CN102692170A

CN102692170A - 探测头以及用于运行探测头的方法

Info

Publication number: CN102692170A
Application number: CN2012100795315A
Authority: CN
Inventors: K.格勒尔
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: DE102011084755A1; EP2503280B1; US20120242326A1; CN102692170B; EP2503280A1; US9127922B2

Abstract

探测头以及用于运行探测头的方法。本发明涉及一种探测头（1），该探测头（1）被配置为使得输出电流脉冲（I_14out）能够通过电荷存储器（14）以所定义的时间间隔（T）输出给负载（15）。此外能够对于接下来的时间段（ΔT）确定在电荷存储器（24）处要补充的平均功率（P_14in,P’_14in,P’’_14in）并且根据所确定的平均功率（P_14in,P’_14in,P’’_14in）能够确定由电压转换器（13）要从电压源（12）抽取的平均输入功率（P_13in,P’_13in,P’’_13in）的高度。电压转换器（13）能够由装置（17）相应地操控。此外，本发明还涉及一种用于运行该探测头的方法。

Description

探测头以及用于运行探测头的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的探测头以及根据权利要求7所述的用于运行探测头的方法。

背景技术

这样的探测头例如被用于对夹持在材料加工机、例如铣床中的工件进行位置确定。探测头通常是探测系统的组成部分，该探测系统常常具有静止的发送器－接收器单元。该发送器－接收器单元通常固定在材料加工机的位置固定的元件处。探测头可以安装在材料加工机的可移动的元件处、例如铣轴处。在此，探测头包括可从静止位置偏转的探针或可偏转的探测元件，该探测元件在从其静止位置偏转出时生成开关信号。应将探测元件的静止位置理解成探测元件的如下位置：在该位置中，该探测元件与工件不接触。在探测元件与工件接触的情况下，探测元件从其静止位置中偏转出。

在所谓的无电缆探测系统的情况下，相应的开关信号由探测头作为电磁信号、尤其是作为红外或无线电信号传输给静止的发送器－接收器单元。在该发送器－接收器单元中，探测系统的输出信号被分析，以便确定开关信号的出现（即探测元件的偏转）。

这样的探测头常常为了其能量供应而具有一个或多个电池形式的电压源。所存在的持久期望是，提高这样的探测系统的可用性，因此尝试最大化电压源的耐用时间。

在EP 1 557 639 B1中例如说明了一种电池运行的探测头，其中尤其是应该通过使用电压转换器来延长电池的寿命，这最终由于由所消耗的电池导致的停顿时间更少而改善了相应探测头的可用性。

发明内容

本发明所基于的任务尤其是，提供一种探测头以及一种用于运行探测头的方法，其中提高探测头的可用性。

根据本发明，该任务通过权利要求1以及权利要求7的特征来解决。

因此，该探测头为了其能量供应而具有电压源。该电压源与电压转换器电连接。电压转换器可以由用于监控电压转换器的输入功率的装置来操控，其中在电压转换器的输出端处可以生成电压，该电压高于电压源的输出电压。在此，此外能借助于电压转换器以电的方式充电的电荷存储器与电压转换器的输出端电连接。该探测头被配置为使得

－输出电流脉冲可以通过电荷存储器以所定义的时间间隔输出给具有时变的电流需求、尤其是具有脉冲形电流需求的负载；

－可以对于接下来的时间段确定在电荷存储器处要补充的平均功率；

－根据所确定的平均功率可以确定将要由电压转换器从电压源抽取的平均输入功率的高度，并且电压转换器可以由所述装置相应地操控。

在操控以后，于是可以给电压转换器输送该平均输入功率，或者可以由电压转换器将平均输入电流从电压源传送到电荷存储器。

有利地，负载可以被构造为发送级，使得可以由发送级生成电磁信号。

接下来，所述装置可以被构造为监控输入功率、尤其是被构造成CPU。电压源可以被构造成直流电压源、尤其是一个或多个电池。接下来，此外将电池既理解成不可再充电电池，也理解成可再充电蓄电池。根据物理学中常用的术语，应将概念“功率”理解成与时间段相关的能量、在此为电能。

