DE10154710A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Position eines Targets - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Position eines TargetsInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Detektion der Position eines Targets, mit mindestens einem Sensor, wobei der Sensor mindestens eine Sendeeinrichtung (1) zur Erzeugung eines Signals aufweist und wobei mittels des Signals das Target (2) detektierbar ist, ist im Hinblick auf eine Unempfindlichkeit gegenüber Störeinflüssen derart ausgestaltet, dass die Sendeeinrichtung als eine Sendespule (3) ausgestaltet ist, mittels derer als Signal ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist, dass das elektromagnetische Feld mittels einer Empfangsspule (4) detektierbar ist und dass zur Detektion des Targets (2) das Target (2) zwischen Sende- (3) und Empfangsspule (4) anordenbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion der Position eines Targets,
mit mindestens einem Sensor, wobei der Sensor mindestens eine Sendeein
richtung zur Erzeugung eines Signals aufweist und wobei mittels des Signals das
Target detektierbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion
der Position eines Targets, mit mindestens einem Sensor, wobei der Sensor
mindestens eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines Signals aufweist und
wobei mittels des Signals das Target detektiert wird.
Vorrichtungen und Verfahren zur Detektion eines Targets sind aus der Praxis seit
langem bekannt. Beispielsweise werden Targets mittels optischer Prinzipien, z. B. der Triangulationsmessung, detektiert. Optische Prinzipien sind insbesondere
dahingehend problematisch, dass sie nur in besonders reinen Einsatzorten ein
gesetzt werden können, da eine Verschmutzung der Optik große Messfehler zur
Folge hat.
Es sind ferner magnetisch arbeitende Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die
dazu geeignet sind, ein Target zu detektieren. In diesem Fall sind beispielsweise
magnetoresistiv oder magnetostriktiv arbeitende Vorrichtungen, aber auch ma
gnetisch codierte Messlineale bekannt, die allerdings insbesondere dahingehend
problematisch sind, dass sie durch angezogene Eisenteilchen verschmutzen.
Eine fehlerfreie Messung ist deshalb dann nicht mehr möglich.
Weiter sind Vorrichtungen und Verfahren, die nach dem Ultraschallprinzip arbei
ten, bekannt. Das Ultraschallprinzip ist insbesondere problematisch wegen des
begrenzten Messbereichs, dem komplizierten Messaufbau und den vielfältigen
Möglichkeiten das Messfeld zu stören.
Induktiv arbeitende lineare variable Differenzialtransformatoren, sogenannte
LVDTs, oder Differenzialdrosseln sind insbesondere wegen ihrer großen Bau
länge vielfach nicht einsetzbar.
Auch zum Detektieren eines Targets verwendete Wirbelstrom-Langwegsensoren
sind problematisch, da sie empfindlich auf Magnetfelder reagieren und schlecht
an unterschiedliche Messbereiche anpassbar sind. Unterschiedliche Messberei
che erfordern deshalb meistens den Einsatz von verschiedenen Vorrichtungen.
Ferner ist es bekannt, mehrere induktive oder nach dem Wirbelstromverlustprin
zip arbeitende Näherungsschalter nebeneinander in Kombination mit einem co
dierten Messlineal zur Detektion eines Targets zu verwenden. Die Codierung
besteht hierbei aus speziell angeordneten metallischen Flächen, die auf einem
nicht metallischen Träger aufgebracht sind. Diese Vorrichtung ist besonders ge
genüber Einbautoleranzen empfindlich, da wegen der großen Schaltabstandsab
hängigkeit zwischen den Näherungsschaltern und den Metallflächen der Einbau
der Vorrichtung sehr genau erfolgen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung sowie ein Verfahren zur Detektion der Position eines Targets der eingangs
genannten Art anzugeben, die bzw. das unempfindlich gegenüber Störeinflüssen
ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich einer Vorrichtung
zur Detektion der Position eines Targets durch eine Vorrichtung mit den Merk
malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung zur Detektion
der Position eines Targets der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, dass
die Sendeeinrichtung als eine Sendespule ausgestaltet ist, mittels derer als Si
gnal ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist, dass das elektromagnetische
Feld mittels einer Empfangsspule detektierbar ist und dass zur Detektion des
Targets das Target zwischen Sende- und Empfangsspule anordenbar ist.
