Induktiver Näher­ungs­sen­sor

Ein induktiver Näher­ungs­sen­sor solle eigentlich recht einfach zu bauen sein. Benötigt wird ein Oszillator mit einem LC-Schwingkreis als fre­quenz­be­stim­men­des Element. Dabei wird die Spule so ausgeführt, daß sich das Magnetfeld möglichst weit in den Raum ausbreitet. Wird nun ein Metall­gegen­stand in die Nähe der Spule gebracht, so werden darin Wirbelströme induziert. Im Prinzip kann man sich die Schwingkreisspule und den Metall­gegen­stand als Primär- und Sekundärseite eines Trafos vorstellen. Im Metall­gegen­stand wirkt dabei jede geschlossene Bahn als kurzgeschlossene Windung. Folglich wird der Schwingkreis bedämpft und die Amplitude der Schwingung sinkt. Man braucht also nur die Amplitude des LC-Oszillators zu überwachen; sobald sie deutlich zurückgeht, befindet sich ein Metall­gegen­stand vor dem Sensor.

Dieses Funktionsprinzip ist übrigens dem ↥Dipmeter recht ähnlich. Das Dipmeter ist ein Meßgerät, das man klassischerweise im Amateurfunk findet. Es dient dort der Bestimmung der Resonanzfrequenz eines Schwingkreises. Der Unterschied zum induktiven Näher­ungs­sen­sor besteht darin, daß der Prüfling ein Schwingkreis und kein einfacher Metall­gegen­stand ist und daß nicht der Abstand, sondern die Oszillatorfrequenz variiert wird.

Die Schaltung

Entsprechend der Vorüberlegung ist der Ausgangspunkt für den Näher­ungs­sen­sor eine einfache Dipmeter-Schaltung [1], die vor allem an das vorhandene Meßinstrument angepaßt wurde. Der Schaltplan des induktiven Näherungssensors ist im Folgenden dargestellt.

Die beiden Transistoren bilden zusammen mit L1 und C1 den Oszillator. Der Pulsierende Strom des Oszillators erzeugt an R1, R2 eine Spannung, die zuerst mit C2 gleichspannungsfrei gemacht wird, und dann mit D1 und D2 gleichgerichet wird. An C3 liegt also eine Gleichspannung an, deren Größe proportional zur Oszillatoramplitude ist. Diese Spannung wird mit einem Drehspulinstrument angezeigt.

Die Auswahl der meisten Bauteile ist recht unkritisch und wurde durch die Verfügbarkeit in der Bastelkiste bestimmt. Als Transistoren eignen sich alle üblichen Kleinsignaltypen, als Dioden kommen alle Kleinsignal-Schottky-Dioden in Frage. Die Spule L1 besteht aus 12 Windungen mit einem Durchmesser von etwa 2 cm. Sie sollte am Rand der Platine angebracht werden, da sie ja als Detektor dient. Die Oszillationsfrequenz ergibt sich zu etwa 1 MHz.

Aufbau

Der Aufbau erfolgte recht spontan auf einem Reststück Lochrasterplatine. Er birgt eigentlich keine Überraschungen wie im Bild unten zu sehen ist.

Zuletzt soll natürlich noch gezeigt werden, daß der Näher­ungs­sen­sor auch wirklich funktioniert. Das ist in folgendem Video zu sehen.

Quellen

[1] B. Kainka: „Das Dipmeter“, ↥ <http://www.b-kainka.de/bastel53.htm>.