DE102006031139A1 - Connecting device for contactless measurement of linear position of rotor, has pair of triangular coils of same surface with form depicts square in former level and another pair of coils of same surface with form arranged in later level - Google Patents

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Abstract

The device includes a pair of triangular coils (3.1,3.2) of same surface with a form depicts a square in a former level. Another pair of triangular coils (3.3,3.4) of same surface is provided with a form arranged in later level. The coil of the former level rests congruently above one another. The measuring direction (X) is parallel to the side of the square. A rotor (2) is provided, which has an electrically conductive layer or an electrically conductive material. The rotor is equipped as a flat, square surface parallel to the levels and has an expansion in (Y) direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen und verschleißfreien Messen mit planeren Spulen der absoluten linearen Position von Geräte-, Maschinen- oder Betätigunselementen, wobei dieses Element selbst die Funktion des Läufers darstellen kann. Sie ist besonders geeignet für den Einsatz bei hoher Temperatur und starker Verschmutzung.The The present invention relates to a non-contact device and wear-free measurements with flat coils of the absolute linear position of device, machine or actuators, this element itself being able to represent the function of the runner. she is particularly suitable for the use at high temperature and heavy pollution.

Sie ist anwendbar als Ersatz von Potentiometern, aber auch als Positionssensor in Getrieben, Logistikanlagen, Autositzen, als Füllstandsensor in Behältern, kurz überall wo die lineare Position von Interesse ist.she is applicable as a replacement of potentiometers, but also as a position sensor in gearboxes, logistics systems, car seats, as a level sensor in containers, in short everywhere the linear position is of interest.

In bekannten Geräten zum berührungslosen Messen der absoluten linearen Position werden Differentialspulen mit proportionalem Übersetzungsverhältnis von der Spule des Läufers angeregt, der magnetische Fluss mit Magneten im Läufer proportional bedampft oder über den Effekt der Magnetostriktion in eine Schallwelle gewandelt, deren positionsabhängige Laufzeit gemessen werden kann.In known devices for contactless measuring In the absolute linear position, differential coils with proportional transmission ratio of the coil of the runner stimulated, the magnetic flux with magnets in the rotor proportionally steamed or over transformed the effect of magnetostriction into a sound wave whose position-dependent Runtime can be measured.

Der offensichtliche Nachteil der meisten Lösungen besteht darin, dass erhebliche Teile der Messvorrichtung sowohl auf der Seite des Stators, als auch auf der des Läufers vorgesehen werden müssen, und dass die mit diesen Systemen der Messtechnik verbundenen Kosten den Einbau in der Großserie offensichtlich nur bedingt zulassen.Of the obvious disadvantage of most solutions is that considerable parts of the measuring device both on the side of the stator, as also on the runner's must be provided and that the costs associated with these systems of metrology the installation in mass production obviously only conditionally allow.

Einfache Lösungen, wie der Magnet am Läufer, sind kostengünstig. Der offensichtliche Nachteil dieses Ansatzes besteht nun darin, dass Magnete nur bis zur so genannten Curie-Temperatur stabil sind, gegen harte Schläge sehr empfindlich sind und die Anlagerung von ferromagnetischem Abrieb die Funktion an sich in Frage stellt.easy Solutions, like the magnet on the runner, are inexpensive. The obvious disadvantage of this approach is that that magnets are only stable up to the so-called Curie temperature, against hard blows are very sensitive and the attachment of ferromagnetic abrasion the function in question.

Ein weiterer Ansatz zur Lösung dieser Problematik zielt nun darauf, mit einer planaren Spule im Läufer ein magnetisches Wechselfeld aufzubauen und dessen proportionale Verteilung auf zwei Empfängerspulen am Stator zu messen. Der offensichtliche Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass am Läufer zusätzlich diese Spule erforderlich ist und zudem flexibel elektrisch leitend mit der Auswerte-Elektronik verbunden werden muss. Damit sind die Verwendungsmöglichkeiten eingeschränkt und zudem die Kosten höher.One further approach to the solution This problem now aims to use a planar coil in the runner magnetic alternating field and its proportional distribution on two receiver coils to measure on the stator. The obvious disadvantage of this solution is in that at the runner additionally this coil is required and also flexible electrically conductive must be connected to the evaluation electronics. This is the uses limited and the costs are higher.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sensoranordnung vorteilhaft auszubilden, mit welcher die absolute lineare Position zwischen Läufer und Stator induktiv und berührungslos bestimmt wird und die Genauigkeit der Messung etwa 0,2% erreicht.task It is therefore advantageous for the present invention to have a sensor arrangement form, with which the absolute linear position between runner and stator inductively and contactlessly determined and the accuracy of the measurement reaches about 0.2%.

Zwei längliche, symmetrische, dreieckige Spulen werden auf dem Stator nebeneinander gegenläufig in einer Ebene angeordnet und mit einem Strom bekannter Größe durch jede ein gemeinsames elektromagnetisches Feld erzeugt. Die Längsachse des durch die 2 Dreiecke beschriebenen Vierecks ist die Messrichtung.Two elongated, Symmetrical, triangular coils are side by side on the stator opposite arranged in a plane and with a current of known size each generates a common electromagnetic field. The longitudinal axis of the The quadrilateral described by the 2 triangles is the measuring direction.

Im Moment des Abschaltens des Stroms wird die Energie des elektromagnetischen Feldes für jede Spule in einen negativen Spannungspuls umgesetzt und bewirkt über je eine Diode den Ladungsfluss aus je einem Kondensator, bis das Feld abgebaut ist. In der Folge können an den Kondensatoren diese zum Energieinhalt proportionalen, negativen Spannungen gemessen werden. Gleichzeitig wird beim Abbau des elektromagnetischen Feldes in dem elektrisch leitfähigen Läufer ein Wirbelstrom induziert und so seine Energie vermindert, was an den Kondensatoren als geringerer Spannungshub messbar wird.in the Moment of turning off the power becomes the energy of the electromagnetic Field for each coil is converted into a negative voltage pulse and causes via one each Diode the charge flow from one capacitor each, until the field degrades is. In the consequence can at the capacitors these are proportional to the energy content, negative Voltages are measured. At the same time, the degradation of the electromagnetic Field in the electrically conductive runner induces an eddy current, thus reducing its energy to what is the capacitors as a lower voltage swing is measurable.

Weil der Energieverlust durch Wirbelstrom proportional zu der überdeckten Fläche der dreieckigen Spulen und deren Abstand zum Läufer ist, kann mit einem zweiten Paar solcher Spulen in einer zweiten, koplanaren Ebene daraus direkt differentiell die absolute lineare Position bestimmt und eine Änderung des Abstandes im Arbeitsbereich kompensiert werden.Because the energy loss due to eddy current is proportional to the covered one area the triangular coils and their distance from the runner can be with a second Pair of such coils in a second, coplanar plane out directly differentially determines the absolute linear position and a change of the distance in the work area can be compensated.