Des Weiteren ist die obige Aufgabe im Hinblick auf ein Verfahren zur Detektion
der Position eines Targets durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patent
anspruchs 25 gelöst. Danach ist ein Verfahren zur Detektion der Position eines
Targets der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, dass die Sendeeinrich
tung als eine Sendespule ausgestaltet ist, mittels derer als Signal ein elektroma
gnetisches Feld erzeugt wird, dass das elektromagnetische Feld mittels einer
Empfangsspule detektiert wird und dass zur Detektion des Targets das Target
zwischen Sende- und Empfangsspule angeordnet wird.
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass eine Vorrichtung für lange
Messwege, die unempfindlich gegen Verschmutzungen durch Flüssigkeiten,
Kunststoffe, Fett, Staub oder normalen Schmutz sein soll, eine als Sendespule
ausgestaltete Sendeeinrichtung aufweisen muss, mittels derer ein elektro
magnetisches Feld erzeugbar ist, welches mittels einer Empfangsspule detek
tierbar ist. Zur Detektion des Targets wird das Target zwischen Sende- und
Empfangsspule angeordnet. Die Vorrichtung ist besonders unempfindlich gegen
über Störeinflüssen, da Spulen besonders unempfindlich gegen Verschmutzun
gen jedweder Form sind. Die Vorrichtung lässt sich zudem sehr preisgünstig
produzieren und ist als Massenartikel im Bereich der Positionserkennung ein
setzbar. Wäre das Target beispielsweise mit einem Autositz gekoppelt, könnte
die Vorrichtung in der Automobilindustrie als Sitzpositionsdetektor für eine auto
matische Sitzeinstellung bzw. -positionsmeldung eingesetzt werden.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Target in seinen Materialeigenschaften
und/oder in seinen Dimensionen derart ausgestaltet, dass bei Anordnung des
Targets zwischen Sendespule und Empfangsspule, die in der Empfangsspule
induzierte Spannung detektierbar reduziert und/oder in etwa Null ist. Dies würde
die Vorrichtung insbesondere unempfindlich gegenüber elektromagnetischen
Störfeldern machen, da nunmehr das "Nichtvorhandensein" von in der Emp
fangsspule induzierter Spannung erfasst wird. Die Störung des elektromagneti
schen Felds durch andere Felder, beispielsweise durch den Betrieb von Handys
in unmittelbarer Nähe, wäre somit unerheblich, wodurch die Vorrichtung beson
ders unempfindlich gegenüber derartigen Störungen wäre. Die Auswertung des
"Nichtvorhandensein" der induzierten Spannung macht die Vorrichtung auch un
abhängig von Einbautoleranzen oder mechanischen Einflüssen während des
Betriebs und zwar dahingehend, dass gerade nicht das induzierte Feld erfasst
wird, was sich mit dem Winkel der Sende- und Empfangsspule zueinander und
mit dem Abstand zwischen Sende- und Empfangsspule stark ändert, sondern
das "Nichtvorhandensein" des Felds. Zudem sind so auch Temperatureinflüsse
unbeachtlich, so dass die Vorrichtung in einem großen Temperaturbereich von
ca. -40° bis ca. 85° ohne Störungen arbeitet. Die Vorrichtung ist ferner unemp
findlich gegen mechanische Einflüsse, wie beispielsweise Flaschen oder Dosen
unter dem Autositz, die gegen die Vorrichtung schlagen, oder Schläge mit einem
Gummihammer bei der Montage, da die Sende- und Empfangsspule unempfind
lich sind.
Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung könnte die Dicke des Targets et
was kleiner als der Abstand zwischen der Sendespule und der Empfangsspule
sein, so dass das Target mit Spiel zwischen Sendespule und Empfangsspule
durchführbar ist. Das Target könnte zusätzlich oder alternativ metallisch ausge
staltet sein, so dass im Target Wirbelströme erzeugbar wären. Die Kopplung zwi
schen der Sende- und Empfangsspule wäre dann deutlich reduziert. Mit der ent
sprechenden Dicke des Targets geht somit der Kopplungsfaktor zwischen Sen
de- und Empfangsspule gegen Null. Kleine Toleranzen des Abstands zwischen
dem Target und der Sende- bzw. der Empfangsspule sind deshalb unkritisch, da
nunmehr nur die Abschirmung des Targets gegenüber der Empfangsspule eine
wesentliche Rolle spielt. Hierdurch sind abermals Einbautoleranzen senkrecht
zur Messrichtung ohne Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Detektion ermöglicht.