此外，例如可以将一个或多个电容器或者也将一个或多个电化学双层电容器用作电荷存储器。

有利地，电压转换器具有尤其是晶体管形式的开关，该开关与用于监控输入功率的装置电连接。该电连接尤其是用于在脉冲宽度调制或脉冲频率调制的意义上操控开关。

该探测头尤其是可以包括用于确定施加在电压转换器的输入端处的电压的电路。可替代地或作为补充，探测头可以包括用于确定施加在电荷存储器处的电压的电路。

在本发明的一个优选扩展方案中，用于监控输入功率的装置、即例如CPU包括用于确定施加在电压转换器的输入端处的电压的电路和/或用于确定施加在电荷存储器处的电压的电路。

此外，本发明还包括一种用于运行探测头的方法。该探测头为了其能量供应而具有电压源，其中该电压源与电压转换器电连接，并且该电压转换器由用于监控输入功率的装置来操控。在此，电压转换器在其输出端处生成高于电压源的输出电压的电压。此外，由电压转换器以电的方式充电的电荷存储器与电压转换器的输出端电连接。电荷存储器以所定义的时间间隔分别将输出电流脉冲输出给具有时变电流需求的电能的负载。此外，对于接下来的时间段确定要在电荷存储器处补充的平均功率。根据所确定的平均功率，确定由电压转换器要从电压源抽取或提取的平均输入功率的高度。电压转换器由所述装置相应地操控，使得向电荷存储器输送要补充的平均功率。

有利地，该负载为发送级，使得由发送级通过以所定义的时间间隔输出的输出电流脉冲分别生成电磁信号。

在本发明的另一有利的扩展方案中，可以确定施加在电压转换器的输入端处的电压，并且根据该施加的电压以及平均输入功率来确定由电压转换器要从电压源抽取的输入电流，并且电压转换器由所述装置相应地操控并且用所确定的输入电流供应或流经。

在确定施加在电压转换器的输入端处的电压的时间期间，可以将电压源与探测头的功率负载分开、尤其是与电压转换器分开，使得确定电压源的负荷减少情况下的电压或电压源的空转电压。

有利地，确定施加在电荷存储器处的电压。基于所确定的施加在电荷存储器处的电压来确定对于接下来的时间段在电荷存储器处要补充的平均功率。尤其是可以为了确定在电荷存储器处要补充的平均功率而将施加在电荷存储器处的电压与有关的电压的预先给定的额定值进行比较。施加的电压也可以有利地在相应地信号制备之后作为数字值存在。

有利地，电压转换器的操控可以借助于脉冲宽度调制来进行。

在本发明的另一扩展方案中，可以对于时间段ΔT确定要在电荷存储器处补充的平均功率，其中该时间段是根据关系 ΔT=n·T定义的。在此，T是电荷存储器分别将输出电流脉冲输出给负载的时间间隔，并且n应理解为是大于或等于1的自然数。有利地，n是小于10的数。

此外，电压转换器从电压源抽取的输入电流可以在时间间隔T内在至少0.75·T的时段上流动。该时段尤其是可以为至少0.85·T、有利地为至少0.90·T。

根据本发明的一个优选扩展方案，电压转换器从电压源抽取的输入电流在时间间隔T内在至少0.75·T的时段上保持恒定。该时段尤其是可以为至少0.85·T、有利地为至少0.90·T。