Zudem ist es vorteilhaft, dass der Läufer orthogonal zu der Messrichtung beliebig bewegt werden kann, ohne den Messwert zu verändern, sofern er länger als diese Strecke ist.moreover It is beneficial that the runner orthogonal to the measuring direction can be moved freely, without to change the reading, if he is longer as this route is.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Teilen durch den Patentanspruch (1) gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.These Task is with the characterizing parts by the patent claim (1) solved. Advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the measures in the dependent Claims.

Die erfindungsgemäße Anordnung zweier dreieckiger planarer Spulenpaare mit gleicher Fläche und Form jeweils auf der Ober- und Unterseite eines Trägers hat im Vergleich zu bislang bekannten Lösungen den Vorteil, dass der Läufer lediglich aus einer ebenen Fläche eines elektrisch leitfähigen Materials besteht, oder eine dünne elektrisch leitfähige Schicht aufweist, und so Teil der mechanischen Applikation sein kann.The inventive arrangement two triangular planar coil pairs with the same area and Shape has respectively on the top and bottom of a carrier Compared to previously known solutions the advantage that the runner only from a flat surface an electrically conductive Material exists, or a thin one electrically conductive layer and thus can be part of the mechanical application.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Läufer orthogonal zur Messrichtung bewegt werden kann, ohne die Messung zu beeinflussen, soweit seine Länge dies erlaubt, bzw. erfordert.Farther it is an advantage that the runner is orthogonal can be moved to the measuring direction without affecting the measurement, as far as its length this is permitted or required.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Figuren.Further Advantages and details of the device according to the invention arise from the following description of several embodiments with reference to enclosed figures.

Dabei zeigtthere shows

1 den planaren Träger mit zwei gegeneinander angeordneten, dreieckigen Spulen, die Messrichtung X, den Nullpunkt 0, den Läufer, die elektrisch leitenden Verbindungen des Spulensystems und deckungsgleich mit der Oberseite, ein weiteres Spulenpaar auf der Unterseite; 1 the planar support with two mutually juxtaposed, triangular coils, the measuring direction X, the zero point 0, the rotor, the electrically conductive connections of the coil system and congruent with the top, another pair of coils on the bottom;

2 die beiden Ebenen der Spulen, den Träger, Läufer und Spulensystem im Querschnitt, sowie eine mechanische Schutzschicht auf den Spulen, eine ferromagnetische Abschirmung auf der Unterseite und die Befestigung des Läufers an der mechanischen Applikation; 2 the two levels of coils, the carrier, rotor and coil system in cross section, and a mechanical protective layer on the coils, a ferromagnetic shield on the bottom and the attachment of the rotor to the mechanical application;

3 zeigt als Ausschnitt die Spitzen zweier Spulen auf Ober- und Unterseite und die Verwendung von Kontaktbrücken, um den jeweils innersten Leiter für den Anschluss nach außen zu führen; 3 shows a section of the tips of two coils on the top and bottom and the use of contact bridges to guide the respective innermost conductor for connection to the outside;

4 zeigt einen exemplarischen Stromlaufplan zum Erfassen des Abschaltimpulses mit Stromschalter, elektrisch leitender Verbindung, planarer Spule, Läufer, Diode, Kondensator, invertierenden Operationsverstärker zur Pegelanpassung der negativen Signalspannung am Kondensator, drei zum Stromlaufplan gleichen Anordnungen und Logikschaltkreis oder Mikrocontroller mit Analog/Digitalwandler zur Auswertung; 4 shows an exemplary circuit diagram for detecting the shutdown pulse with current switch, electrically conductive connection, planar coil, rotor, diode, capacitor, inverting operational amplifier for level adjustment of the negative signal voltage at the capacitor, three circuit diagrams same arrangements and logic circuit or microcontroller with analog / digital converter for evaluation;

5 zeigt einen weiteren exemplarischen Stromlaufplan zur Erfassung des Einschaltimpulses mit Stromschalter, elektrisch leitender Verbindung, planarer Spule, Läufer, Diode, Kondensator, drei zum Stromlaufplan gleichen Anordnungen und Logikschaltkreis oder Mikrocontroller mit Analog/Digitalwandler zur Auswertung in der Beschattung mit positiver Signalspannung am Kondensator; 5 shows a further exemplary circuit diagram for detecting the switch-on with current switch, electrically conductive connection, planar coil, rotor, diode, capacitor, three circuit diagrams same arrangements and logic circuit or microcontroller with analog / digital converter for evaluation in the shading with positive signal voltage at the capacitor;

6 zeigt einen weiteren exemplarischen Stromlaufplan zur Erfassung des Abschaltimpulses mit Stromschalter, elektrisch leitender Verbindung, planarer Spule, Läufer, Diode, Kondensator, drei zum Stromlaufplan gleichen Anordnungen und Logikschaltkreis oder Mikrocontroller mit Analog/Digitalwandler zur Auswertung in der Beschattung mit positiver Signalspannung am Kondensator; 6 shows a further exemplary circuit diagram for detecting the shutdown pulse with power switch, electrically conductive connection, planar coil, rotor, diode, capacitor, three circuit diagrams same arrangements and logic circuit or microcontroller with analog / digital converter for evaluation in the shading with positive signal voltage at the capacitor;

7 zeigt einen Längsschnitt durch Träger und Spulensystem und Läufer, mit Messrichtung X und um 90° abgeknickten Enden der Spule, mit Gehäuse und teilweiser, ferromagnetischer Abschirmung nach innen und außen. 7 shows a longitudinal section through the carrier and coil system and rotor, with measuring direction X and bent by 90 ° ends of the coil, with housing and partial, ferromagnetic shield inward and outward.

8 zeigt einen Zylinder als Träger des Spulensystems, den Läufer Kreisförmig darum gebogen und die Messrichtung X. 8th shows a cylinder as the carrier of the coil system, the rotor bent around it circularly and the measuring direction X.

9 zeigt einen weiteren Zylinder als Träger des Spulensystem und den Läufer als Kolben im Inneren sowie die Messrichtung X. 9 shows a further cylinder as a carrier of the coil system and the rotor as a piston in the interior and the measuring direction X.