Prinzipbedingt ergibt sich ein sehr großes Messsignal, das abermals entspre
chend unempfindlich gegenüber Störeinflüssen durch elektromagnetische Felder
ist.
Der Sensor könnte mehrere Sendespulen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ
hierzu könnte der Sensor auch mehrere Empfangsspulen aufweisen. Über die
Anzahl der Sende- bzw. Empfangsspulen ließe sich dann sehr einfach die An
zahl der detektierbaren Positionen bestimmen.
Die Anzahl der Sendespulen könnte hierbei der Anzahl der Empfangsspulen ent
sprechen. Ein derartig ausgestalteter Sensor ist besonders unempfindlich ge
genüber Störeinflüssen, da jedem von einer Sendespule erzeugtem elektroma
gnetischen Feld eine das Feld detektierende Empfangsspule zugeordnet wäre,
und somit das Vorhandensein des Targets besonders einfach detektierbar wäre.
Die Anzahl der Sendespulen könnte aber auch ungleich der Anzahl der Emp
fangsspulen sein. Der Sensor könnte hierbei beispielsweise nur eine Sendespule
und/oder nur eine Empfangsspule aufweisen. Dies könnte in einer konkreten
Ausgestaltung so aussehen, dass die Empfangsspule und/oder die Sendespule
zu einer einzigen Spule zusammengefasst ist. Hierbei wäre es möglich, die Ein
zelspulen in einer Serien- oder in einer Parallelschaltung zusammenzufassen
oder eine einzige langgestreckte Spule zu verwenden. Die Länge der Spule
könnte dann der Länge der nebeneinander angeordneten Spulen entsprechen.
Im Rahmen einer abermals sehr einfach Ausgestaltung könnte das Target als
codiertes Lineal ausgestaltet sein. Hierdurch ließe sich die Anzahl von Sende-
und Empfangsspulen drastisch reduzieren. Das Lineal könnte hierbei einzelne
Platten umfassen, die in bestimmten Abständen zueinander angeordnet sind.
Das Lineal könnte allerdings auch nichtleitfähige Bereiche umfassen, die bei
spielsweise durch Aussparungen in dem Lineal realisiert sind. Eine Möglichkeit
das Target auf besonders einfache Weise auszugestalten, wäre das Ausstanzen
von Zwischenräumen aus einem Blechstreifen. Dies würde eine besonders
preisgünstige Form des Targets realisieren. Die Länge des Blechstreifens würde
dann die Weglänge bestimmen, die nur geringfügig länger als der Messweg wä
re.
Der Code könnte mindestens einzeilig ausgebildet sein. Er könnte allerdings
aber zur Erhöhung der detektierbaren Positionen auch zwei- oder mehrzeilig
sein.
Um die Vorrichtung besonders gut an den jeweiligen Einsatzort anpassen zu
können, könnte der Code nichtlinear ausgestaltet sein. Dies würde es ermögli
chen, in bestimmten Bereichen des Messbereichs mehr Positionen zu detektie
ren als in anderen. Um abermals die detektierbaren Positionen zu erhöhen,
könnten die Sendespulen und/oder die Empfangsspulen ebenfalls in unter
schiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass
die Anordnung der Sende- und/oder Empfangsspulen zwei- oder mehrzeilig aus
gestaltet ist.
