互感系數(shù)，該互感系數(shù)相當(dāng)大地小于檢測線圈(10)相對于金屬目標(biāo)(4)的互感系數(shù)，該檢測器包括與線圈(10，11)連接的處理部件(3)并且使得能夠確定在檢測器的附近存在或不存在金屬目標(biāo)(4)，其特征在干，該電感式接近檢測器在其外殼內(nèi)包括如先前權(quán)利要求之一定義的多層組件，并且檢測線圈(10)是在多層組件的第二層中制作的，以及基準(zhǔn)線圈是在多層組件的第三層中形成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)式檢測器中使用的屏蔽雙線圈多層組件。該多層組件包括多個(gè)堆疊的平行隔開層，即包括用于第一線圈的第一屏蔽元件的層(C1)，包括第一線圈的全部或部分的層(C2)，包括第二線圈的全部或部分的層(C3)，包括用于第二線圈的第一屏蔽元件的層(C4)。
文檔編號G01V3/10GK102981183SQ20121032137
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者J.伯納德, P-M.查理爾 申請人:施耐德電器工業(yè)公司