DE102009045460B3

DE102009045460B3 - Inductive proximity sensor, has evaluation device setting integration results in different areas of output signal or on same areas of output signals of oscillator circuits in relation to each other

Info

Publication number: DE102009045460B3
Application number: DE200910045460
Authority: DE
Inventors: Manuela Schmidt; Reinhard Droxler; Ernst Gass
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-10-08

Abstract

The sensor (10) has a pulse generation device (22) staying in effective connection with oscillator circuits (12). A zero crossing detector (34) detects zero crossings in an output signal of oscillator circuits. An integrator (40) partially integrates the output signal of the oscillator circuits. An integration area is controlled by a signal of the zero crossing detector. An evaluation device (38) sets integration results in different areas of the output signal or on same areas of output signals of the oscillator circuits in relation to each other. An independent claim is also included for a method for evaluation of analog output signals of an oscillator circuit of an inductive proximity sensor.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungssensor, umfassend mindestens einen Schwingkreis mit einer Spuleneinrichtung, welche durch einen Messgegenstand beeinflussbar ist.The The invention relates to an inductive proximity sensor comprising at least a resonant circuit with a coil means, which by a Measuring object can be influenced.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Auswertung von analogen Ausgangssignalen mindestens eines Schwingkreises eines induktiven Näherungssensors.The The invention further relates to a method for the evaluation of analog Output signals of at least one resonant circuit of an inductive Proximity sensor.

Aus der DE 35 46 245 A1 ist ein berührungsloser Näherungsschalter mit einem eine sprungförmige Anregung aufweisenden Schwingkreis und einer Auswerteschaltung bekannt, wobei die Auswerteschaltung von wenigstens einer Sprungantwort des Schwingkreises auf eine derartige Anregung zumindest eine für den zeitlichen Verlauf der abklingenden Schwingung kennzeichnende Größe erfasst.From the DE 35 46 245 A1 is a non-contact proximity switch with a jump-like excitation resonant circuit and an evaluation circuit known, wherein the evaluation circuit detects at least one step response of the resonant circuit to such excitation at least one characteristic of the time course of the decaying vibration magnitude.

Aus der FR 2 604 251 A1 ist ein induktiver Näherungssensor bekannt, welcher einen Impulsgenerator umfasst.From the FR 2 604 251 A1 an inductive proximity sensor is known which comprises a pulse generator.

Aus der EP 1 530 064 A1 ist ein Verfahren für die Detektion der Annäherung eines metallischen Materials durch einen Resonanzkreis bekannt, bei dem eine Antwort des Resonanzkreises auf einen Anregungspuls gemessen wird.From the EP 1 530 064 A1 A method is known for detecting the approach of a metallic material through a resonant circuit, in which a response of the resonant circuit to an excitation pulse is measured.

Aus der DE 37 33 944 A1 ist ein induktiver Näherungssensor mit einem durch Annäherung eines elektrisch leitenden Gegenstands bedämpfbaren Schwingkreis und mit einer Auswerteschaltung zur Ermittlung der Schwingungsdämpfung bekannt, wobei die Auswerteschaltung eine Zählschaltung beinhaltet, die die Anzahl der Schwingungen zählt, deren Amplitude einen vorwählbaren Wert überschreitet.From the DE 37 33 944 A1 is an inductive proximity sensor with an attenuated by approach of an electrically conductive object resonant circuit and an evaluation circuit for determining the vibration damping, wherein the evaluation circuit includes a counting circuit that counts the number of oscillations whose amplitude exceeds a preselected value.

Aus der US 5,065,093 ist ein induktiver Näherungssensor zur Detektion eines Objekts bekannt, welcher eine Referenzspule aufweist.From the US 5,065,093 an inductive proximity sensor for detecting an object is known, which has a reference coil.

Aus der DE 201 05 164 U1 ist ein induktiver Sicherheitssensor zur Überwachung des Zustands von Türen und Toren mit einer Sensoreinrichtung zur Sensierung eines Targets, die derart ausgelegt ist, dass sie nur bei einer Sensierung eines Targets aus einem vorgegebenen Material ein Signal abgibt und von einem ersten Konstantstrom auf einen anderen Konstantstrom umschaltet, bekannt.From the DE 201 05 164 U1 is an inductive safety sensor for monitoring the condition of doors and gates with a sensor device for sensing a target, which is designed so that it only emits a signal when a target of a given material is sensed and switches from a first constant current to another constant current , known.