Im Rahmen einer besonders gegenüber Störeinflüssen unempfindlichen Ausge
staltung könnten die Sendespule/-n mittels einer Wechselspannung mit kon
stanter Amplitude gespeist sein. Hierbei wäre die Amplitude der in der Emp
fangsspule induzierten Spannung von der Kopplung zwischen der Sende- und
Empfangsspule abhängig und somit vom Abstand der Sende- und Emp
fangsspule zueinander, jedoch wäre sie weitgehend unabhängig von der Sende
frequenz, so lang sich diese nicht der Eigenresonanzfrequenz der Emp
fangsspule nähert (fres < f/10). Außerdem ist sie temperaturunabhängig - abge
sehen von der thermischen Abstandsänderung zwischen Sende- und Emp
fangsspule, die jedoch nur einen geringen Einfluss hat - und unabhängig von
magnetischen Einflüssen oder auch von Verschmutzung durch elektrisch nicht
leitendes Material.
Die Sendespule/-n könnten, vorzugsweise unabhängig voneinander, mittels einer
konstanten Frequenz gespeist sein. Wird dann ein Target dessen Größe so ge
wählt wird, dass die Kopplung zwischen einem Sende- und Empfangsspulenpaar
gegen Null geht, entlang der Reihenanordnung zwischen den einzelnen Sende-
und Empfangsspulenpaaren bewegt, so empfangen die einzelnen Emp
fangsspulen der Reihe nach weniger Signal. Dieser Effekt wird dann zur Detekti
on der absoluten Position des Targets benutzt. Die einzelnen in den Emp
fangsspulen vorzugsweise nacheinander induzierten Spannungen zeigen dann
keinen flachen und geringen Abfall beim Einführen des Targets, sondern ein
steilen Abfall, der bis auf Null geht, sobald das Target sich genau in der Mittelpo
sition befindet.
Alternativ oder zusätzlich könnten die Sendespulel-n aber auch, vorzugsweise im
Wesentlichen gleichzeitig, mittels unterschiedlicher Frequenzen gespeist sein.
Sammeleinkopplungen benachbarter Sendespulen in die vom Target abge
schirmte Empfangsspule könnten somit wirksam vermieden werden. Der Abfall
der Amplitude der in die Empfangsspule induzierten Wechselspannung wäre
somit besonders ausgeprägt und die Position des Targets somit besonders gut
detektierbar.
Das/die Signal/-e der Empfangsspule könnten dann mittels eines Frequenzfilters
auswertbar sein, so dass das/die Signal/-e der Empfangsspule/-n eindeutig ei
nem Signal der Sendespule zuordenbar wären. Auf Seiten der Empfangsspulen
könnten so die einzelnen Frequenzen, mit den die Sendespule/-n gespeist sind,
wieder herausgefiltert werden, so dass eine eindeutige Zuordnung zwischen
Sende- und Empfangsspule möglich ist. Zur Filterung der einzelnen Frequenzen
könnte dabei jedwedes Verfahren, das im Stand der Technik bekannt ist, ver
wendet werden.
Hinsichtlich einer wiederum sehr einfachen Ausgestaltung könnte der Abfall der
in den Empfangsspule/-n induzierten Spannung bei einem zwischen Sendespu
le/-n und Empfangsspule/-n angeordneten Target mittels mindestens eines Pe
geldetektors, insbesondere eines Komparators, eines Schmitt-Triggers oder der
gleichen, detektierbar sein. Damit ließe sich eine eindeutige Detektion der Positi
on durch ein Logiksignal erreichen. Hierbei könnte jedem Sende- und Emp
fangsspulenpaar je ein Pegeldetektor zugeordnet sein oder es könnte auch im
Falle einer einzelnen Empfangsspule nur ein Pegeldetektor vorgesehen sein.
Der Schwellwert oder die Schwellwerte des/der Pegeldetektors/-en könnte derart
gewählt sein, dass bei zwischen mindestens einer Sendespule und einer Emp
fangsspule angeordnetem Target mindestens ein Pegeldetektor ein Ausgangs
signal liefert. Somit ließe sich eine eindeutige Detektion der Position erreichen.
Zur Erhöhung der Auflösung könnten mittels der Pegeldetektoren auch mehrere
Schwellwerte, beispielsweise drei Schwellwerte, detektierbar sein. Mit Hilfe eines
A/D-Wandlers könnte dies in eine Vielzahl von Stufen erweitert werden und
durch eine Kennlinienanpassung mittels eines Rechners ließe sich dann die
Auflösung und/oder die Genauigkeit erheblich erhöhen.