同样，电压转换器从电压源抽取的电功率可以在时间间隔T内在至少0.75·T的时段上保持恒定。该时段尤其是可以为至少0.85·T、有利地为至少0.90·T。

在本发明的一个优选扩展方案中，将时间间隔T选择为同样大的。

有利地，所定义的时间间隔T具有5ms至100ms之间的范围中的长度。

有利地，输出下一输出电流脉冲的时间间隔可以是在其中向负载输出输出电流脉冲的时段的至少10倍、有利地是至少100倍。

根据本发明的探测头所具有的优点尤其是，可以更长时间地利用电池，或者可以利用电池的更多能量，因为可以极其节省地减少电池的电功率。

本发明的有利的构造方案从从属权利要求中得知。

附图说明

从下面根据附图对实施例的描述中得出根据本发明的探测头和方法的另外的细节和优点。

图1示出探测系统的示意图；

图2a示出探测头中的电路的示意性电路图；

图2b示出电压转换器的示意性电路图；

图3a示出具有从电荷存储器输出的随时间绘制的输出电流脉冲或输出功率的简图；

图3b示出具有电荷存储器处的随时间的电压的简图；

图3c示出具有输送给电荷存储器的随时间的功率的简图；

图3d示出具有输送给电荷存储器的随时间的电流的简图；

图4a示出具有两个可替代地施加在电压转换器处的随时间绘制的电压的简图；

图4b示出具有由电压转换器从电压源抽取的随时间绘制的输入功率的简图；

图4c示出具有两个可替代地流入电压转换器的随时间绘制的输入电流的简图；

图5a示出根据第二实施例的具有在电荷存储器处的随时间的电压的简图；

图5b示出根据第二实施例的具有输送给电荷存储器的随时间的功率的简图；

图5c示出根据第二实施例的具有由电压转换器从电压源抽取的随时间绘制的输入功率的简图；

图5d示出根据第二实施例的具有流入电压转换器的随时间绘制的电流的简图；

图6a示出根据第三实施例的施加在电压转换器处的随时间绘制的电压的简图；

图6b示出根据第三实施例的具有由电压转换器从电压源抽取的随时间绘制的输入功率的简图；

图6c示出根据第三实施例的流入电压转换器的随时间绘制的电流的简图；

图7示出根据本发明的方法的示意性流程图。

具体实施方式

在图1中示出了探测头1，该探测头1可以借助于夹紧锥体（Spannkonus）夹持到机床中。为了测量目的，在探测头1处设置有圆柱探针1.1，该探针1.1在末端处具有检测球（Antastkugel）。

另外，该探测系统包括发送器－接收器单元2，该发送器－接收器单元固定在机床的不可移动的构件3处，使得探测头1因此相对发送器－接收器单元2是移动的、即相对于该发送器－接收器单元2可移动。

在所示的实施例中，在探测头1的圆周上分布式地设置6个发送/接收元件1.2，这些发送/接收元件沿着圆周线分别错开60?地固定在探测头1处。借助于发送/接收元件1.2，可以发送电磁信号、在此为红外信号，该信号可以由发送器－接收器单元2接收。同样，从发送器－接收器单元2出发到探测头1处的发送－接收元件1.2的相应通信也是可能的。在所介绍的实施例中，尤其是可以由探测头1发出所谓的就绪信号B和检测信号A。

在图2a中示出电路的强烈简化的电路图，即电路如何根据第一实施例在探测头1内布置在电路板上。与此相应地，该电路包括电压源12，该电压源在所示实施例中由分别具有3.6V的标称电压的两个锂电池构成，使得在此也可以称为直流电压源。锂电池被并联，使得电压源12在理想情况下输出3.6V的电压U₁₂。在此，电压源12的负极与地连接。电压源12用于尤其是给传感器单元16、CPU 17、发送级15和接收级18供应能量。前面连接有电荷存储器14的发送级15也可以被称为具有时变电流需求的负载。在所介绍的实施例中，可以将具有300μF的电容C₁₄的电容器用作电荷存储器14。可替代地，也可以使用多个并联的电容器。另外，该电路包括RC滤波电路，该RC滤波电路由电阻21和电容器22构成。

