CN110260892B - 电感式传感器和用于运行电感式传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电感式传感器，所述电感式传感器包括至少一个振荡回路(18)、评价装置(54)、能量存储装置(44)和传输装置(48)，所述评价装置在测量阶段(36)中为了生成传感信号而评价所述至少一个振荡回路(18)中的振荡，所述传输装置在至少一个振荡回路(18)的弛豫阶段(40)中使所述至少一个振荡回路(18)中的振荡能量存储在能量存储装置(44)中。

Description

电感式传感器和用于运行电感式传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种电感式传感器。此外，本发明涉及一种用于运行电感式传感器的方法。

背景技术

电感式传感器例如用作接近传感器、距离传感器或者位移传感器，上述传感器提供关于比如目标到传感器的距离的定量的或定性的结果。

DE102010063749A1公开了一种根据脉冲法的电感式接近开关，所述电感式接近开关具有发射控制装置、第一发射线圈和第二发射线圈，为了制造交变磁场而交替地以电流脉冲供给上述发射线圈，其中，通过由发射控制装置生成的控制脉冲产生电流脉冲，所述电感式接近开关还具有用于接收由导电的目标通过交变场造成的回波信号的接收单元、评价单元和电源。所述发射线圈分别与整流器和充电电容器连接，其中，恰巧未激活的发射线圈用于更快速地抵消激活的发射线圈的交变磁场。

US2014/0240008A1公开了一种用于从传感器回收能量的系统，其中，在一段持续时间内，电池耦合到传感器内的电感仪器上，从而电流在该持续时间期间从电池流经电感仪器。

CN101187543A公开了一种脉冲线圈控制装置。

US4540899公开了一种打印机锤驱动线圈的能量供应电路。

EP0408084A1公开了一种具有转子和多个角度偏置地设置的传感器的旋转探测器，所述转子具有不同电磁特性的转子角度范围。

在“Energieeinsparung bei der magnetisch-induktiven Durchfluβmessung.Berlin[u.a.]:Springer,1990”(《在磁感应式流量测量中的能量节约》，作者HIMMEL,

柏林(等)：施普林格，1990，页码33-77，ISBN 978-3-540-52620-9)中描述了在磁感应式流量测量中的能量节约的可能性。

在“Sensoren in Wissenschaft und Technik-Funktionsweise undEinsatzgebiete.1.Aufl.Wiesbaden:Vieweg+Teubner,2012”(《科学与技术中的传感器-工作原理及应用领域》，作者

Gert，第一版，威斯巴登Vieweg+Teubner，2012，706页，ISBN 978-3-8348-0169-2)中描述了传感器的工作原理及应用领域。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种开始时提到的类型的电感式传感器，所述电感式传感器以节能的方式工作。

按照本发明，所述任务在开始时提到的传感器方面通过如下方式解决，即设有至少一个振荡回路、评价装置、能量存储装置、和传输装置，所述评价装置在测量阶段中为了产生传感信号而评价所述至少一个振荡回路中的振荡，所述传输装置在所述至少一个振荡回路的弛豫阶段中使所述至少一个振荡回路中的振荡能量存储在能量存储装置中。

在测量阶段中评价振荡，以便生成传感信号，所述传感信号包含定量的或定性的传感信息。在测量阶段之后是所述至少一个振荡回路的振荡的弛豫阶段。

在根据本发明的解决方案中，在弛豫阶段中至少部分地存储振荡能量。因此，存储可利用的电能，所述电能可以再次用于电感式传感器的运行。

如果电感式传感器例如具有用于能量供给的电池装置，那么能够保护该电池装置。这能够实现电感式传感器的更高的使用寿命。

特别地，根据本发明的解决方案能够应用在ULP-传感器中(ULP＝超低功耗)。这样的传感器以比如大约1.8V的低的运行电压运行。

利用根据本发明的解决方案，能够以简单的方式实现电感式的无线传感器，所述无线传感器通过无线电发射其传感信号，并且该无线传感器例如未配备外部电源。这能够实现高的电池使用寿命。