Aus der DE 44 27 220 A1 ist ein magnetischer Näherungsdetektor mit einer Spule mit einem Kern aus weichmagnetischem Material, einer Ansteuer- und Auswerteschaltung mit einem Kondensator und einem Verstärker mit einem Detektor bekannt, wobei der Detektor aus einer Messwechselspannung am Ausgang des Verstärkers eine Größe bildet, deren Wert bei einer Annäherung eine möglichst starke Veränderung aufweist.From the DE 44 27 220 A1 a magnetic proximity detector with a coil with a core of soft magnetic material, a drive and evaluation circuit with a capacitor and an amplifier with a detector is known, wherein the detector of an AC measurement voltage at the output of the amplifier forms a size whose value in approaching a shows as much change as possible.

Aus der DE 36 15 652 A1 ist ein induktives Suchgerät zum Orten von elektrisch leitenden und/oder ferromagnetischen Körpern bekannt, mit einer Suchsondenanordnung bestehend aus einer und einer zweiten Suchwicklung mit einer jeweils an die erste und an die zweite Suchwicklung angeschlossenen ersten beziehungsweise zweiten Signalverarbeitungsanordnung, an deren Ausgang jeweils ein von dem zu ortenden Körper herrührendes erstes beziehungsweise zweites Signal erzeugt wird und mit einer an die Ausgänge der ersten und zweiten Signalverarbeitungsanordnung angeschlossenen Auswerteanordnung, in der eine Auswertung des Verhältnisses des ersten und zweiten Signals vorgenommen wird. Die erste und zweite Suchwicklung bilden miteinander im Wesentlichen eine gemeinsame Ebene; sie umfassen Flächen unterschiedlicher Größe und die zweite Suchwicklung befindet sich innerhalb der ersten Suchwicklung.From the DE 36 15 652 A1 an inductive search device for locating electrically conductive and / or ferromagnetic bodies is known, with a search probe arrangement consisting of one and a second search winding with a respectively connected to the first and the second search winding first and second signal processing arrangement, at the output in each case one of the is generated to ortenden body originating first or second signal and having a connected to the outputs of the first and second signal processing arrangement evaluation arrangement, in which an evaluation of the ratio of the first and second signal is made. The first and second search windings essentially form a common level with one another; they comprise areas of different sizes and the second search winding is located within the first search winding.

Aus der DE 2 119 507 ist ein Annäherungsdetektor mit einem schwingenden System geringer Eigendämpfung bekannt, dem durch die Annäherung eines Gegenstands Energie entziehbar ist, und mit einem Auswertsystem zur Erfassung der Schwingungsamplitude des Systems, wobei eine Anregeeinrichtung für das System, die diesem periodisch eine definierte Anfangsenergie zuführt, vorgesehen ist, und eine Zähleinrichtung vorgesehen ist, welche zur Erfassung der Anzahl der Schwingungsperioden in jedem Anregungsintervall, deren Amplituden zwischen zwei vorgegebenen Grenzwerten liegen, dient.From the DE 2 119 507 is an approach detector with a low self-oscillating oscillating system, which can be deprived of energy by the approach of an object, and with an evaluation system for detecting the oscillation amplitude of the system, wherein a system excitation means periodically supplying thereto a defined initial energy is provided; and a counter is provided which is for detecting the number of oscillation periods in each excitation interval whose amplitudes are between two predetermined limits.

Aus der US 5,187,723 ist eine Vorrichtung zur Detektion und zum Zählen von Metallobjekten bekannt, welche einen Sensor umfasst, der eine Mehrzahl von Untersensoren umfasst. Es ist ein elektronischer Sensorschaltkreis vorgesehen, welcher eine Mehrzahl von Pulsgeneratoren umfasst, wobei ein Pulsgenerator jeweils für einen Untersensor vorgesehen ist.From the US 5,187,723 For example, a device for detecting and counting metal objects is known which comprises a sensor comprising a plurality of sub-sensors. An electronic sensor circuit is provided, which comprises a plurality of pulse generators, wherein a pulse generator is provided in each case for a sub-sensor.