为了能够为有关的器件提供足够高的电压，该电路具有电压转换器13、23。电压源12与电压转换器13电连接并且向该电压转换器供应电能。因此相应地，电压转换器13连接在电压源12与所述负载、即发送级15之间。根据图2b，电压转换器13包括电容器13.1、线圈13.2、晶体管13.3以及二极管13.4和另一电容器13.5。这些器件根据图2b来接线。在所介绍的实施例中，电容器13.1、13.5分别具有10μF的电容。通过电压转换器13可以生成电压U_13out，该电压高于输入电压U_13in、即高于电压源12的电压U₁₂。

晶体管13.3 通过CPU 17被操控为使得可以进行脉冲宽度调制PWM。如果晶体管13.3被接通，则经过线圈13.2的电流上升，并且在该线圈中相应地存储能量。一旦晶体管13.3被关断，该线圈就通过二极管13.4向电荷存储器14馈电。因此，可以通过CPU 17来监控或控制电压转换器13从电压源12抽取的输入功率P_13in。

根据图2a，该电路在另一电压转换器23之后包括两个限压器19、20，这两个限压器提供输出电压U₁₉、U₂₀，所述输出电压同时分别用作传感器单元16以及CPU 17的输入电压。由于流经电阻21的电流非常小，因此可以以良好的近似使到接收级18中的输入电压与电压U₁₉相等。

为了将探测头1从节省电池的待机模式转变为测量运行模式，由静止的发送接收单元2发出相应的激活信号。该激活信号被探测头1的接收级18从红外信号转换成电信号，该电信号然后被转发给CPU 17。然后，从CPU 17向探测头1中的相关构件发出与此相应的命令，使得探测系统或探测头被转变为测量运行模式。

为了用信号通知测量运行模式在运转，由探测头以所定义的时间间隔T发出就绪信号B，其中当前在正常运行中，预先给定在由CPU 17发送两个时间上相邻的就绪信号B之间的20ms的恒定时间间隔T。在示意性地示出了用于运行探测头1的方法的流程图的图7中，作为步骤I示出了就绪信号B的生成。

在图3a中示出了与发送输出电流脉冲I_14out相关的时间图，该输出电流脉冲I_14out由电荷存储器14以时间间隔T＝20ms输出给发送级15。由于输出电流脉冲I_14out的到达，由发送级15生成电磁信号，该电磁信号接下来被发送器－接收器单元2接收。附加地，首先应该仅仅观察由垂直的实线、即例如图3a中四个左边的输出电流脉冲I_14out示出的、即针对t<t₀的就绪信号B的发送。根据输出电流脉冲I_14out，发送级15输送电功率P_14out，如这由水平短线结合图3a中的右侧纵坐标来描绘。其中存在输出电流脉冲I_14out的时段τ为大致20μs。通过该短的时段τ，在输出电流脉冲I_14out期间，数量级为8A的比较高的电流流入发送级15中。同样，由电荷存储器14在该时段τ期间引出的功率P_14out为相对高的。

在图3b中示出了电荷存储器14处的电压U₁₄的变化曲线。在每次发送就绪信号B时，电压U₁₄下降几百mV并且然后在随后对应于时间间隔T的20ms跨度上再次上升。在发出就绪信号B以后，确定电荷存储器14处的实际电压U₁₄。该措施在根据图7的流程图中被列举为步骤II。在此，根据图2a的电压U₁₄被输送给CPU 17，其中CPU 17包括A/D转换器以及分压电路，使得在那里作为关于电压U₁₄的高度的信息生成12位值。

另外，从CPU 17的存储器中读出其电容C14、以及电荷存储器14处的电压U₁₄的额定值U_14Set（图7中的步骤III）。

接下来，然后由CPU 17根据下列公式计算要补充的能量ΔE：

，

这在图7中被示为步骤IV。

然后，从CPU 17的存储器中读出时间段ΔT，在该时间段期间应施加要在电荷存储器14处补充的平均功率P_14in。同样，针对有关电路的效率所存放的值η（根据图7的步骤V）。由于当前已经选择ΔT＝T，因此首先读出存放在CPU 17中的时间间隔T。