有利的是，能量存储装置向电感式传感器提供可用的电能。由此，电感式传感器能够利用来自能量存储装置的电能运行。由此，例如能够保护电池装置。

有利的是，至少一个振荡回路为LC振荡回路，所述LC振荡回路为电感和电容的并联电路。电感是电感式传感器的实际上的传感元件。通过LC振荡回路形成振荡器，在该振荡器中能够评价(电压)振荡。

在一种结构上简单的实施方式中，能量存储装置是至少一个(缓冲)电容器或包括至少一个电容器。因此，能够以简单方式存储(暂存)电能。原则上，能量存储装置例如也可以包括可充电的电化学的电池。

有利的是，设有激活装置，所述激活装置激活关系到在能量存储装置中的能量存储的传输装置。因此，能够实现在测量阶段和弛豫阶段之间的准确分离，在所述测量阶段中评价振荡以用于生成传感信号。在弛豫阶段中，振荡能够用于存储振荡能量。于是，激活装置负责在适当的时间点处实施能量回收。

此外，有利的是，存在阶段分离装置，所述阶段分离装置信号作用地与激活装置连接，并且所述阶段分离装置检测测量阶段是否结束并且在探测到测量阶段结束时将这一点通知激活装置，和/或所述阶段分离装置(特别是根据预定参量)通知激活装置：存在弛豫阶段。于是，能够以准确的方式探测测量阶段是否结束。例如，也可以基于预定参量通过阶段分离装置通知激活装置：存在弛豫阶段，因为例如已计算了一定数量的振荡周期。

在一种实施方式中，评价装置在振荡的测量阶段检查电压阈值并且特别是计算在达到电压阈值前的振荡周期数量。例如，在激励阶段为了振荡而激励所述至少一个振荡回路。然后检查特别是直到何时低于电压阈值。到那时已进行的振荡周期(即其数量)决定传感信号。

在一种实施方式中，设有电压提升装置，所述电压提升装置在弛豫阶段中引起相较于测量阶段的电压提升。由此，能够以简单的方式针对所述至少一个振荡回路的振荡振动设定在弛豫阶段中的工作点，所述弛豫阶段能实现在能量存储装置中有效的能量存储。在此，电压提升装置可以形成激活装置或者可以与所述激活装置分离。

于是，特别有利的是，在测量阶段中将第一供给电压施加在所述至少一个振荡回路上，并且在弛豫阶段中将第二供给电压施加在所述至少一个振荡回路上，(其中，所述第二供给电压优选高于所述第一供给电压)，并且特别地，所述第二供给电压为全运行电压，并且例如所述第一供给电压至少为所述第二供给电压的大约50％。因此，能够以有效的方式在测量阶段执行测量。此外，能够以有效的方式设定在弛豫阶段中的工作点，所述工作点能实现特别是在缓冲电容器中的最优的能量存储。

在此，有利的是，评价装置和/或阶段分离装置和/或激活装置和/或电压提升装置集成到微控制器或ASIC(专用集成电路)中，所述阶段分离装置检测测量阶段是否结束，所述激活装置激活关系到能量存储的传输装置，所述电压提升装置在弛豫阶段中引起振荡回路上的电压提升。由此，得出电感式传感器的结构上简单的构造与全面的控制可能性或者调节可能性。

有利的是，传输装置与微控制器分离并且连接到所述微控制器上。由此，能够以简单的方式实现在能量存储装置中的最优的能量存储。

在一种实施方式中，所述至少一个振荡回路连接在微处理器或ASIC的激励-测量接口供给电压接口上。由此，能够以简单的方式通过所述至少一个振荡回路的激励阶段开始测量阶段。特别地，通过激励-测量接口将相应的激励信号给到所述至少一个振荡回路上。于是，例如高电阻地接通激励-测量接口。因此，能够在测量阶段中实施评价。于是此外，能够在弛豫阶段中通过提升在供给电压接口上的电压而实现最优的能量存储。

那么有利的是，微处理器或ASIC的激励-测量接口在弛豫阶段中并且特别是在所述至少一个振荡回路的激励阶段之外是高电阻的，在该激励-测量接口上连接所述至少一个振荡回路。由此，能够以简单的方式在激励阶段后实现测量阶段的振荡衰减到弛豫阶段中。