Hinsichtlich einer nochmaligen Erhöhung der Auflösung könnten bei einem zwi
schen mindestens zwei Sendespulen und mindestens zwei Empfangsspulen an
geordnetem Target zwei Pegeldetektoren ein Ausgangssignal liefern. Bei geeig
neten Abmessungen des Targets in Verbindung mit einem geeigneten Schwell
wert könnte somit die Auflösung und die Genauigkeit der Detektion der Position
auf einfache Weise vergrößert werden. Wenn sich das Target nämlich zwischen
zwei benachbarten Sende- und Empfangsspulenpaaren befindet, die einen Tole
ranzbereich von einem halben Abstand, d. h. Mitte zu Mitte, zwischen zwei Spu
len aufweisen, liefern beide Empfangsspulen mit den zugehörigen Komparatoren
das gleiche Logiksignal. Diese zusätzliche Logikentscheidung ergibt somit eine
Auflösung, die doppelt so groß wie die Anzahl der Sende- und Empfangsspulen
paare ist, wobei die Genauigkeit ebenfalls - beinahe - doppelt so groß ist. Wer
den die Sende- und Empfangsspulenpaare nunmehr nacheinander gespeist, ver
ringert sich somit die Störempfindlichkeit, da immer eine volle Amplitudenände
rung ausgewertet werden kann.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung könnte die Ansteuerung der Sende
spule/-n und/oder die Auswertung der in der/den Empfangsspule/-n induzierten
Spannung/-en mittels einer Auswerteelektronik, insbesondere mittels eines Mi
kroprozessors, erfolgen. Die gesamte Elektronik könnte im Wesentlichen mit di
gitalen Bauteilen, vorzugsweise in CMOS-Technik und/oder ohne Verwendung
spezieller Analogbauteile, realisiert werden. Eine derart ausgestaltete Elektronik
ließe sich damit sehr preisgünstig realisieren. Dadurch wäre auch eine Kom
plettlösung als ASIC problemlos möglich, wobei dann auch ein Einsatz der Vor
richtung als Massenprodukt in dem preisproblematischen Automobilbereich er
möglicht wäre.
Im Rahmen einer sehr preisgünstigen Fertigung könnte/-n die Sendespule/-n
und/oder Empfangsspule/-n auf mindestens einer Leiterplatte angeordnet sein.
Die Leiterplatte könnte hierbei als flexible Leiterplatten ausgeführt sein und/oder
die Sendespule/-n und/oder die Empfangsspule/-n könnten auf die Leiterplatte/-n
gedruckt und/oder geätzt sein.
Hinsichtlich einer besonders robusten Ausgestaltung könnte die Auswerteelek
tronik bzw. der Mikroprozessor mit der/den Sendespule/-n und/oder der/den
Empfangsspule/-n auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Dadurch könnte eine
direkte Verbindung zur der Auswerteelektronik und/oder zum Mikroprozessor
gegeben sein.
Im Hinblick auf besonders vielfältige Einsatzmöglichkeiten könnten die Sende
spulen und die Empfangsspulen entlang eines Bogensegments angeordnet sein,
so dass Winkelmessungen ermöglicht wären. Das Target würde dann ebenfalls
eine Krümmung aufweisen, die der Krümmung des Bogensegments entspricht.
Auf diese Weise wären, insbesondere bei gleicher Elektronik beliebige Winkel
messungen ermöglicht. Bei zeitunkritischen Messungen, wie z. B. Sitzpositions
detektion in einem Auto, könnte die Elektronikeinheit somit gleichzeitig auch für
die Winkelmessung der Rückenlehne verwendet werden, wenn die jeweiligen zur
linearen und zur Winkelmessung verwendeten Sende- und Empfangsspulenpaa
re separat ausgeführt wären.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion der Position eines Targets
könnte insbesondere zum Betreiben einer Vorrichtung zur Detektion der Position
eines Targets gemäß den obigen Ausführungen dienen. Bei dem Verfahren ist
vorteilhaft, dass die Störanfälligkeit einer Vorrichtung zur Detektion der Position
eines Targets vermindert wird.