Aus der US 5,124,235 ist ein Zwei-Draht-Detektionssystem bekannt, welches einen Sensor umfasst, welcher Impedanzmittel aufweist.From the US 5,124,235 For example, a two-wire detection system is known that includes a sensor having impedance means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Näherungssensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher ein Abstandssignal mit hoher Temperaturunabhängigkeit bereitstellt.Of the Invention is based on the object, an inductive proximity sensor of the type mentioned above, which is a distance signal with high temperature independence provides.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten induktiven Näherungssensor erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Pulserzeugungseinrichtung vorgesehen ist, welche in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Schwingkreis steht und dem mindestens einen Schwingkreis Anregungsimpulse bereitstellt, eine Nulldurchgangsdetektionseinrichtung vorgesehen ist, durch welche in einem Ausgangssignal des mindestens einen Schwingkreises Nulldurchgänge detektierbar sind, eine Integratoreinrichtung vorgesehen ist, durch welche das Ausgangssignal des mindestens einen Schwingkreises mindestens bereichsweise integrierbar ist, wobei ein Integrationsbereich durch Signale der Nulldurchgangsdetektionseinrichtung gesteuert ist, und eine Auswertungseinrichtung vorgesehen ist, welche Integrationsergebnisse an unterschiedlichen Bereichen des Ausgangssignals oder an gleichen Bereichen von Ausgangssignalen unterschiedlicher Schwingkreise in Beziehung zueinander setzt.This object is achieved in the above-mentioned inductive proximity sensor according to the invention in that a pulse generating device is provided which is in operative connection with the at least one resonant circuit and the at least one resonant circuit provides excitation pulses, a zero crossing detection means is provided, through which zero crossings are detected in an output of the at least one resonant circuit, an integrator device is provided, through which the output of the at least one resonant circuit is at least partially integrated, wherein an integration region by signals of the zero crossing detection means is controlled, and an evaluation device is provided, which sets integration results in different areas of the output signal or at equal ranges of output signals of different resonant circuits in relation to each other.

Durch die Pulserzeugung wird der Schwingkreis zu einer Schwingung angeregt. Die Schwingung ist durch die Anwesenheit eines (metallischen) Messgegenstands eine gedämpfte Schwingung. Nach Anregung durch den Anregungspuls ist die bedämpfte Schwingung frei. Die Bedämpfung hängt ab von dem Abstand des Messgegenstands zu dem mindestens einen Schwingkreis. Die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung kann Nulldurchgänge in dem entsprechenden Schwingkreissignal bestimmen. Diese bestimmten Nulldurchgänge können als Integrationsgrenzen verwendet werden. Die Integrator einrichtung bestimmt Flächenintegrale an dem Ausgangssignal des mindestens einen Schwingkreises.By the generation of pulses, the resonant circuit is excited to a vibration. The vibration is due to the presence of a (metallic) measuring object a muted Vibration. After excitation by the excitation pulse is the damped oscillation free. The damping depends on the distance of the measurement object to the at least one resonant circuit. The zero-crossing detection device may detect zero crossings in the determine the corresponding resonant circuit signal. These particular zero crossings can be considered integration limits be used. The integrator device determines area integrals on the output signal of the at least one resonant circuit.

Wenn Integrationsergebnisse an unterschiedlichen Bereichen des Ausgangssignals oder an gleichen Bereichen von Ausgangssignalen unterschiedlicher Schwingkreise in Beziehung zueinander gesetzt werden und insbesondere der Quotient gebildet wird, dann lässt sich eine Temperaturkompensation erreichen. Es lässt sich ein Signal bilden, welches abhängig ist von dem Abstand des Messgegenstands zu dem mindestens einen Schwingkreis, wobei dieses Signal eine reduzierte Temperaturabhängigkeit (im Vergleich zu dem Ausgangssignal des mindestens einen Schwingkreises) hat und in guter Näherung temperaturunabhängig ist.If Integration results at different ranges of the output signal or at equal ranges of output signals different Resonance circuits are set in relation to each other and in particular the quotient is formed, then can be a temperature compensation to reach. It leaves form a signal which depends on the distance of the Measuring object to the at least one resonant circuit, this Signal a reduced temperature dependence (compared to the Output signal of the at least one resonant circuit) and has good temperature-independent approximation.

Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich dann die Auswirkung eines Temperaturgangs auf die Spuleneinrichtung des mindestens einen Schwingkreises zumindest reduzieren. Es ergibt sich auch eine größere Signaländerung bei größeren Schaltabständen als bei bekannten Auswerteverfahren.By the solution according to the invention can be then the effect of a temperature response on the coil means of the at least one resonant circuit at least reduce. It results also a larger signal change at larger switching distances than in known evaluation.