传输装置负责在能量存储装置中转化所述至少一个振荡回路的振荡能量。有利的是，传输装置包括整流电路和/或控制电路，所述整流电路和/或控制电路在弛豫阶段中在弛豫阶段中在合适的电压水平上将振荡能量提供给能量存储装置。因此，能够以简单的方式存储通常未使用的电能。

在一个实施例中，整流电路连接到微控制器的激励-测量接口上，即处于与激励-测量接口相同的电势上。

整流电路例如包括肖特基二极管或者是这样的肖特基二极管。由此，能够以简单的方式例如在缓冲电容器中存储电能。

在一种实施方式中，控制电路作为电路包括至少一个场效应晶体管。由此，可以避免寄生的正向偏压。

特别有利的是，控制电路连接到微处理器的控制接口上，并且特别是场效应晶体管的栅极作为开关(直接或间接地)连接到控制接口上。于是，通过微控制器能够在正确时间点处导通，以便在弛豫阶段中引起在能量存储装置中的能量存储。

备选地可以规定，控制电路连接到微控制器或ASIC的激励-测量接口上。由此，原则上能够节省微控制器的用于连接传输装置引脚，即对于连接传输装置所需的引脚的数量能够保持很少。对于控制电路连接到微处理器的激励-测量接口上，在此理解为，它们处于同一电势下。

于是，例如规定，控制电路包括第一开关，所述第一开关控制第二开关，其中，所述第二开关连接到激励-测量接口上。由此，当存在具有相应的升高的电压的弛豫阶段时，能够以简单的方式实现导通。

于是，有利的是，在第一开关上游连接一元件，所述元件只在超过一定的电压阈值时才导致第一开关导通。由此确保，仅当存在全运行电压时，才存在导通(伴随能量存储)。

电感式传感器特别是构造为ULP设备(ULP＝超低功耗)。这种设备以相对低的运行电压、特别是低于大约2V的运行电压运行。

根据本发明，提供一种开始时提到的类型的方法，在所述方法中，电感式传感器包括至少一个振荡回路，并且在测量阶段评价所述至少一个振荡回路的振荡，并且在所述至少一个振荡回路的弛豫阶段中将振荡能量存储在能量存储装置中。

根据本发明的方法具有已经与电感式传感器相关联地阐述的优点。

根据本发明的方法的其他有利的实施方案已经与按照本发明的电感式传感器相关联地阐述。

特别地，能量存储装置给电感式传感器在运行时供给电能。由此，例如能够省去电感式传感器的电池装置。

有利的是，将振荡回路的供给电压在弛豫阶段中提升到工作点，所述工作点能实现将振荡能量存储到能量存储装置中。由此，能够在相对简单的线路布置下实现有效的能量存储。

同样有利的是，所述至少一个振荡回路连接到微控制器的激励-测量接口和供给电压接口上(处于相同电势上)并且在振荡回路的激励阶段后高电阻地接通激励-测量接口并且在弛豫阶段中为了能量存储在工作点处接通供给电压接口。由此，在电感式传感器的最小化的结构耗费下能够实现有效的能量存储。

例如可以规定，在弛豫阶段中通过整流和/或受控制地向能量存储装置提供振荡能量。

在一个实施例中，微控制器控制能量存储装置的开关。由此，能够在正确的时间点处实现振荡能量的存储。

在此，开关特别是为场效应晶体管或者包括这样的场效应晶体管。由此，能够避免寄生的正向偏压。

例如通过肖特基二极管也能够实现整流，以便实现有效的能量存储。

在一种实施方式中，第一开关控制能量存储装置的第二开关，其中，通过提升电压接通第一开关。由此，例如能够避免对能量存储装置的微控制器分配辅助引脚。

有利的是，第一开关和/或第二开关包括场效应晶体管。

根据本发明的电感式传感器能够以根据本发明的方法运行或者根据本发明的方法能够借助根据本发明的传感器实施。

附图说明

优选的实施方式的以下说明结合附图用于更详细地阐述本发明。其中：

图1示意性地示出电感式传感器的实施例的框图；

图2以框图示意性地示出根据图1的、关于在弛豫阶段中存储振荡能量的传感器的组件；

图3示意性地示出根据图1的电感式传感器的振荡回路的具有测量阶段和弛豫阶段的振荡曲线；

图4示出当在弛豫阶段中电压提升到工作点时的振荡曲线；

图5示出用于在弛豫阶段中在能量存储装置中存储振荡能量的布置结构的第一实施例；

图6示意性地示出用于能量存储的第二实施例；以及

图7示意性地示出用于能量存储的第三实施例。

具体实施方式

电感式传感器的一个实施例为电感式的接近传感器(或者电感式的距离传感器或电感式的位移传感器)，这种电感式的接近传感器在图1中示意性地示出并以10标记。该电感式的传感器包括外壳12。在所述外壳12中作为敏感装置14设置有(至少)一个线圈装置16。所述线圈装置包括一个或多个线圈。