Beispielsweise gilt bei einem Abstand von Mitte zu Mitte der nebeneinander lie
genden Sende- und Empfangsspulenpaare von 1 cm, dass die Absolut-Auf
lösung/Genauigkeit 0,5 cm entspricht. Dies entspricht bei einem Messweg von 5
m der Absolut-Auflösung/Genauigkeit von 0,1%, bei einer erforderlichen Bau
länge des Sensors von ca. 9 cm bei neun benötigten Sende- und Empfangsspu
lenpaaren. Die gleiche Absolut-Auflösung/Genauigkeit kann mit einem einzigen
zusätzlichen Sende- und Empfangsspulenpaar, die Baulänge des Sensors würde
dann 10 cm betragen, auf einen Messweg von 10 Metern erweitert werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die
nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung
zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der be
vorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden
auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Leh
re erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht, teilweise und schematisch, ein
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Detektion der Position eines Targets,
Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht, teilweise und schematisch, ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht, teilweise und schematisch, ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich
tung mit einem codierten Target.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Detektion der Position eines Targets in einer perspektivischen Ansicht sche
matisch und teilweise. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor, wobei der Sensor
eine Sendeeinrichtung 1 zur Erzeugung eines Signals aufweist und wobei mittels
des Signals das Target 2 detektierbar ist. Die Sendeeinrichtung 1 ist als Sende
spule 3 ausgestaltet, mittels derer ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist.
Das elektromagnetische Feld wiederum ist mittels einer Empfangsspule 4 de
tektierbar und zur Detektion des Targets 2 ist das Target 2 zwischen Sende- 3
und Empfangsspule 4 angeordnet.
Das Target 2 ist dabei in seinen Materialeigenschaften derart ausgestaltet, dass
bei Anordnung des Targets 2 zwischen Sendespule 3 und Empfangsspule 4, die
in der Empfangsspule 4 induzierte Spannung Ue in etwa Null ist.
Das Target 2 ist hierbei beispielsweise mit der Bewegung eines - hier nicht dar
gestellten - Objekts, z. B. eines Autositzes gekoppelt, und in Richtung der Pfeile
beweglich ausgestaltet. Bewegt sich das Objekt, so wird das Target 2 entlang
der Pfeilrichtung bewegt, somit korreliert die Position des Objekts mit der Positi
on des Targets, so dass das Target 2 bei Stillstand des Objekts in einer be
stimmten Position zwischen der Sendespule 3 und der Empfangsspule 4 ange
ordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wäre somit eine Position des Targets 2
detektierbar.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt ebenfalls in einer perspektivischen An
sicht, teilweise und schematisch, eine Vorrichtung zur Detektion der Position ei
nes Targets 2. Die Vorrichtung weist ebenfalls einen Sensor auf, wobei der Sen
sor fünf Sendespulen 3 sowie fünf Empfangsspulen 4 aufweist. Die Anzahl der
Sendespulen entspricht hierbei der Anzahl der Empfangsspulen 4, wodurch eine
besonders störunempfindliche Detektion erreicht wird.