In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenanordnung dargestellt. Zwei Spulen (3.1, 3.1) sind in einer Ebene E1 auf der Oberfläche des Trägermaterials (1) als Dreiecke gegensinnig angeordnet. Sie bestehen aus einigen Windungen elektrisch leitfähigen Materials, etwa einer Kupferleiterbahn auf FR4, haben möglichst gleiche Fläche und nehmen gemeinsam die Form eines Rechtecks ein. Mit den Koordinaten X und Y der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist X die Messrichtung und Y orthogonal dazu. Dabei bezeichnet l die Länge, m den Messbereich und b die größte Breite der Spulen. Deckungleich unter den beiden Spulen der Oberfläche sind auf der Unterseite E2 zwei weitere dreieckige Spulen (3.3, 3.4) angebracht, die zusammen das Spulensystem bilden und über bis zu acht elektrische Verbindungen 4.xx angeschlossen werden. Der Läufer (2) weißt eine plane Fläche auf und hat in Richtung Y zwei zueinander parallele Kanten und kann in der Messrichtung X bewegt wegen. Eine Bewegung in Richtung Y kann hinzu kommen. Die senkrechte Projektion der Fläche des Läufers (1) auf die Ebene der Spulen (3.1, 3.2) erzeugt die Flächen 12.1 und 12.2, die sich dadurch auszeichnen, dass ihre Gesamtfläche beim Verschieben des Läufers (2) konstant bleibt und das differentielle Messprinzip begründet. Die gleiche Projektion und Bedingung gilt für die Spulen der Unterseite (3.3, 3.4).In 1 a first embodiment of the coil arrangement according to the invention is shown. Two coils ( 3.1 . 3.1 ) are in a plane E1 on the surface of the substrate ( 1 ) arranged in opposite directions as triangles. They consist of a few turns of electrically conductive material, such as a copper conductor on FR4, have as much as possible the same area and take together the shape of a rectangle. With the coordinates X and Y of the sensor arrangement according to the invention X is the measuring direction and Y orthogonal thereto. Here l denotes the length, m the measuring range and b the largest width of the coils. Opposite under the two coils of the surface are on the bottom E2 two more triangular coils ( 3.3 . 3.4 ), which together form the coil system and up to eight electrical connections 4.xx be connected. The runner ( 2 ) has a flat surface and has in the direction Y two mutually parallel edges and can be moved in the measuring direction X due to. A movement in direction Y can be added. The vertical projection of the surface of the runner ( 1 ) to the plane of the coils ( 3.1 . 3.2 ) creates the surfaces 12.1 and 12.2 characterized by the fact that their total area when moving the runner ( 2 ) remains constant and justifies the differential measuring principle. The same projection and condition applies to the coils of the underside ( 3.3 . 3.4 ).

Der Messbereich befindet sich im dem leiterfreien, inneren Bereich der Spulen, in dem weitgehend die homogenen Bedingungen einer Helmholtz-Spule gelten. Der Läufer überdeckt Leiterbahnen nur in Y, wobei sich diese Überdeckung durch das Verschieben nicht verändert.Of the Measuring range is located in the conductor-free, inner area of the Coils in which largely the homogeneous conditions of a Helmholtz coil be valid. The runner covers Tracks only in Y, with this overlap by moving not changed.

Der Nullpunkt 0 der Messung ist die Linie parallel zu Y, bei der die Spulen 3.1 und 3.2 sowie 3.3 und 3.4 die gleiche Breite haben.The zero point 0 of the measurement is the line parallel to Y at which the coils 3.1 and 3.2 such as 3.3 and 3.4 have the same width.

2 zeigt den Querschnitt durch den Träger (1) mit den Spulen und dem Abstand d1 des Läufers (2) zum oberen Spulenpaar (3.1, 3.2) und d2 zum unteren (3.3, 3.4). Zusätzlich dargestellt ist eine Schicht (13) als mechanischer Schutz oder Gehäuse des Spulensystems, eine ferromagnetische Schicht oder Folie (14) zum rückwärtigen Schließen des Magnetkreises der Spulen und die Anbindung des Läufers (2) an die zu messende mechanische Applikation (37). Der Läufer kann damit allein durch die Formgebung mit der mechanischen Applikation eine dingliche Einheit bilden und beispielsweise eine elektrische leitende Schicht auf einem Träger sein. 2 shows the cross section through the carrier ( 1 ) with the coils and the distance d1 of the rotor ( 2 ) to the upper coil pair ( 3.1 . 3.2 ) and d2 to the lower ( 3.3 . 3.4 ). Additionally shown is a layer ( 13 ) as a mechanical protection or housing of the coil system, a ferromagnetic layer or foil ( 14 ) for closing the magnetic circuit of the coils at the rear and the connection of the rotor ( 2 ) to the mechanical application to be measured ( 37 ). The runner can thus form an identical unit solely by the shaping with the mechanical application and, for example, be an electrically conductive layer on a support.

Ferner kann der Träger 1 aus Keramik, Kunststoff oder einem anderen elektrisch nicht leitenden Material der Dicke d bestehen, auf das die Leiterbahnen mit einem angemessenen Prozess aufgebracht werden. Insbesondere kann es fest oder flexibel sein. Ebenso ist es möglich, dass jede der Ebenen E1 und E2 einen eigenen festen oder flexiblen Träger mit dem Abstand d zueinander darstellt, sodass der Träger 1 entfallen kann.Furthermore, the carrier can 1 made of ceramic, plastic or other electrically non-conductive material of thickness d, on which the conductors be applied with a reasonable process. In particular, it can be firm or flexible. It is also possible that each of the planes E1 and E2 represents its own fixed or flexible carrier with the distance d to each other, so that the carrier 1 can be omitted.

3 beschreibt zusätzlich beispielhaft die Anordnung der Leiterbahnen der oberen (3.2) und unteren (3.4) Spule an der Spitze im Ausschnitt. Über eine Kontaktbrücke (3.23) auf der Unterseite wird die innerste Windung der oberen Spule (3.2) nach außen geführt und dann neben der äußeren Windung (3.2.1) über einen Teil des Dreiecks als äußerster Leiter (3.2.2) zu dem Anschluss (4.22) an einer Seite des Trägers 1 geführt. 3 describes in addition by way of example the arrangement of the tracks of the upper ( 3.2 ) and lower ( 3.4 ) Spool at the top in the cutout. Via a contact bridge ( 3.23 ) on the underside, the innermost turn of the upper coil ( 3.2 ) and then next to the outer winding ( 3.2.1 ) over part of the triangle as the outermost conductor ( 3.2.2 ) to the connection ( 4.22 ) on one side of the carrier 1 guided.

Die Windungen der unteren Spule (3.4) verlaufen deckungsgleich unter den Windungen der oberen (3.2) mit Ausnahme des Bereiches in der Spitze. Hier werden sie vor der Kontaktbrücke (3.23) auf der Unterseite E2 geführt und die innerste Windung über eine weitere Kontaktbrücke (3.43) nach außen (3.42) geleitet und zu Anschluss (4.42) zurückgeführt.The turns of the lower coil ( 3.4 ) run congruently under the turns of the upper ( 3.2 ) except for the area in the top. Here they are in front of the contact bridge ( 3.23 ) guided on the bottom E2 and the innermost turn over another contact bridge ( 3:43 ) outward ( 3:42 ) and to connection ( 4:42 ) returned.

Die Leiterführung in den anderen beiden Spulen (3.1, 3.3) erfolgt in gleicher Weise und ermöglicht es so, vier Spulen auf Ober- und Unterseite eines Trägermaterials in der geforderten Weise anzubringen und anzuschließen, ohne Leiter in einer weiteren Ebene anbringen zu müssen. Damit ist diese Anordnung auch für Träger aus Materialien geeignet, die Innenlagen nicht zulassen, wie etwa Keramik oder Kunststoff.The conductor guide in the other two coils ( 3.1 . 3.3 ) is carried out in the same way and thus makes it possible to attach and connect four coils on the top and bottom of a substrate in the required manner and to attach without having to attach conductors in another level. Thus, this arrangement is also suitable for carriers made of materials that do not allow inner layers, such as ceramic or plastic.