线圈装置16集成到振荡回路18中，所述振荡回路包括电容装置20。该电容装置20和线圈装置16并联地连接。振荡回路18为LC振荡回路。

敏感装置14对(金属的)目标22作出反应。在此，这与目标22和线圈装置16之间的距离相关。特别地，电感式传感器10和目标22沿距离方向24是相对于彼此位置可变的。距离变化或者沿距离方向24的接近能够定量地或定性地探测。

电感式传感器包括评价单元26，所述评价单元特别是评价振荡回路18的振荡。该评价单元26设置在外壳12中。

在一个实施例中，评价单元26具有前端28。该前端28具有探测器，所述探测器用于探测相应的振荡器的振荡。

在此，原则上可能的是，振荡回路18是集成到前端28中的振荡器，并且例如存在与线圈装置16分开的敏感装置14，所述敏感装置耦合到所述振荡器上。

必要时，在前端28中进行线性化和/或温度补偿。此外，可以规定，前端28包括校准装置。

此外，在一个实施例中，设有后端30，借助所述后端30比如进行信号调理。此外，可以设有输出电路。可以设置保护功能并且可以设置电压调节器。

在一个实施例中，电感式传感器构造为ULP-传感器(ULP＝超低功耗)。相应的设备具有非常低的能耗。相应的传感器比如以低的运行电压、例如在1.8V数量级内的运行电压运行。

在一个实施例中，电感式传感器10包括电池装置32，所述电池装置用于在电感式传感器10运行时供给电能。

所述电池装置32比如设置在外壳12中。

电池装置原则上是不可充电的或是可充电的。特别地，在可充电的电池装置32的情况下可以附加地设置用于能量收集的装置，所述用于能量收集的装置从电感式的接近传感器10周围获取电能并且特别是负责电池装置32的再充电。

比如，用于能量收集的装置提供太阳能或以热电的方式产生的电能。

评价单元在一个或多个接口34处提供可用的传感信号，所述传感信号特别是含有关于目标22与敏感装置14沿距离方向24的距离的定量的或定性的距离信息。

电感式传感器10比如构造为无线传感器，所述无线传感器在接口34上无线地提供它的传感信号。

或者说，敏感装置14包括具有损耗的线圈，其中，所述损耗由于要检测的目标22而产生。其他损耗由于绕组、线圈芯并且也由于金属的外壳12而产生。线圈装置16的一个或多个线圈被传感电子器件以高频电流激励并且产生磁场，该磁场的分布和强度与线圈构造(特别是几何形状和匝数)或者与电流参量(振幅、频率)相关。这样的磁场在目标中诱导涡流。

在目标22中的电损耗与磁场强度、与目标22的材料特性和沿距离方向24的距离相关。所述电损耗导致线圈装置16的电参量的变化。从对这些变化的测量或者探测原则上能够定量地或定性地确定目标22和敏感装置14之间的距离。

在电感式传感器10上，评价单元26评价振荡回路18的振荡。特别地，计算在交流电压的峰值达到特定的低的电压阈值之前存在多少振荡周期。振荡的数量包含距离信息。

关于电感式传感器借鉴性地参阅E.Hering和G.