Es ist günstig, wenn eine Integration über mindestens eine Halbwelle des Ausgangssignals des mindestens einen Schwingkreises vorgesehen ist. Ein Flächenintegral über eine solche Halbwelle lässt sich auf einfache Weise ermitteln. Die Integrationsgrenzen lassen sich auf einfache Weise über durch die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung ermittelte Nulldurchgänge bestimmen.It is cheap, if an integration over at least a half-wave of the output signal of the at least one resonant circuit is provided. An area integral over a such half-wave can be determine in a simple way. The integration limits can be in a simple way over determine zero crossings determined by the zero crossing detection device.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Integration über mindestens eine negative Halbwelle des Ausgangssignals des mindestens einen Schwingkreises erfolgt. Negative Halbwellen sind sehr störsicher. Grundsätzlich sind aber auch positive Halbwellen oder nach Gleichrichtung negative und positive Halbwellen verwendbar.It has been considered favorable proven when integration over at least one negative half-wave of the output signal of at least a resonant circuit takes place. Negative half-waves are very immune to interference. in principle but are also positive half-waves or negative after rectification and positive half waves usable.

Es ist günstig, wenn eine Integration über die mindestens zweite Halbwelle nach Anregung erfolgt. Die Beeinflussung dieser Halbwelle aufgrund eines Anregungspulses ist dann minimiert.It is cheap, if an integration over the at least second half-wave takes place after excitation. The influence This half-wave due to an excitation pulse is then minimized.

Bei einer Ausführungsform, bei welcher eine einkanalige Auswertung erfolgt, ist ein Ausgangssignal vorhanden, wobei Integrale von unterschiedlichen Halbwellen dieses Ausgangssignals in Beziehung gesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein resultierendes Signal, welches eine reduzierte Temperaturabhängigkeit aufweist.at an embodiment, in which a single-channel evaluation takes place, is an output signal present, with integrals of different halfwaves this Output signal are related. This results a resulting signal, which has a reduced temperature dependence having.

Insbesondere erfolgt eine Inbeziehungsetzen des Integrals über die Halbwelle mit der Nummer n mit n größer 1 und des Integrals über die Halbwelle mit der Nummer m mit m größer n. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Temperaturabhängigkeit reduzieren.Especially the integral is taken over the halfwave with the number n with n greater than 1 and of the integral over the half-wave with the number m with m greater n. This can be on easy way the temperature dependence to reduce.

In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Integrale über die zweite Halbwelle und die Integrale über die siebte Halbwelle in Beziehung gesetzt werden und insbesondere ein Quotient gebildet wird. Insbesondere werden die Integrale über die negative zweite Halbwelle und die negative siebte Halbwelle in Beziehung zueinander gesetzt.In In practice, it has proved beneficial proved when the integrals over the second half wave and the integrals over the seventh half wave in Be set relationship and in particular a quotient formed becomes. In particular, the integrals become over the negative second half-wave and put the negative seventh half-wave in relation to each other.

Es ist auch möglich, dass beim Inbeziehungsetzen von Integralen über Halbwellen von Ausgangssignalen unterschiedlicher Schwingkreise ein Inbeziehungsetzen der Integrale von Halbwellen mit gleicher Reihenfolge erfolgt. Dadurch lässt sich, wenn die Schwingkreise gleich ausgebildet sind, eine Temperaturabhängigkeit zumindest reduzieren.It is possible, too, that when integrals are integrated over half-waves of output signals different resonant circuits, an integration of the integrals of half waves in the same order. This can be, if the resonant circuits are the same, a temperature dependence at least reduce.

Es ist insbesondere günstig, wenn ein Inbeziehungsetzen von Integralen über zweite Halbwellen erfolgt. Die Werte dieser Flächenintegrale sind relativ groß, so dass sich eine hohe Signalstärke ergibt und auch bei größeren Schaltabständen man eine größere Signaländerung erhält.It is particularly favorable when integrating integrals over second halfwaves. The values of these surface integrals are relatively large, so that a high signal strength results and even with larger switching distances man a larger signal change receives.