Die Spitze des Dreieckes wurde gewählt, um möglichst geringe Flächenunterschiede zwischen oberer und unterer Spule zu erzeugen, und rechteckig, stumpf abgeschnitten, um die Länge möglichst kurz zu halten.The Tip of the triangle was chosen as possible small area differences between upper and lower coil, and rectangular, dull cut off to the length as short as possible to keep.

4 zeigt einen exemplarischen Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, ergänzt um einen strombegrenzenden Widerstand (5.1), ein Schaltelement (6.1), die elektrischen Verbindungen (4.11, 4.12) zur planaren Spule (3.1), den Läufer (2), eine Diode (7.1), einen Kondensator (8.1) und den invertierend beschalteten Operationsverstärker (9.1). Solange das Schaltelement (6.1) leitend ist, fließt durch Widerstand (5.1) und Spule (3.1) ein Strom und erzeugt um diese ein elektromagnetisches Feld. Im Moment des Abschaltens des Stroms bewirkt die Energie des elektromagnetischen Feldes einen negativen Spannungspuls (Gegeninduktion) und elektrische Ladung aus dem Kondensator wird über die jetzt leitende Diode gepumpt. Mit dem Abklingen dieses Spannungspulses wird die Diode wieder sperrend und an dem Kondensator bleibt eine negative Spannung erhalten, die in der Folge gemessen werden kann. Proportional zu der vom Läufer (2) überdeckten Fläche der Spule (3) wird beim Abschalten des Stroms im Läufer (2) ein Wirbelstrom induziert. Die im Wirbelstrom umgesetzt Energie wird der Energie des negativen Spannungspulses entzogen und als geringerer Spannungshub am Kondensator (8) messbar. 4 shows an exemplary circuit diagram of the sensor arrangement according to the invention, supplemented by a current-limiting resistor ( 5.1 ), a switching element ( 6.1 ), the electrical connections ( 4.11 . 4.12 ) to the planar coil ( 3.1 ), the runner ( 2 ), a diode ( 7.1 ), a capacitor ( 8.1 ) and the inverting-connected operational amplifier ( 9.1 ). As long as the switching element ( 6.1 ) is conductive, flows through resistance ( 5.1 ) and coil ( 3.1 ) a current and generates around this an electromagnetic field. At the moment of turning off the power, the energy of the electromagnetic field causes a negative voltage pulse (mutual induction) and electric charge from the capacitor is pumped through the now conducting diode. With the decay of this voltage pulse, the diode is again blocking and on the capacitor a negative voltage is maintained, which can be measured in the sequence. Proportional to that of the runner ( 2 ) covered area of the coil ( 3 ) is switched off when the current in the rotor ( 2 ) induces an eddy current. The energy converted in the eddy current is removed from the energy of the negative voltage pulse and as a lower voltage swing across the capacitor ( 8th ) measurable.

Der invertierende Operationsverstärker (9) dient dazu, diese negative Spannung in einen positiven Wert umzusetzen, der einfach an einen ASIC oder Mikrocontroller (11) mit Analog-Digital-Wandler zur weiteren Verarbeitung angeschlossen werden kann. Insgesamt ist diese Schaltung (10.1) viermal (10.2, 10.3, 10.4) vorhanden. Hervorzuheben ist, dass die elektronischen Komponenten (5, 6, 7, 8, 9, 11) und planare Spulen (3) auf dem gleichen Träger (1) angebracht sein können oder über flexible Leiter (4) miteinander verbunden werden.The inverting operational amplifier ( 9 ) is used to convert this negative voltage to a positive value that can be easily fed to an ASIC or microcontroller ( 11 ) can be connected with analog-to-digital converter for further processing. Overall, this circuit is ( 10.1 ) four times ( 10.2 . 10.3 . 10.4 ) available. It should be stressed that the electronic components ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 11 ) and planar coils ( 3 ) on the same support ( 1 ) or via flexible conductors ( 4 ).

Zwischen der Schaltung (10) und der Steuereinheit (11) können weitere Bauelemente eingefügt werden, insbesondere um analog die Differenzen der Signale (10.x) bei begrenzter Auflösung der Analog/Digitalwandlung mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.Between the circuit ( 10 ) and the control unit ( 11 ), further components can be inserted, in particular by analogy, the differences of the signals ( 10.x ) with limited resolution of the analog / digital conversion with higher accuracy.

5 zeigt einen weiteren exemplarischen Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, weitgehend analog zu 4. Anders sind der Entfall des Operationsverstärkers und die Durchlassrichtung der Diode (21.1). So wird der Kondensator (18.1) beim Einschalten des Stroms mit dem Schaltelement (16.1) über die Diode (17.1) solange positiv geladen, bis die Induktionsspannung an der Spule (3.1) abgefallen ist und der Nennstrom fließt. Auch beim Einschalten wird in den Läufer ein Wirbelstrom induziert und verändert so die Signalspannung am Kondensator (18.1). 5 shows a further exemplary circuit diagram of the sensor arrangement according to the invention, largely analogous to 4 , Differently, the omission of the operational amplifier and the forward direction of the diode ( 21.1 ). So the capacitor ( 18.1 ) when switching on the current with the switching element ( 16.1 ) via the diode ( 17.1 ) are positively charged until the induction voltage at the coil ( 3.1 ) has dropped and the rated current flows. Even when switching an eddy current is induced in the rotor and thus changes the signal voltage across the capacitor ( 18.1 ).

6 zeigt einen weiteren exemplarischen Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Sensoranordnung in einer Verbindung der planaren Spule (3) mit den anderen elektronischen Komponenten (4, 25, 26, 27, 28) so angeordnet, dass im Moment des Abschaltens des Spulenstroms über die Diode (27.1) elektrische Ladungen in den Kondensator (28.1) befördert werden und eine messbare Erhöhung der Spannung über die Versorgungsspannung hinaus am Kondensator (28.1) bewirken, die von der Position des Läufers (2) abhängig ist. 6 2 shows a further exemplary circuit diagram of the sensor arrangement according to the invention in a connection of the planar coil (FIG. 3 ) with the other electronic components ( 4 . 25 . 26 . 27 . 28 ) arranged so that at the moment of switching off the coil current via the diode ( 27.1 ) electrical charges in the capacitor ( 28.1 ) and a measurable increase in the voltage beyond the supply voltage on the capacitor ( 28.1 ), which depend on the position of the runner ( 2 ) is dependent.