(出版人)的“Sensoren in Wissenschaft und Technik”，Springer Fachmedien Wiesbaden 2012(《科学与技术中的传感器》，施普林格专业媒体威斯巴登，2012年)。

在图3中示意性地示出随振荡回路18的振荡的时间t变化的电压曲线U。从时间点t＝0开始，在激励阶段35中激励振荡回路18。所述激励阶段通常占大约振荡回路18的振荡的四分之一。所述振荡衰减。

评价单元26在测量阶段36中评价所述振荡。

在一个实施例中，检测振荡何时低于峰值电压的电压阈值38。计算对此需要多少周期。在图3和图4中示出用于计算周期的计数脉冲。如果探测到低于所述电压阈值38，那么测量阶段36结束。特别地，由确定的振荡周期的数量(这在根据图3的示意性的视图中为三个振荡周期)能够确定沿距离方向24的间距。

在测量阶段36之后接着进行具有衰减的振荡的弛豫阶段40。

在特定的时间点t*之后进行重复的激励阶段35和随后的测量阶段36’，通过对振荡回路18(线圈装置16)相应地施加电压而开始所述测量阶段。

根据本发明规定，利用在弛豫阶段40中在振荡回路18中所包含的振荡能量，并且所述振荡能量在图3中以附图标记42标明。

在图2中示意性地示出用于在弛豫阶段40中的振荡能量42的能量存储的组件。

电感式传感器包括能量存储装置44，所述能量存储装置特别是设置在外壳12中。

原则上，能量存储装置44可以是可充电电池。

在一个实施例中，能量存储装置44由一个或多个(缓冲)电容器形成。

能量存储装置44通过电感式传感器10为该电感式传感器的运行提供可用的电能。这在图2中通过箭头以附图标记46标明。

电感式传感器10包括传输装置48。该传输装置设置在外壳12中。传输装置的作用是，将在弛豫阶段40中振荡能量42导入到能量存储装置44中。传输装置48与此相应地耦合到振荡回路18上。

以下说明传输装置48的实施例。

评价单元26比如包括微控制器52或者ASIC或类似物。

评价单元26比如包括(“实际上的”)评价装置54，所述评价装置耦合到振荡回路18上并且相应地通过探测器检测电压阈值38并且计算在达到电压阈值38之前的相应的周期。

评价装置54特别是集成到微控制器52中。

评价装置54通过接口34提供可用的传感信号。

此外，评价单元26包括阶段分离装置56。阶段分离装置56检测振荡回路18的振荡状态是处于测量阶段36还是弛豫阶段40。

在一个实施例中，阶段分离装置56耦合到评价装置54上。例如如果电压阈值尚未达到，那么评价装置54将此通知阶段分离装置56。这意味着，振荡回路18还处于测量阶段36中。

如果达到(并且特别是低于)电压阈值38，那么测量阶段结束。评价装置54将此通知阶段分离装置56，即阶段分离装置56获知振荡回路18处于弛豫阶段40中。

阶段分离装置56特别是集成到微控制器52中。

通过将阶段分离装置56耦合到评价装置54上，能够相对精确地确定从测量阶段36到弛豫阶段40的过渡。由此，大部分振荡能量42能够应用在弛豫阶段40中。

原则上也可能的是，阶段分离装置56比如根据外部的预定参量预先确定达到弛豫阶段40。比如，在(特别是通过评价装置54确定)达到一定数量的振荡周期后自动假定，测量阶段36结束。

阶段分离装置56信号作用地耦合到评价单元26的激活装置58上。激活装置58用于激活传输装置48，这意味着，在能量存储装置44中开启振荡能量的存储。

特别地，阶段分离装置56通知激活装置58，测量阶段36结束并且现在可以存储振荡回路18的振荡能量。激活装置58于是与此相应地激活传输装置48。

在此，原则上可能的是，激活装置58发出激活的信号到传输装置48上，或者例如以特定的信号施加给振荡回路18，所述特定的信号通过传输装置48自动地导致在能量存储装置44中存储振荡能量42。

在一个实施例中，评价单元26包括电压提升装置60。电压提升装置60特别是集成到微控制器52中。电压提升装置60特别是信号作用地耦合到阶段分离装置56上。

如果比如识别出测量阶段36结束，则电压提升装置60导致在振荡回路18中的供给电压的提升，以便设定适用于能量存储的新的工作点。

在图4中示意性地示出当电压提升装置60在弛豫阶段40中起作用时振荡回路18的振荡曲线。

连接振荡回路18的微控制器52的激励-测量接口在激励阶段35后高电阻地接通。

在测量阶段36中，振荡回路18以第一供给电压62运行。如果探测到测量阶段36的结束，则振荡回路18以第二供给电压64运行，所述第二供给电压高于第一供给电压62。

由此，设定新的工作点，即在弛豫阶段40中的用于振荡的第二供给电压64。

如果新的测量周期以新的测量阶段36’开始，则再次施加第一供给电压62并且通过将相应的信号施加到激励-测量接口上而开始激励阶段35。于是，通过高电阻地接通激励-测量接口而开始测量阶段。