Insbesondere ist in diesem Fall das Inbeziehungsetzen eine Differenzbildung oder eine Quotientenbildung. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Temperaturabhängigkeit in dem entsprechenden Endsignal reduzieren.Especially In this case, the relationship is a difference or a quotient formation. This can be done easily the temperature dependence reduce in the corresponding end signal.

Günstig ist es, wenn ein Schalter zur Aktivierung der Integratoreinrichtung vorgesehen ist. Durch die Auswertungseinrichtung lässt sich dieser Schalter steuern. Es lassen sich dadurch definiert eine oder mehrere Halbwellen zur Flächenintegralbildung auswählen.Cheap is it, if a switch to activate the integrator device is provided. By the evaluation device can be control this switch. It can be defined by one or Select several half-waves for surface integral formation.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schalter mittels Signalen der Nulldurchgangsdetektionseinrichtung gesteuert ist. Dadurch lassen sich auf einfache Weise die Integrationsgrenzen auswählen. Die Vorgabe der Integrationsgrenzen erfolgt beispielsweise durch die Auswertungseinrichtung. Dort sind die entsprechenden Integrationsgrenzen, beispielsweise für die zweite negative Halbwelle und die siebte negative Halbwelle, vorgegeben.All It is particularly advantageous if the switch by means of signals the zero-crossing detection device is controlled. Leave it easily select the integration limits. The Specification of the integration limits is done for example by the Evaluation device. There are the corresponding integration limits, for example the second negative half wave and the seventh negative half wave, specified.

Günstigerweise ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche insbesondere in die Auswertungseinrichtung integriert sein kann, welche eine zeitliche Abfolge von Aktivierungssignalen für die Pulserzeugungseinrichtung, von Aktivierungssignalen der Integratoreinrichtung und Entladung der Integratoreinrichtung steuert. Dadurch lässt sich ein Messzyklus definiert durchführen.conveniently, a control device is provided, which in particular in the evaluation device can be integrated, which is a temporal Sequence of activation signals for the pulse generator, activation signals of the integrator device and discharge the integrator device controls. This allows defining a measuring cycle carry out.

Es ist ferner günstig, wenn die Steuerungseinrichtung eine zeitliche Abfolge einer Entladung des mindestens einen Schwingkreises steuert.It is also cheap if the control device is a chronological sequence of a discharge of the controls at least one resonant circuit.

Es ist ferner günstig, wenn die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung signalwirksam mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist und dieser Nulldurchgangsdetektionssignale bereitstellt. Auf Grundlage dieser Nulldurchgangsdetektionssignale wiederum lässt sich das Schalten der Integratoreinrichtung steuern.It is also cheap when the zero crossing detection means signal effective with the controller is connected and this provides zero-crossing detection signals. On the basis of these zero-crossing detection signals in turn can be control the switching of the integrator device.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine einkanalige Auswertung vorgesehen ist, genügt grundsätzlich ein einziger Schwingkreis.at an embodiment, in which a single-channel evaluation is provided, basically sufficient single resonant circuit.

Bei einer alternativen Ausführungsform, bei der eine zweikanalige Auswertung vorgesehen ist, sind ein erster Schwingkreis und ein zweiter Schwingkreis vorhanden. Es lassen sich dadurch Flächenintegrale eines Ausgangssignals des ersten Schwingkreises und eines Ausgangssignals des zweiten Schwingkreises miteinander vergleichen, um die Temperaturabhängigkeit insgesamt zu reduzieren.at an alternative embodiment, in which a two-channel evaluation is provided, are a first Oscillating circuit and a second resonant circuit available. It can be thereby surface integrals an output signal of the first resonant circuit and an output signal of the second resonant circuit compare to the temperature dependence to reduce overall.

In diesem Fall ist es günstig, wenn eine Schaltereinrichtung vorhanden ist, welche an die Pulserzeugungseinrichtung gekoppelt ist und durch welche schaltbar ist, ob der erste Schwingkreis oder der zweite Schwingkreis Anregungspulse erhält. Dadurch lässt sich zeitlich steuern, wann der erste Schwingkreis angeregt wird und der zweite Schwingkreis angeregt wird. Dadurch lässt sich wiederum die Integralauswertung an den entsprechenden Ausgangssignalen zeitlich entkoppelt durchführen.In In this case it is favorable if there is a switch device which is connected to the pulse generating device is coupled and by which is switchable, whether the first resonant circuit or the second resonant circuit receives excitation pulses. This can be done Timing control when the first resonant circuit is excited and the second resonant circuit is excited. This in turn allows the integral evaluation perform decoupled at the corresponding output signals.