7 zeigt einen Längsschnitt zur Messrichtung X durch das erfindungsgemäße Spulensystem (3), wobei links und rechts jeweils ein Teil des Trägers (1) rechtwinklig vom Läufer (2) weg angeordnet ist. Damit wird erreicht, das die Bereiche der Spitze und die Bereiche der Katheden der Spulendreiecke nicht zur Länge L des Sensors beitragen und die Messstrecke m fast die Länge L erreicht. Die ferromagnetische Schutzschicht (14) partiell auch seitlich nach außen angebracht, erlaubt die Montage des Sensors auch direkt in elektrisch leitfähige Materialien wie Aluminium. 7 shows a longitudinal section to the measuring direction X by the coil system according to the invention ( 3 ), with left and right each part of the carrier ( 1 ) at right angles to the runner ( 2 ) is arranged away. This ensures that the regions of the tip and the regions of the coils of the coil triangles do not contribute to the length L of the sensor and the measurement path m reaches almost the length L. The ferromagnetic Protective layer ( 14 ) partially also laterally outwards, allows the mounting of the sensor directly into electrically conductive materials such as aluminum.

8 zeigt den Träger (30) als Zylinder mit dem Spulensystem 3 auf seiner Innen- und Außenseite und Läufer (32) als halbkreisförmiges, übersteckbares Element, dass senkrecht zur Bildebene in X bewegt werden kann, sowie eine Schutzschicht (33) im Inneren dieses Zylinders zum mechanischen Schutz der Spulen. Ebenso kann der Läufer (1) als Ring ausgebildet werden. 8th shows the carrier ( 30 ) as a cylinder with the coil system 3 on its inside and outside and runners ( 32 ) as a semicircular, pluggable element that can be moved perpendicular to the image plane in X, and a protective layer ( 33 ) inside this cylinder for mechanical protection of the coils. Likewise, the runner ( 1 ) are formed as a ring.

Durch Drehen des Spulensystems (3) auf den Oberflächen des Zylinders (30) um 90° kann ebenso die Drehung des Läufers (32) um X gemessen werden.By turning the coil system ( 3 ) on the surfaces of the cylinder ( 30 90 ° can also be the rotation of the runner ( 32 ) are measured around X.

9 zeigt den Träger (30) wiederum als Zylinder im Längsschnitt mit dem Spulensystem 3 und einem Kolben (31) im Inneren als Läufer mit Bewegung in X. 9 shows the carrier ( 30 ) again as a cylinder in longitudinal section with the coil system 3 and a piston ( 31 ) inside as a runner with movement in X.

Eine Spule mit der Induktivität L wird von einem Strom I durchflossen. Den Zusammenhang zwischen diesen Größen und der Energie des um die Spule erzeugten elektromagnetischen Feldes beschreibt eL = 1/2·L·I2 (1) A coil with the inductance L is traversed by a current I. Describing the relationship between these quantities and the energy of the electromagnetic field generated around the coil e L = 1/2 · L · I 2 (1)

Wird diese Energie eL über eine Diode 7 vollständig in eine Kapazität C umgeladen, so bleibt die Energie eC konstant und am Kondensator wird eine Spannung messbar: eL = eC (2) eC = ½·C·U2 (3) Will this energy e L through a diode 7 completely transloaded into a capacitance C, the energy e C remains constant and a voltage can be measured at the capacitor: e L = e C (2) e C = ½ · C · U 2 (3)

Dieses Umladen erfolgt beispielsweise mit der Schaltung in 4 in dem Moment des Abschaltens des Stroms, so dass die negative Gegeninduktionsspannung der Spule L über die jetzt leitende Diode Ladungen aus dem Kondensator pumpt und so eine proportionale, negative Spannung UC erzeugt. UC = –Wurzel(L/C·I2) (4) This reloading takes place, for example, with the circuit in 4 in the moment of turning off the current, so that the negative mutual induction voltage of the coil L via the now conducting diode pumps charges from the condenser and so generates a proportional, negative voltage U C. U C = Root (L / C · I 2 ) (4)

Diese negative Spannung wird über einen invertierend beschalteten Rail-to-Rail Operationsverstärker in eine positive Signalspannung U0 umgesetzt und verstärkt. In der Folge wird der Kondensator über die Widerstände wieder entladen, so dass periodische Messungen möglich sind.This negative voltage is converted and amplified via an inverting rail-to-rail operational amplifier into a positive signal voltage U 0 . As a result, the capacitor is discharged through the resistors again, so that periodic measurements are possible.

Dann werden zwei planare Spulen 3.1, 3.2 als rechtwinklige Dreiecke mit einem spitzen Winkel und gleicher Fläche und Geometrie in einer Ebene E1 so angeordnet, dass sich die Hypotenusen gegenüber liegen und sich die Dreiecke zu einem Viereck ergänzen. Die Messrichtung X wird dann die Richtung der Ankatheten, parallel zur Längsseite des Vierecks.Then two planar coils 3.1 . 3.2 arranged as right-angled triangles with an acute angle and the same area and geometry in a plane E1 so that the hypotenuses are opposite and the triangles are complementary to a quadrangle. The measuring direction X is then the direction of the Ankatheten, parallel to the longitudinal side of the quadrangle.

Über den beiden Spulen wird in geringem Abstand d1 der ebenfalls plane Läufer 2 aus einem elektrisch leitfähigem Material, beweglich in X und möglicherweise auch in Y, angebracht. Damit befindet der Läufer sich im elektromagnetischen Feld der Spulen und es entsteht im Moment des Abschaltens des Spulenstroms durch Induktion ein Wirbelstrom, der dem elektromagnetischem Feld der Spule Energie entzieht.About the two coils d1 is also the plane runner at a short distance 2 made of an electrically conductive material, movable in X and possibly also in Y. Thus, the rotor is in the electromagnetic field of the coils and it arises at the moment of switching off the coil current by induction, an eddy current that deprives the electromagnetic field of the coil energy.

Wie viel Energie dabei in Wirbelstrom umgesetzt wird, ist abhängig vom Abstand d1 eLn = eL·(1 – e-1/(w·d1)) (5)und der vom Läufer überdeckten Flächen a (12.1), b (12.2) der Spulen 3.1, 3.2. Der Faktor w ist abhängig von der Fläche der planaren Spulen und empirisch für den Arbeitsbereich zwischen ca. 1 mm und 5 mm zu ermitteln. Dabei ist diese überdeckte Fläche mit der Verschiebung des Läufers 2 in Richtung X linear veränderlich eL1 = eL·(1 – e-1/(w·d1))·a(x) (6)und wird am Kondensator 8.1 mit Gleichung (4) als Spannung U1, bzw. an Kondensator 8.2 (der Spule 3.2) als Spannung U2 mit U1 = U0·(1 – e-1/(w·d1))·a(x) (7) U2 = U0·(1 – e-1/(w·d1))·b(x) (8)messbar. Wegen der differentiellen Anordnung der Spulen bleibt die Summe der vom Läufer 2 abgedeckten Flächen a(x) (12.1) und b(x) (12.2) auch beim Verschieben in X konstant a(x) + b(x) = const (9) How much energy is converted into eddy current depends on the distance d1 e ln = e L · (1 - e -1 / (w · d1) ) (5) and the area covered by the runner a ( 12.1 ), b ( 12.2 ) of the coils 3.1 . 3.2 , The factor w depends on the area of the planar coils and can be determined empirically for the working range between approx. 1 mm and 5 mm. It is this covered area with the displacement of the rotor 2 in the direction X linearly variable e L1 = e L · (1 - e -1 / (w · d1) ) · A (x) (6) and gets on the capacitor 8.1 with equation (4) as voltage U 1 , or capacitor 8.2 (the coil 3.2 ) as voltage U 2 with U 1 = U 0 · (1 - e -1 / (w · d1) ) · A (x) (7) U 2 = U 0 · (1 - e -1 / (w · d1) ) · B (x) (8) measurable. Because of the differential arrangement of the coils remains the sum of the runner 2 covered areas a (x) ( 12.1 ) and b (x) ( 12.2 ) even when moving in X constant a (x) + b (x) = const (9)