In Fig. 3 ist ein Sensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gezeigt und
zwar mit einem codierten Lineal. Das codierte Lineal ist auf einfache Weise
durch Ausstanzen von Zwischenräumen aus einem Blechstreifen realisiert und
somit sehr preisgünstig. Die Länge des Blechstreifens bestimmt die Länge des
Messwegs. Diese Lösung erlaubt Messwege von vielen Metern. Das Verhältnis
von Baulänge der Vorrichtung zum Messweg wird bei gleichbleibenden Dimen
sionen der Sende- und Empfangsspulen mit größer werdenden Messweg immer
günstiger.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre
wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Be
schreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be
schriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten
Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Claims (25)
1. Vorrichtung zur Detektion der Position eines Targets, mit mindestens ei
nem Sensor, wobei der Sensor mindestens eine Sendeeinrichtung (1) zur Erzeu
gung eines Signals aufweist und wobei mittels des Signals das Target (2) detek
tierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung als eine Sen
despule (3) ausgestaltet ist, mittels derer als Signal ein elektromagnetisches Feld
erzeugbar ist, dass das elektromagnetische Feld mittels einer Empfangsspule (4)
detektierbar ist und dass zur Detektion des Targets (2) das Target (2) zwischen
Sende- (3) und Empfangsspule (4) anordenbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Target
(2) in seinen Materialeigenschaften und/oder in seinen Dimensionen derart aus
gestaltet ist, dass bei Anordnung des Targets zwischen Sendespule (3) und
Empfangsspule (4), die in der Empfangsspule (4) induzierte Spannung (Ue) de
tektierbar reduziert und/oder in etwa Null ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dicke des Targets (2) etwas kleiner als der Abstand (d) zwischen der Sende
spule (3) und der Empfangsspule (4) ist, so dass das Target (2) mit Spiel zwi
schen Sendespule (3) und Empfangsspule (4) durchführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (2) metallisch ausgestaltet ist, so dass im Target Wirbelströme
(2) erzeugbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor mehrere Sendespulen (3) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor mehrere Empfangsspulen (4) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl der Sendespulen (3) der Anzahl der Empfangsspulen (4) ent
spricht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl der Sendespulen (3) ungleich der Anzahl der Empfangsspulen
(4) ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor nur eine Sendespule (3) und/oder nur eine Empfangsspule (4)
aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (2) als codiertes Lineal ausgestaltet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Code
mindestens einzeilig ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Code nichtlinear ausgestaltet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendespule/-n (3) mittels einer Wechselspannung mit konstanter Am
plitude gespeist ist/sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendespule/-n (3), vorzugsweise unabhängig voneinander, mittels einer
konstanten Frequenz gespeist ist/sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendespule/-n (3), vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig, mittels
unterschiedlicher Frequenzen gespeist ist/sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das/die
Signal/-e der Empfangsspule (3) mittels eines Frequenzfilters auswertbar ist/sind,
so dass das/die Signal/-e der Empfangsspule (4) eindeutig einem Signal einer
Sendespule (3) zuordenbar ist/sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass der Abfall der in den Empfangsspule/-n induzierten Spannung (4) bei einem
zwischen Sendespule/-n (3) und Empfangsspule/-n (4) angeordneten Target (2)
mittels mindestens eines Pegeldetektors, insbesondere eines Komparators, ei
nes Schmitt-Triggers oder dergleichen, detektierbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schwellwert oder die Schwellwerte des/der Pegeldetektors/-en derart gewählt ist,
dass bei zwischen mindestens einer Sendespule (3) und einer Empfangsspule
(4) angeordnetem Target (2) mindestens ein Pegeldetektor ein Ausgangssignal
liefert.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei
einem zwischen mindestens zwei Sendespulen (3) und mindestens zwei Emp
fangsspulen (3) angeordneten Target (2) zwei Pegeldetektoren ein Ausgangs
signal liefern.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuerung der Sendespule/-n (3) und/oder die Auswertung der/des in
der/den Empfangsspule/-n (4) induzierten Spannung mittels einer Auswerteelek
tronik, insbesondere mittels eines Mikroprozessors, erfolgt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendespule/-n (3) und/oder die Empfangsspule/-n (4) auf mindestens
einer Leiterplatte angeordnet ist/sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende
spule/-n und/oder die Empfangsspule/-n (3) auf die Leiterplatte/-n (4) gedruckt
und/oder geätzt ist/sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet,
dass der Mikroprozessor auf mit der/den Sendespule/-n (3) und/oder der/den
Empfangsspule/-n (4) auf einer Leiterplatte angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendespule/-n (3) und die Empfangsspule/-n (4) auf einem Bogenseg
ment angeordnet sind, so dass Winkel messbar sind.
25. Verfahren zur Detektion der Position eines Targets, mit mindestens einem
Sensor, wobei der Sensor mindestens eine Sendeeinrichtung (1) zur Erzeugung
eines Signals aufweist und wobei mittels des Signals das Target (2) detektiert
wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (1) als eine
Sendespule (3) ausgestaltet ist, mittels derer als Signal ein elektromagnetisches
Feld erzeugt wird, dass das elektromagnetische Feld mittels einer Emp
fangsspule (4) detektiert wird und dass zur Detektion des Targets (2) das Target
(2) zwischen Sende- (3) und Empfangsspule (4) angeordnet wird.
Priority Applications (3)
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