Insbesondere sind zeitlich nacheinander dem ersten Schwingkreis und dem zweiten Schwingkreis Anregungspulse bereitgestellt. Dadurch lässt sich der schaltungstechnische Aufwand für die Auswertung gering halten.Especially are temporally successively the first resonant circuit and the second Oscillation circuit provided excitation pulses. This can be done keep the circuit complexity for the evaluation low.

Günstig ist es, wenn eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Integrationsergebnissen für die Ausgangssignale des ersten Schwingkreises und des zweiten Schwingkreises vorhanden ist. Diese Speichereinrichtung kann grundsätzlich in die Auswertungseinrichtung integriert sein oder sie kann direkt über diskrete Bauelemente ausgebildet sein.Cheap is if, a memory means for storing integration results for the output signals the first resonant circuit and the second resonant circuit present is. This memory device can in principle in the evaluation device be integrated or it can be formed directly through discrete components be.

Günstigerweise erfolgt ein Vergleich der Integrale über die zweite Halbwelle der Anregungssignale des ersten Schwingkreises und des zweiten Schwingkreises. Die zweite (negative) Halbwelle ist weitgehend störungsfrei und weist einen relativ hohen Wert auf.conveniently, a comparison of the integrals over the second half-wave of the Excitation signals of the first resonant circuit and the second resonant circuit. The second (negative) half-wave is largely trouble-free and has a relatively high value.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren bereitzustellen, bei welchem sich Abstandssignale erhalten lassen, die den Abstand des Messgegenstands charakterisieren und eine reduzierte Temperaturabhängigkeit aufweisen.Further The invention is based on the object, an aforementioned To provide a method in which distance signals can be obtained, which characterize the distance of the measurement object and a reduced temperature dependence exhibit.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Schwingkreis durch mindestens einen Anregungspuls angeregt wird, in dem Ausgangssignal des mindestens einen Schwingkreises Nulldurchgänge detektiert werden, eine Integration über mindestens eine Halbwelle des Ausgangssignals durchgeführt wird und die Integrale über unterschiedliche Halbwellen des gleichen Ausgangssignals oder zeitlich gleich angeordnete Halbwellen von Ausgangssignalen unterschiedlicher Schwingkreise in Beziehung gesetzt werden.These The object is achieved according to the invention in the method mentioned solved that the at least one resonant circuit by at least one excitation pulse is excited, in the output signal of the at least one resonant circuit Zero crossings be detected, an integration over at least one half-wave of the output signal becomes and the integrals over different half-waves of the same output signal or in time equally arranged half-waves of output signals of different Resonance circuits are related.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen induktiven Näherungssensor erläuterten Vorteile auf.The inventive method has the already in connection with the inductive according to the invention Proximity sensor explained Advantages.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem induktiven Näherungssensor erläutert.Further advantageous embodiments have also already been related with the inductive proximity sensor explained.

Insbesondere wird das Integral über mindestens die zweite Halbwelle des Ausgangssignals gebildet. Dadurch ist die Störung durch den Anregungspuls in der Schwingung minimiert.Especially becomes the integral over formed at least the second half-wave of the output signal. Thereby is the disorder minimized by the excitation pulse in the oscillation.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das Integral über mindestens eine negative Halbwelle gebildet wird. Negative Halbwellen sind sehr störsicher.It has proved to be advantageous if the integral ge at least one negative half wave is formed. Negative half-waves are very immune to interference.

Bei einer Ausführungsform werden in einem Ausgangssignal die Integrale von Halbwellen mit der Nummerierung n und m mit m größer n durch Quotientenbildung in Beziehung gesetzt. Es hat sich gezeigt, dass man dadurch ein Endsignal erhält, welches eine starke Reduktion in der Temperaturabhängigkeit aufweist und den Abstand des Messgegenstands charakterisiert.at an embodiment become in an output signal the integrals of half-waves with the numbering n and m with m greater n by quotient formation related. It has been shown that by doing so Receives final signal, which is a strong reduction in temperature dependence and characterizes the distance of the measurement object.