Auf der Unterseite des Trägers 1 sind in einer zweiten Ebene E2 mit dem Abstand d zur Ebene E1 deckungsgleich zwei weitere, planare Dreieckspulen 3.3, 3.4 angebracht. Für sie gilt sinngemäß U3 = U0·(1 – e-1/(w·(d1+d)))·a(x) (10) U4 = U0·(1 – e(-1/(w·(d1+d)))·b(x) (11)und die Gleichungen 7, 8, 9, 10, 11 bilden ein vollständiges Gleichungssystem mit dem die Position des Läufers in Messrichtung X unabhängig von U0, w, d und dem Abstand d1 bestimmt werden kann.On the underside of the carrier 1 are in a second plane E2 with the distance d to the plane E1 congruent two other planar triangular coils 3.3 . 3.4 appropriate. For them applies mutatis mutandis U 3 = U 0 · (1 - e -1 / (w · (d1 + d)) ) · A (x) (10) U 4 = U 0 · (1 - e (-1 / (w · (d1 + d)) ) · B (x) (11) and the equations 7, 8, 9, 10, 11 form a complete system of equations with which the position of the rotor in the measuring direction X can be determined independently of U 0 , w, d and the distance d1.

Durch Einsetzen und umfangreiches Umformen bestimmt man die Lösung dieses Gleichungssystems mit a(x)/b(x) = (U2 – U1)/(U4 – U3) (12) By inserting and extensive reshaping one determines the solution of this system of equations a (x) / b (x) = (U 2 - U 1 ) / (U 4 - U 3 ) (12)

Mit der Normierung von const in Gleichung (9) auf 1 und Festlegen des Nullpunktes für den Punkt an dem die überdeckten Flächen 12.1 und 12.2 gleich sind a(x) = b(x) = 0,5 (13) ist die Lösung der erfindungsgemäßen Messaufgabe X = (U2 – U1)/(U4 – U3) (14)solange die Messung innerhalb der praktisch homogenen Messstrecke m erfolgt. Praktisch heißt dies, der Läufer 2 darf sich nicht über den Leiterbahnen der Spulenspitze oder der Katheten der Spule befinden oder hinausbewegen.With the normalization of const in Equation (9) to 1 and set the zero point for the point where the covered surfaces 12.1 and 12.2 are the same a (x) = b (x) = 0.5 (13) is the solution of the measuring task according to the invention X = (U 2 - U 1 ) / (U 4 - U 3 ) (14) as long as the measurement takes place within the virtually homogeneous measuring section m. Practically this means the runner 2 must not be above the tracks of the coil tip or the coils of the coil or move out.

Dabei wird auch offensichtlich, dass die Breite des Läufers 2 keine wesentliche Bedeutung hat, solange dieser innerhalb der Messstrecke m bleibt und dass der Läufer orthogonal zur Messrichtung in Y bewegt werden kann, ohne die Messung in X zu beeinträchtigen.It also becomes obvious that the width of the runner 2 has no essential meaning, as long as it remains within the measuring distance m and that the rotor can be moved orthogonal to the measuring direction in Y, without affecting the measurement in X.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensors ergeben sich aus der Anordnung von Kontaktbrücken zur Leiterbahnführung der Spulen gemäß 3, die es erlaubt, mit einem zweilagigen Träger 2 auszukommen. Dies ist wichtig für Träger aus Keramik oder Kunststoff.Further embodiments of the sensor according to the invention will become apparent from the arrangement of contact bridges for conductor track guidance of the coils according to 3 that allows it with a two-ply carrier 2 get along. This is important for carriers made of ceramic or plastic.

Daneben kann auch jede Ebene E1, E2 auf einer eigenen flexiblen Leiterplatte angeordnet sein, um die Anschlüsse 4 aus einem Bereich sehr hoher Temperatur ohne Lötstellen herauszuführen, bis ein für Elektronikteile geeignetes Temperaturniveau erreicht ist.In addition, each level E1, E2 can be arranged on its own flexible circuit board to the terminals 4 lead out of a range of very high temperature without solder joints until a suitable temperature level for electronic parts is reached.

Ebenso können die „Enden" des Trägers abgewinkelt werden, um die in der Applikation sichtbare Länge dem nutzbaren Messweg anzugleichen und die Baugröße zu verringern.As well can Angled the "ends" of the carrier to adjust the length visible in the application to the usable measuring path and to reduce the size.

Der Auftrag eines robusten Materials auf den Träger 1 dient dem mechanischen Schutz der Spulen und kann durch Umspritzen oder Verguss hergestellt werden.The order of a robust material on the carrier 1 serves for the mechanical protection of the coils and can be produced by overmolding or encapsulation.

Daneben bewirkt das Anbringen einer ferromagnetischen Schicht oder Folie an der Unterseite E2 oder den Seiten eine Abschirmung gegen elektrisch leitfähige Materialien in der Nähe des Sensors, etwa Gehäuseteile aus Aluminium.Besides causes the attachment of a ferromagnetic layer or foil at the bottom E2 or the sides a shield against electrical conductive Materials nearby of the sensor, about housing parts made of aluminium.

In sicherheitskritischen Anwendungen, die eine redundante Auslegung erfordern, kann die Sensoranordnung sich gegenüberliegend angeordnet werden, so dass ein Läufer dazwischen auf beide Spulensysteme wirkt. Die Auswertung in der Elektronik erfolgt ebenfalls getrennt und kann gegensinnig wirkende Ausgangssignale erzeugen.In safety-critical applications requiring a redundant design require the sensor array to be placed opposite each other, leaving a runner Intervene on both coil systems acts. The evaluation in the Electronics are also separated and can act in opposite directions Generate output signals.

Interessant ist es ebenso, die Spulenebene um X zu krümmen und auf einem Zylinder anzuordnen. Dann kann der Läufer 2 als Kolben 31 im Inneren des Zylinders angeordnet und seine Position gemessen werden.It is also interesting to bend the coil plane by X and to arrange it on a cylinder. Then the runner 2 as a piston 31 placed inside the cylinder and its position measured.