第二供给电压64使得能通过传输装置48实现在能量存储装置44中的能量存储。

比如在电感式传感器中的预接的降压转换器(降压变压器或降压变换器)针对一些周期而保持在睡眠模式中。由此能够实现电感式传感器10的节能的运行以及电池装置12的保护。比如，通过降压转换器的反馈电路在那里自动地记录在能量存储装置44上的、和特别是在电容器上的电压升高。

在一个具体的实施例(图5)中，微控制器52以运行电压Vcc运行。所述运行电压比如为1.8V。

微控制器52具有第一接口66和第二接口68，在所述接口上连接振荡回路18。第一接口66是激励-测量接口。第二接口68是振荡回路18的供给电压接口(“振荡回路-供给电压接口”)。

第二接口68特别是微控制器52的内部的数字模拟转换器(DAC)的接口。

对于测量阶段36，比如暂时地(为了开始测量阶段36)在第一接口66上输送对于振荡回路18为了起振所必需的电能。例如将第二供给电压64施加到第二接口68上，所述第二供给电压特别是Vcc/2。

在短的激励阶段之后，特别是高电阻地接通第一接口66。

如果通过阶段分离装置56探测到测量阶段36结束，那么通过电压提升装置60实现上文描述的电压升高。在第二接口68上比如施加第二供给电压64并且特别是施加Vcc。得出在图4中示出的情况。

在一种实施方式(图5)中，传输装置48由整流电路70形成，所述整流电路特别是包括肖特基二极管72。所述肖特基二极管相应地将电能输送给作为能量存储装置44的缓冲电容器74。通过在振荡回路18上在弛豫阶段40中的相应的峰值电压，以可用的电能给缓冲电容器74充电。

在此实施例中，集成到微控制器52中的电压提升装置60也形成激活装置58。通过电压升高，同时利用传输装置48(利用整流电路70)激活能量存储。

在图6中示意性地示出第二个实施例，其中，对于与在按照图5的实施例中的元件相同的元件使用相同的附图标记，在该第二个实施例中，微控制器52包括第三接口76。该第三接口76为控制接口。

设有传输装置48，所述传输装置由控制电路78形成。控制电路78包括开关80，所述开关连接到第三接口76上。微控制器52通过第三接口76控制开关80并且由此控制在特别是具有缓冲电容器74的能量存储装置44中的能量存储。

第三接口76是激活装置58的组成部分。

开关80特别是由场效应晶体管82形成。该场效应晶体管82的栅极84信号作用地与第三接口76连接。源极和漏极相应地与振荡回路18或缓冲电容器74连接。

激活装置58负责在正确时刻进行导通或者负责在正确时刻针对能量存储接通开关80。

在控制电路78中取消寄生的正向偏压，所述寄生的正向偏压比如可以在肖特基二极管72上产生。

在图7中示意性地示出具有传输装置48的相应的布置结构的另一个实施例。对于与在根据图5的布置结构中的元件相同的元件，使用相同的附图标记。

传输装置48构造为控制电路86。该控制电路86包括第一开关88，所述第一开关通过元件90连接到第二接口68上。所述元件90例如是二极管。在第二接口68上未施加全运行电压时，所述元件负责阻止第一开关88导通。所述元件90比如确保0.7V的电压降。

第一开关88特别是为场效应晶体管，其中，栅极通过元件90连接在微控制器52的第二接口68上。

控制电路86包括第二开关92。

该第二开关92特别是为场效应晶体管。

控制电路86这样构造，使得在测量阶段36结束后，当第二供给电压64施加于第二接口68上时，导通第一开关88进而也导通第二开关92并且因此能实现缓冲电容器74的充电。