然后在使用下列公式的情况下确定在下一时间段ΔT＝T期间要补充的平均功率P_14in：

在ΔT＝T的情况下，对于第一实施例遵守：

。

在考虑到有关电路的效率的值η的情况下，现在可以在按照图7的步骤VI中根据下列关系确定在时间间隔T期间在电压转换器13中要从电压源12抽取或提取的平均输入功率P_13in的高度：

其中

。

在下一步骤（图7中的步骤VII）中，确定在用点突出表示的时间实际施加在电压转换器13处的电压U_13in。通常，该电压U_13in为基本上恒定的，因为电压源12的输出端处的电压U₁₂在该短时间内通常不波动。图4a中示出了电压U_13in的时间变化曲线。电压的确定同样在CPU 17的电路中借助于A/D转换器进行（亦参见图2a）。

由于在正常运行中，在连续发送就绪消息B期间、即在图3a－3d和4a－4c中在时间t<t₀期间也从电压转换器13抽取恒定的平均功率P_14in，因此从电压源12抽取的平均输入功率P_13in也是恒定的。

在知道输入功率P_13in的所需高度的情况下，根据图7中的步骤VIII，可以通过下列关系为当前电压U_13in确定要流经电压转换器13的输入电流I_13in：

I_13in=P_13in/U_13in。

根据针对按照时间间隔T的接下来的时段要调节的输入电流I_13in，由CPU 17调节确定的用于脉冲宽度调制的脉冲间隔比。也即因此，电压转换器13由CPU 17根据之前确定的在时间间隔ΔT＝T的跨度上平均的输入功率P_13in来操控（参见图2a和图7中的步骤XI）。因此，CPU 17是用于监控输入功率P_13in的装置。

如图4b中所示，根据该时间变化曲线，然后从电压源12抽取或提取输入功率P_13in。因此，功率P_14in根据图3c中的变化曲线被输送给电荷存储器14，或者与根据图3d的变化曲线相对应的电流I_14in将流入电荷存储器14中。根据该实施例，在时间t<t₀期间，输入功率P_13in在整个时间间隔T的跨度上分别保持恒定。通过这种方式，可以实现电压源12的最小载荷。同样对最大出现的输入电流I_13in（图4c）最小化，这导致损耗的减小。在本实施例中，输入电流I_13in在该运行状态中为大致8mA。也即因此，在20ms的时间间隔T内始终有电压转换器13从电压源12抽取的恒定的输入电流I_13in流动。同样，电压转换器13从电压源12抽取的电功率P_13in在整个时间间隔T内保持恒定。

只要不出现检测，则探测头1在时间间隔T中反复地发出就绪信号B，该就绪信号接下来被发送器－接收器单元2接收。

如果探针1.1被偏转，则在传感器单元16中生成数字信号（电压电平从高变化为低）。该信号被转发给CPU 17并且在那里被进一步处理。然后，由CPU 17进一步处理的信号被传送给发送级15，该发送级生成电磁辐射或信号形式的检测信号A。在所示实施例中，所述电磁信号作为红外信号构成，但是也可以使用例如无线电信号。检测信号A被静止的发送－接收器单元2接收。在发送器－接收器单元2的内部，红外信号被转换和制备成电信号。最后，所制备的电信号通过电缆2.2到达位置固定的随动电子装置，在那里该电信号被进一步处理。