Oder der Läufer wirkt von Außen als Halbkreis oder Ring auf das Spulensystem und seine lineare Verschiebung kann berührungslos gemessen werden.Or the runner works from the outside as a semicircle or ring on the coil system and its linear displacement can be contactless be measured.

Bei Krümmung des Spulensystems um Y und Anbringen auf einem Zylinder, kann der Läufer rechteckig bleiben und seine Drehstellung um die X-Achse wird jetzt gemessen. Damit sind Drehstellungen bis +/– 135° messbar, z. B. die Stellung des Gasgriffs beim Motorrad.at curvature of the coil system by Y and mounting on a cylinder, the Runner rectangular remain and its rotational position about the X-axis is now measured. This rotational positions can be measured up to +/- 135 °, z. B. the position the throttle grip on the motorcycle.

Ein weiterer Anwendungsbereich erschließt sich, wenn das ebene Spulensystem in der Ebene auf einer Kreisbahn gekrümmt wird. Die Grundbeziehungen der Auswertung und Interpretation der Signale bleibt erhalten und der Läufer 2 muss sich jetzt auf dieser Kreisbahn bewegen. Dann wird die Drehstellung des Läufers 2 im Bereich von etwa +/– 135° messbar.Another area of application opens up when the flat coil system is curved in the plane on a circular path. The basic relationships of evaluation and interpretation of the signals are retained and the runner 2 now has to move on this circular path. Then the rotational position of the runner 2 measurable in the range of about +/- 135 °.

Diese Anordnung kann für sicherheitskritische Anwendungen ebenfalls doppelt ausgeführt und mit einem Läufer gesteuert werden. Die Sensorsystem liegen sich dann gegenüber und der Läufer befindet sich dazwischen.These Arrangement can for Safety-critical applications also carried out twice and with a runner to be controlled. The sensor system then face each other and the runner is in between.

Ebenfalls ist es in Analogie möglich, das Spulensystem mit rechteckigen Spulen auszustatten und die Dreiecksform auf den Läufer 2 zu übertragen. Beschaltung und Auswertung bleiben gleich.It is also possible by analogy to equip the coil system with rectangular coils and the triangular shape on the rotor 2 transferred to. Wiring and evaluation remain the same.

Insgesamt kann man sagen, dass die Messungen relativ niederohmig erfolgen und die Stabilität gegen Störeinflüsse sehr gut ist. So gut, dass selbst die Anwendung im elektromagnetischen Feld eines Elektromotors möglich ist.All in all It can be said that the measurements are relatively low-impedance and the stability against Disturbing influences very much good is. So good that even the application in electromagnetic Field of an electric motor possible is.

Claims (10)