对此不需要在微控制器52上的第三接口76。

在其中一侧的第一开关98和第二开关92与另一侧的缓冲电容器74之间设置第一电阻94，该电阻具有几百万欧姆数量级的电阻值。

此外，第一开关88配设有第二电阻96，该第二电阻位于地线对面，并且该电阻特别是位于地线和第一开关88的栅极之间。该第二电阻96同样是高电阻的。

根据本发明，提供一种电感式传感器10，所述电感式传感器通过在弛豫阶段40中将一般情况下未使用的振荡能量存储到能量存储装置44上而具有电池装置32的延长的使用寿命。在能量存储装置44中(并且特别是在缓冲电容器74中)存储的电能能够用于电感式传感器10的运行并且由此减轻电池装置32的负荷。

由此，在必须替换ULP设备前，该设备特别是能够在无外部电源的情况下更长时间地使用。

在根据本发明的解决方案中，利用在测量阶段36之外的弛豫阶段40中振荡回路18的衰减的电压振荡，这意味着，将相应的振荡能量至少部分地存储在能量存储装置44中。

附图标记列表

10 电感式传感器

12 外壳

14 敏感装置

16 线圈装置

18 振荡回路

20 电容装置

22 目标

24 距离方向

26 评价单元

28 前端

30 后端

32 电池装置

34 接口

35 激励阶段

36 测量阶段

36’ 测量阶段

37 计数脉冲

38 电压阈值

40 弛豫阶段

42 “振荡激励”

44 能量存储装置

46 “可用的电能”

48 传输装置

52 微控制器

54 评价装置

56 阶段分离装置

58 激活装置

60 电压提升装置

62 第一供给电压

64 第二供给电压

66 第一接口

68 第二接口(振荡回路-供给电压接口)

70 整流电路

72 肖特基二极管

74 缓冲电容器

76 第三接口

78 控制电路

80 开关

82 场效应晶体管

84 栅极

86 控制电路

88 第一开关

90 元件

92 第二开关

94 第一电阻

96 第二电阻

Claims (37)

1.电感式传感器，包括至少一个振荡回路（18）、评价装置（54）、能量存储装置（44）和传输装置（48），所述评价装置在测量阶段（36）中评价所述至少一个振荡回路（18）的振荡以用于产生传感信号，所述电感式传感器还包括电压提升装置（60），所述电压提升装置在弛豫阶段（40）中引起与测量阶段（36）相比较的电压提升，所述传输装置在所述至少一个振荡回路（18）的弛豫阶段（40）中使所述至少一个振荡回路（18）的振荡能量存储在能量存储装置（44）中。

2.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述能量存储装置（44）向电感式传感器提供可用的电能。

3.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述至少一个振荡回路（18）为LC振荡回路。

4.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述能量存储装置（44）为至少一个电容器（74）或包括至少一个电容器（74）。

5.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于激活装置（58），所述激活装置激活关系到在能量存储装置（44）中的能量存储的传输装置（48）。

6.根据权利要求5所述的电感式传感器，其特征在于阶段分离装置（56），所述阶段分离装置信号作用地与激活装置（58）连接，并且检测测量阶段（36）是否结束，并且在探测到测量阶段（36）结束的情况下通知激活装置（58），和/或所述阶段分离装置通知激活装置（58）：存在弛豫阶段（40）。

7.根据权利要求6所述的电感式传感器，其特征在于，所述阶段分离装置根据预定参量通知激活装置（58）。

8.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述评价装置（54）在测量阶段（36）中对振荡检测电压阈值（38）。

9.根据权利要求8所述的电感式传感器，其特征在于，所述评价装置（54）计算在达到电压阈值（38）之前的振荡周期的数量。

10.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，在测量阶段（36）中，第一供给电压（62）施加在所述至少一个振荡回路（18）上并且在弛豫阶段（40）中，第二供给电压（64）施加在所述至少一个振荡回路（18）上。

11.根据权利要求10所述的电感式传感器，其特征在于，所述第二供给电压（64）为全运行电压。

12.根据权利要求10或11所述的电感式传感器，其特征在于，所述第二供给电压（64）大于第一供给电压（62）。

13.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述评价装置（54）和/或阶段分离装置（56）和/或激活装置（58）和/或电压提升装置（60）集成到微控制器（52）或专用集成电路中，其中，所述阶段分离装置检测测量阶段（36）是否结束，所述激活装置激活关系到能量存储的传输装置（48），所述电压提升装置（60）在弛豫阶段（40）中引起在振荡回路（18）上的电压提升。