根据该实施例，在时刻t＝t₀确定检测，这如上所述导致从发送级15将检测信号A发送给发送器－接收器单元2。为此所需的电能基本上从电荷存储器14提取，使得因此在时刻t₀，输出电流脉冲I_14out从电荷存储器14中流出（参见图3a），并且相应地在时间t＝t₀，电荷存储器14处的电压U₁₄根据图3b下降。由于电荷存储器14在时刻t₀还未达到其额定荷载，或者U₁₄在时刻t₀小于电压U_14Set，因此电压U₁₄与在正常运行中在周期性发送就绪信号B期间的情况相比进一步下降。但是，t＝t₀时的电压U₁₄高于预先给定的最小电压U_14min，使得因此不危及探测头的有秩序的运行。在图3a中以虚线示出了输出电流脉冲I_14out，其后是检测信号A的发出。在本实施例中，该输出电流脉冲I_14out大于以实线示出的为了发送就绪消息B所需的输出电流脉冲I_14out。相同的观察适用于所获得的功率P_14out。

在发出检测信号A以后，在所示实施例中，在时间间隔T内阻止信号、即检测信号A或就绪信号B的进一步发出。

在发出就绪信号B以后，然后在时刻t＝t₁=t₀+T再次确定电荷存储器14处的实际电压U₁₄，并且根据公式

Figure DEST_PATH_929058DEST_PATH_IMAGE002

计算要补充的能量ΔE。由于在时刻t₁，电荷存储器14处的电压U₁₄为比较低的，因此现在计算要补充的能量ΔE的比以前更高的值。因此类似于上述方法，确定在电荷存储器14处要补充的平均功率

Figure DEST_PATH_783882DEST_PATH_IMAGE006

，因为T保持不变。

相应地，在时刻t₁在考虑到效率的值η的情况下，计算由电压转换器13在下一时间间隔T＝t₂-t₁期间必须从电压源12提取或抽取的平均输入功率的高度，并且确定要导入到电压转换器中的输入电流I_13in。随后，由CPU 17来调节为脉冲宽度调制所确定的脉冲间隔比。由于电压U_13in保持不变，因此在t₁与t₂之间的时段中从电压源12抽取较高的输入电流I_13in（图4c）。相应地，在t₁与t₂之间的时段内，被输送给电荷存储器14的电流I_14in（图3d）以及所输送的平均功率P_14in（图3c）也升高。因此，电荷存储器14处的电压U₁₄在时刻t₂＝t₁＋T具有额定值U_14Set（图3b）。

然后在正常运行中，再次以时间间隔T发出就绪消息B，使得探测系统如在上述时段t<t₀中那样工作。

作为电压源12例如可以使用能够根据图4a提供不同电压U_13in、U^* _13in的不同电池。对于U_13in>U^* _13in的情况，得到I_13in<I^* _13in，因为要馈入到电压转换器13中的平均输入功率P_13in＝P^* _13in保持相同，参见图4b和4c。电流I_14in基本上取决于U_13in、U^* _13in的高度。

在根据图5a至5d的另一实施例中，只要探测头仅仅发送就绪消息B（t<t₀），则探测系统就以类似于第一实施例的方式运行。因此在该运行状态下，在发送就绪消息B以后，将电荷存储器14处的电压U₁₄在时间间隔T中在额定值U’_14Set的方向上提高，其中在第二实施例中，额定值U’_14Set被确定为比第一实施例的额定值U_14Set略高。一旦进行检测，在根据图5a至5d的简图中在时刻t＝t₀，则仅仅触发将检测信号A从发送级15到发送器－接收器单元2的发送，并且从电荷存储器14提取为此所需的电能，使得在t＝t₀，电荷存储器14处的电压U₁₄下降。由于在第二实施例中在时刻t₀，电压U₁₄也小于U’_14Set，因此电压U₁₄与这在周期性发送就绪信号B期间的情况相比进一步下降。在发出就绪信号A以后，在第二实施例中也在时间间隔T内禁止信号、即检测信号A或就绪信号B的进一步发送。

如在第一实施例中那样，在第二实施例中，在发出就绪消息B以后，同样在时刻t＝t₁确定电荷存储器14处的实际电压U₁₄。但是现在根据下列公式来计算要补充的能量ΔE’:

（在此即

也使用。此外该关系在第二实施例中对于确定电荷存储器14处的实际电压U₁₄的所有时刻都适用）。

因此，现在根据公式来确定在电荷存储器14处要补充的功率。

相应地，计算电压转换器13必须从电压源12抽取的输入功率

的高度，并且确定要导入到电压转换器13中的输入电流I’_13in。由CPU 17根据之前确定的输入电流I’_13in来调节为脉冲宽度调制所确定的脉冲间隔比。相应地，被输送给电荷存储器14的功率P’_14in在t₁与t₂之间的时段内上升，但是不像这在第一实施例中情况（参见图5b）那样的程度。

因此，电荷存储器14处的电压U₁₄的高度渐进地接近额定值U’_14Set，这在图5a中示出。由于探测头1可以在例如为U’_14Set的60％的电压U₁₄下无问题地运行，因此对探测头1的没有问题的运行不起用作的是，电压U₁₄在纯粹计算上未完全达到额定值U’_14Set。因此在第二实施例中，用于补充电能的时段被扩大，但是未低于电荷存储器14处的所需的最小电压U_14min。对于在t₁与t₃之间的时段内出现一个或多个检测过程的情况，于是进行要导入到电压转换器中的输入电流I’_13in的相应自动重新调整，使得在这种情况下也不会低于电荷存储器14处的所需的最小电压U_14min。

根据图6a至6c示出了第三实施例。将电荷存储器14的输出电流脉冲I_14out输出给发送级15与第一实施例类似地进行、即根据图3a进行。同样，图3b、3c以及此外近似地还有3d也可应用于第三实施例。施加在电压转换器13处的电压U_13in应相对于第一实施例保持不变，如在图6a中示出的那样。

但是与前述实施例不同，现在将输入功率P’’_13in极短时间地设置为0（图6b）或者短时间中断所导入的输入电流I’’_13in的输送。恰好在这些时刻，分别确定实际电压U_13in，使得在此在一定程度上测量电压源12的空转电压。因此，这样确定的电压U_13in是用于计算平均输入电流I’’_13in的高度或者由电压转换器13要从电压源12抽取的平均输入功率P’’_13in的高度的基础。

这导致：作为电压源12的越来越弱的电池不直接由于电荷存储器14的充电而引起崩溃。因为如果确定出负荷下的电压U_13in，则该电压在作为电压源12的电池弱的情况下低于空转电压。但是在电压U_13in较低的情况下，要导入的输入电流I_13in被较高地计算，并且CPU 17将会把电压转换器13操控为使得该电压转换器13将会从电压源12抽取较高的输入功率P_13in。相应地，作为电压源12的弱的电池将会快速地完全崩溃。通过根据第三实施例的方法，可以至少实现电压源12的延迟的失灵，对于电压源12再次恢复的情况，该方法甚至可以显著延长作为电压源12的电池的寿命。

在其他方面，第三实施例基本上对应于两个第一实施例。

图3a至6c中的图示不是按比例的，而是应仅仅显示定性的时间关系。

Claims

1.一种探测头（1），该探测头（1）为了其能量供应而具有电压源（12），其中电压源（12）与电压转换器（13）电连接，并且电压转换器（13）能够由用于监控输入功率（ P_13in, P’_13in, P’’_13in）的装置（17）来操控，其中在电压转换器（13）的输出端处能够生成电压（U_13out），该电压（U_13out）高于电压源（12）的输出电压（U₁₂,U_13in），其中此外能够由电压转换器（13）以电的方式充电的电荷存储器（14）与电压转换器（13）的输出端电连接，其中该探测头（1）被配置为使得：

－输出电流脉冲（I_14out）能够通过电荷存储器（14）以所定义的时间间隔（T）输出给负载（15）；

－能够对于接下来的时间段（ΔT）确定在电荷存储器（24）处要补充的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in）；