Vorrichtung zum berührungslosen Messen der linearen Position X eines Läufers (2) über der Sensoranordnung (3) aus planaren Spulen und elektrisch leitend verbunden eine Auswerteeinheit 10, dadurch gekennzeichnet, dass A ein erstes Paar dreieckiger Spulen (3.1, 3.2) gleicher Fläche und Form in der Ebene E1 nebeneinander und gegenläufig angeordnet ein Viereck beschreibt und dass B ein zweites Paar dreieckiger Spulen (3.3, 3.4) gleicher Fläche und Form in einer zweiten Ebene E2 ebenso angeordnet ist und C die Ebenen E1 und E2 parallel zueinander sind und den Abstand d voneinander aufweisen und D die planare Spule (3.1) der Ebene E1 deckungsgleich über der Spule (3.3) der Ebene E2 und die beiden anderen Spulen (3.2, 3.4) ebenso deckungsgleich übereinander liegen und E die Messrichtung X parallel zu einer Seite des Vierecks festgelegt ist und F der Läufer (2) wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist oder ganz aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und G der Läufer (2) vorteilhaft als eine plane, viereckige Fläche parallel zu den Ebenen E1 und E2 ausgestaltet ist und seine Ausdehnung in Y größer als die Breite b der Spulenanordnung und in Messrichtung X wesentlich kleiner als die Lange 1 ist und zur Ebene E1 den Abstand d1 aufweist und H der Läufer (2) von der mechanischen Applikation (37) wenigstens in Richtung X bewegt wird und I das Spulensystem (3) mit der Auswerteelektronik (10) über elektrische Leiter (4) starr oder flexibel verbunden ist.Device for non-contact measurement of the linear position X of a runner ( 2 ) above the sensor array ( 3 ) of planar coils and electrically conductively connected to an evaluation unit 10 , characterized in that A is a first pair of triangular coils ( 3.1 . 3.2 ) same a plane and shape in the plane E1 side by side and in opposite directions a quadrilateral describes and that B a second pair of triangular coils ( 3.3 . 3.4 ) is also arranged in a second plane E2 and C the planes E1 and E2 are parallel to each other and the distance d from each other and D is the planar coil ( 3.1 ) of the plane E1 congruent over the coil ( 3.3 ) the plane E2 and the other two coils ( 3.2 . 3.4 ) are equally congruent and E the measuring direction X is set parallel to one side of the quadrilateral and F is the rotor ( 2 ) comprises at least one electrically conductive layer or consists entirely of an electrically conductive material and G the rotor ( 2 ) is advantageously designed as a flat, quadrangular surface parallel to the planes E1 and E2 and its extension in Y larger than the width b of the coil assembly and in the measuring direction X is substantially smaller than the length 1 is and the plane E1 has the distance d1 and H the runner ( 2 ) of the mechanical application ( 37 ) is moved at least in the direction X and I the coil system ( 3 ) with the evaluation electronics ( 10 ) via electrical conductors ( 4 ) is rigidly or flexibly connected. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass A die Spulen (3.1, 3.2) der Ebene E1 auf der Oberseite eines festen Trägers (1) und die Spulen (3.3, 3.4) der Ebene E2 auf der Unterseite dieses Trägers (1) angeordnet sind und B mit Kontaktbrücken (3.13, 3.23, 3.33, 3.43) in den Spitzen (35) der Spulendreiecke die innerste Windung über die anderen Windungen geführt wird und dann als äußerste Windung (3.12, 3.22, 3.32, 3.42) neben den anderen Windungen auf der gleichen Ebene zu den elektrischen Verbindungen (4) geführt wird oder C ein mehrlagiger Träger (1) mit mehreren Verbindungsebenen verwendet wird.Device according to claim 1, characterized in that A the coils ( 3.1 . 3.2 ) of the plane E1 on top of a solid support ( 1 ) and the coils ( 3.3 . 3.4 ) of the plane E2 on the underside of this carrier ( 1 ) are arranged and B with contact bridges ( 3.13 . 3.23 . 3:33 . 3:43 ) in the tips ( 35 ) of the coil triangles the innermost turn is guided over the other turns and then as outermost turn ( 3.12 . 3.22 . 3:32 . 3:42 ) next to the other turns on the same level to the electrical connections ( 4 ) or C is a multilayer carrier ( 1 ) is used with multiple connection levels. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass A der Träger (1) auch aus einem flexiblen Material sein kann und B für das Spulensystem (3) jeder Ebene E1 und E2 ein eigener Träger verwendet wird.Device according to claim 1 or 2, characterized in that A is the carrier ( 1 ) can also be made of a flexible material and B for the coil system ( 3 ) Each level E1 and E2 a separate carrier is used. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Trägers (1) mit den Spitzen (35) und Gegenkatheden (36) der Spulendreiecke (3) im rechten Winkel zu den Ebenen E1 und E2 abgewinkelt werden und so die Länge l des Trägers (1) reduzieren.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that areas of the carrier ( 1 ) with the tips ( 35 ) and counter cathedrals ( 36 ) of the coil triangles ( 3 ) are angled at right angles to the planes E1 and E2 and so the length l of the carrier ( 1 ) to reduce. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Spulen (3.3, 3.4) der Unterseite E2 abgewandt vom Läufer (2) oder der Außenseite E1 im abgewinkelten Bereich über den Spitzen (35) und Gegenkatheten (36) eine ferromagnetische Schicht (14) oder Folie angebracht wird.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the coils ( 3.3 . 3.4 ) of the bottom E2 facing away from the runner ( 2 ) or the outside E1 in the angled area above the tips ( 35 ) and counter catheters ( 36 ) a ferromagnetic layer ( 14 ) or film is attached. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass A das planare Spulensystem (3) um die Achse X oder Y gerollt wird und in der Folge die Ebene E1 die äußere Oberfläche eines Zylinders (30) und die Ebene E2 die innere bildet oder umgekehrt und B der Läufer (2) entsprechend als Kolben (31) oder Ring oder Teil eines Rings (32) ausgestaltet wird.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that A is the planar coil system ( 3 ) is rolled about the axis X or Y and subsequently the plane E1 the outer surface of a cylinder ( 30 ) and the plane E2 forms the inner or vice versa and B the runner ( 2 ) as a piston ( 31 ) or ring or part of a ring ( 32 ) is configured. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass A jede Spule (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) über elektrische Leiter (4.x1, 4.x2) mit je einer elektronischen Schaltung (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) verbunden ist und B jede Schaltung (19) wenigstens ein Widerstand (15) und ein Schaltelement (16) enthält, die zwischen einer Versorgungsspannung und Masse in Reihe geschaltet sind und C die Anode der Diode (17) mit dem Anschluss der Spule (3) verbunden ist, an dem der Strom in die Spule hinein fließt und D die Kathode der Diode (17) mit einem Kondensator (18) und weiteren elektronischen Komponenten verbunden ist und E die weitere Auswertung aller Schaltungen (19) in einem integrierten Schaltkreis (11), etwa einem ASIC, FPGA oder Mikrocontroller mit ADC erfolgt.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that A each coil ( 3.1 . 3.2 . 3.3 . 3.4 ) via electrical conductors ( 4.x1 . 4.x2 ) each with an electronic circuit ( 19.1 . 19.2 . 19.3 . 19.4 ) and B any circuit ( 19 ) at least one resistor ( 15 ) and a switching element ( 16 ) connected in series between a supply voltage and ground and C is the anode of the diode ( 17 ) with the connection of the coil ( 3 ), at which the current flows into the coil and D the cathode of the diode ( 17 ) with a capacitor ( 18 ) and other electronic components and E further evaluation of all circuits ( 19 ) in an integrated circuit ( 11 ), such as an ASIC, FPGA or microcontroller with ADC. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass A jede Spule (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) über elektrische Leiter (4.x1, 4.x2) mit je einer elektronischen Schaltung (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) verbunden ist und B jede Schaltung (10) wenigstens ein Widerstand (5) und ein Schaltelement (6) enthält, die zwischen einer Versorgungsspannung und Masse in Reihe geschaltet sind und C die Kathode der Diode (7) mit dem Anschluss der Spule (3) verbunden ist, an dem der Strom in die Spule hinein fließt und D die Anode der Diode (7) mit einem Kondensator (8) und weiteren elektronischen Komponenten verbunden ist und E die weitere Auswertung aller Schaltungen (10) in einem integrierten Schaltkreis (11), etwa einem ASIC, FPGA oder Mikrocontroller mit ADC erfolgt.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that A each coil ( 3.1 . 3.2 . 3.3 . 3.4 ) via electrical conductors ( 4.x1 . 4.x2 ) each with an electronic circuit ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ) and B any circuit ( 10 ) at least one resistor ( 5 ) and a switching element ( 6 ), which are connected in series between a supply voltage and ground and C is the cathode of the diode ( 7 ) with the connection of the coil ( 3 ) at which the current flows into the coil and D the anode of the diode ( 7 ) with a capacitor ( 8th ) and other electronic components and E further evaluation of all circuits ( 10 ) in an integrated circuit ( 11 ), such as an ASIC, FPGA or microcontroller with ADC. Vorrichtung nach wenigstem einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass A jede Spule (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) über elektrische Leiter (4.x1, 4.x2) mit je einer elektronischen Schaltung (20.1, 20.2, 20.3, 20.4) verbunden ist und B jede Schaltung (20) wenigstens ein Widerstand (25) und ein Schaltelement (26) und eine Spule (3) enthält, die zwischen einer Versorgungsspannung und Masse in Reihe geschaltet sind und C die Anode der Diode (27) mit dem Anschluss der Spule (3) verbunden ist, an dem der Strom aus der Spule austritt und D die Kathode der Diode (27) mit einem Kondensator (28) und weiteren elektronischen Komponenten verbunden ist und E die weitere Auswertung aller Schaltungen (20) in einem integrierten Schaltkreis (11), etwa einem ASIC, FPGA oder Mikrocontroller mit ADC erfolgt.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that A each coil ( 3.1 . 3.2 . 3.3 . 3.4 ) via electrical conductors ( 4.x1 . 4.x2 ) each with an electronic circuit ( 20.1 . 20.2 . 20.3 . 20.4 ) is connected and B every circuit ( 20 ) at least one resistor ( 25 ) and a switching element ( 26 ) and a coil ( 3 ) connected in series between a supply voltage and ground and C is the anode of the diode ( 27 ) with the connection of the coil ( 3 ) is connected, at which the current exits from the coil and D the cathode of the diode ( 27 ) with a capacitor ( 28 ) and other electronic components and E further evaluation of all circuits ( 20 ) in an integrated circuit ( 11 ), such as an ASIC, FPGA or microcontroller with ADC. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der vorbenannten elektronischen Schaltungsvarianten 10, 19, 20 zwischen Spule (3) und Diode (7, 17, oder 27) ein weiterer Kondensator angebracht werden kann.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in each of the aforementioned electronic circuit variants 10 . 19 . 20 between coil ( 3 ) and diode ( 7 . 17 , or 27 ) Another capacitor can be attached.
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