14.根据权利要求12所述的电感式传感器，其特征在于，所述传输装置（48）与微控制器（52）或者专用集成电路分离并且连接在所述微控制器或者专用集成电路上。

15.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述至少一个振荡回路（18）连接到激励-测量接口（66）上并且连接在微控制器（52）的供给电压接口（68）上。

16.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，微控制器（52）的或专用集成电路的激励-测量接口（66）在弛豫阶段（40）中是高电阻的，在所述微控制器或专用集成电路上连接所述至少一个振荡回路（18）。

17.根据权利要求16所述的电感式传感器，其特征在于，微控制器（52）的或专用集成电路的激励-测量接口（66）在针对所述至少一个振荡回路（18）的激励阶段之外是高电阻的。

18.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于，所述传输装置（48）包括整流电路（70）和/或控制电路（78；86），所述整流电路和/或控制电路在弛豫阶段（40）中通过在振荡回路上在弛豫阶段中的峰值电压向能量存储装置（44）提供振荡能量。

19.根据权利要求18所述的电感式传感器，其特征在于，所述整流电路（70）连接到微控制器（52）的或专用集成电路的激励-测量接口（66）上。

20.根据权利要求18所述的电感式传感器，其特征在于，所述整流电路（70）为肖特基二极管（72）或包括肖特基二极管。

21.根据权利要求18所述的电感式传感器，其特征在于，所述控制电路（78；86）包括至少一个场效应晶体管（82）。

22.根据权利要求18所述的电感式传感器，其特征在于，所述控制电路（78）连接到微控制器（52）的或专用集成电路的控制接口（76）上。

23.根据权利要求22所述的电感式传感器，其特征在于，场效应晶体管（82）的栅极（84）连接到控制接口（76）上。

24.根据权利要求18所述的电感式传感器，其特征在于，所述控制电路（86）连接到微控制器（52）的或专用集成电路的激励-测量接口（66）上。

25.根据权利要求24所述的电感式传感器，其特征在于，所述控制电路（86）包括第一开关（88），所述第一开关控制第二开关（92），在此，第二开关（92）连接到激励-测量接口（66）上。

26.根据权利要求25所述的电感式传感器，其特征在于，在所述第一开关（88）上游连接元件（90），所述元件只在供给电压接口（68）上存在全运行电压时才引起第一开关（88）导通。

27.根据权利要求1所述的电感式传感器，其特征在于作为ULP设备的构造。

28.根据权利要求12所述的电感式传感器，其特征在于，所述第一供给电压（62）至少为第二供给电压（64）的50%。

29.用于运行电感式传感器（10）的方法，所述电感式传感器包括至少一个振荡回路（18），在所述方法中在测量阶段（36）中评价所述至少一个振荡回路（18）的振荡，并且在所述方法中在所述至少一个振荡回路（18）的弛豫阶段（40）中在能量存储装置（44）中存储振荡能量，在弛豫阶段（40）中将所述振荡回路（18）的供给电压提升到一工作点上，所述工作点能实现在能量存储装置（44）中存储振荡能量。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述能量存储装置（44）给电感式传感器（10）在运行时供给电能。

31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述至少一个振荡回路（18）连接到振荡回路的微控制器（52）的或专用集成电路的激励-测量接口（66）和供给电压接口（68）上并且在振荡回路（18）的激励阶段之后高电阻地接通激励-测量接口（66）并在弛豫阶段（40）中将供给电压接口（68）接通到用于能量存储的工作点上。

32.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在所述弛豫阶段（40）中通过整流和/或受控制地向能量存储装置（44）提供振荡能量。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，微控制器（52）或专用集成电路控制能量存储装置的开关（80）。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述开关（80）是场效应晶体管（82）或包括场效应晶体管。

35.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，通过肖特基二极管（72）进行整流。

36.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，第一开关（88）控制能量存储装置的第二开关（92），其中，通过电压提升接通所述第一开关（88）。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述第一开关（88）和/或第二开关（92）包括场效应晶体管。

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