－根据所确定的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in）能够确定由电压转换器（13）要从电压源（12）抽取的平均输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）的高度，并且电压转换器（13）能够由所述装置（17）相应地操控。

2.根据权利要求1所述的探测头（1），其中负载（15）是发送级，使得能够由所述发送级生成电磁信号（A,B）。

3.根据权利要求1所述的探测头（1），其中电压转换器（13）具有尤其是晶体管形式的开关（13.3），所述开关（13.3）与用于监控输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）的装置（17）电连接。

4.根据权利要求1所述的探测头（1），其中该探测头（1）包括用于确定施加在电压转换器（13）的输入端处的电压（U₁₂,U_13in）的电路。

5.根据权利要求1所述的探测头（1），其中该探测头（1）包括用于确定施加在电荷存储器（14）处的电压（U₁₄,U_13out）的电路。

6.根据权利要求1所述的探测头（1），其中用于监控输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）的装置（17）包括用于确定施加在电压转换器（13）的输入端处的电压（U₁₂,U_13in）的电路和/或用于确定施加在电荷存储器（14）处的电压（U₁₄,U_13out）的电路。

7.一种用于运行探测头（1）的方法，该探测头（1）为了其能量供应而具有电压源（12），其中电压源（12）与电压转换器（13）电连接，并且电压转换器（13）由用于监控输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）的装置（17）来操控，其中电压转换器（13）在其输出端处生成高于电压源（12）的输出电压（U₁₂,U_13in）的电压（U_13out），其中此外由电压转换器（13）以电的方式充电的电荷存储器（14）与电压转换器（13）的输出端电连接，其中

－电荷存储器（14）以所定义的时间间隔（T）将输出电流脉冲（I_14out）输出给负载（15）；

－对于接下来的时间段（ΔT）确定要在电荷存储器（14）处补充的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in）；

－根据所确定的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in），确定由电压转换器（13）要从电压源（12）抽取的平均输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）的高度，并且电压转换器（13）由所述装置（17）相应地操控。

8.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中确定施加在电压转换器（13）的输入端处的电压（U₁₂,U_13in），并且根据该施加的电压（U₁₂,U_13in）以及平均输入功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）来确定由电压转换器（13）要从电压源（12）抽取的输入电流（I_13in, I’_13in, I’’_13in），并且电压转换器（13）由所述装置（17）相应地操控，并且被供应所确定的输入电流（I_13in, I’_13in, I’’_13in）。

9.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中确定施加在电荷存储器（14）处的电压（U₁₄,U_13out），基于此确定对于接下来的时间段（ΔT）在电荷存储器（14）处要补充的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in）。

10.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中电压转换器（13）的操控借助于脉冲宽度调制或脉冲频率调制来进行。

11.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中根据关系 ΔT=n·T对于时间段（ΔT）确定要在电荷存储器（14）处补充的平均功率（P_14in, P’_14in, P’’_14in），其中n为大于或等于1的自然数。

12.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中电压转换器（13）从电压源（12）抽取的输入电流（I_13in, I’_13in, I’’_13in）在时间间隔（T）内在至少0.75·T的时段跨度上流动。

13.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中电压转换器（13）从电压源（12）抽取的输入电流（I_13in, I’_13in, I’’_13in）在时间间隔（T）内在至少0.75·T的时段跨度上保持恒定。

14.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中电压转换器（13）从电压源（12）抽取的电功率（P_13in, P’_13in, P’’_13in）在时间间隔（T）内在至少0.75·T的时段跨度上保持恒定。

15.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中所定义的时间间隔（T）是同样大的。

16.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中用于输出下一输出电流脉冲（I_14out）的时间间隔（T）是向负载（15）输出输出电流脉冲（I_14out）的时段（τ）的至少10倍。

17.根据权利要求7所述的用于运行探测头（1）的方法，其中负载（15）是发送级，使得由所述发送级生成电磁信号（A，B）。