Es hat sich als insbesondere günstig erwiesen, wenn Integrale über die zweite Halbwelle und die siebte Halbwelle gebildet werden und der Quotient der Integrale gebildet wird. Dieser Quotient ist das entsprechende Endsignal. Die Halbwellen sind dabei insbesondere negative Halbwellen.It has proven to be particularly favorable proved when integrals over the second half wave and the seventh half wave are formed and the quotient of the integrals is formed. This quotient is that corresponding end signal. The half-waves are in particular negative half waves.

Es ist auch möglich, dass ein erster Schwingkreis und ein zweiter Schwingkreis angeregt werden und Integrale über Halbwellen von Ausgangssignalen des ersten Schwingkreises und des zweiten Schwingkreises gebildet werden und Integrale über Halbwellen mit gleicher Nummerierung durch Differenzbildung oder Quotientenbildung in Beziehung gesetzt werden. Wenn der erste Schwingkreis und der zweite Schwingkreis identisch ausgebildet sind, dann lässt sich dadurch die Temperaturabhängigkeit stark reduzieren.It is possible, too, that a first resonant circuit and a second resonant circuit excited become and integrals about Half-waves of output signals of the first resonant circuit and the second resonant circuit are formed and integrals over half-waves with the same numbering by subtraction or quotient formation be related. If the first resonant circuit and the second resonant circuit are identical, then can be thereby the temperature dependency strong to reduce.

Es ist schaltungstechnisch günstig, wenn der erste Schwingkreis und der zweite Schwingkreis zeitlich versetzt angeregt werden. Dadurch lässt sich eine zweikanalige Auswertung durchführen. Dann sind insbesondere keine Demultiplexer und dergleichen notwendig.It is favorable in terms of circuitry, when the first resonant circuit and the second resonant circuit in time be stimulated. This allows a two-channel Perform evaluation. Then, in particular, no demultiplexers and the like are necessary.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass Integrationsergebnisse für den ersten Schwingkreis und den zweiten Schwingkreis zwischengespeichert werden, um ein Inbeziehungsetzen zu ermöglichen.It can be provided that integration results for the first Be cached oscillating circuit and the second resonant circuit, in order to enable a relationship.

Insbesondere werden die Integrale über die zweite Halbwelle und insbesondere die negative zweite Halbwelle verglichen. Dadurch ergibt sich eine hohe Signalstärke.Especially become the integrals over the second half-wave and in particular the negative second half-wave compared. This results in a high signal strength.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings of the closer explanation the invention. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Näherungssensors; 1 a schematic representation of a first embodiment of a proximity sensor according to the invention;

2 eine schematische Darstellung der Abfolge von Pulssignalen beim Betrieb des Näherungssensors gemäß 1; 2 a schematic representation of the sequence of pulse signals during operation of the proximity sensor according to 1 ;

3 eine Darstellung eines Ausgangssignals eines Schwingkreises des Näherungssensors gemäß 1 bei Annäherung eines (metallischen) Messgegenstands; 3 a representation of an output signal of a resonant circuit of the proximity sensor according to 1 approaching a (metallic) object of measurement;

4 der Vergleich eines Verhältnisses von Integralen über eine zweite Halbwelle und eine siebte Halbwelle (siehe 3) bei unterschiedlichen Abständen s eines Messgegenstands (siehe 1); 4 the comparison of a ratio of integrals over a second half-wave and a seventh half-wave (see 3 ) at different distances s of a measurement object (see 1 );

5 ein Ausführungsbeispiel eines Schwingkreises in Ersatzschaltbilddarstellung; 5 an embodiment of a resonant circuit in equivalent circuit diagram representation;

6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen induktiven Näherungssensors; und 6 a schematic representation of a second embodiment of an inductive proximity sensor according to the invention; and

7 schematisch den Signalverlauf eines Ausgangssignals eines ersten Schwingkreises und eines zweiten Schwingkreises bei dem induktiven Näherungssensor gemäß 6 bei Annäherung eines Messgegenstands. 7 schematically the waveform of an output signal of a first resonant circuit and a second resonant circuit in the inductive proximity sensor according to 6 when approaching a measurement object.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen induktiven Näherungssensors, welches in 1 schematisch gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen Schwingkreis 12. Dieser Schwingkreis 12 hat eine Spuleneinrichtung 14 aus einer oder mehreren Induktivitäten. Ferner umfasst der Schwingkreis 12 (mindestens) einen Kondensator 16.A first embodiment of an inductive proximity sensor according to the invention, which in 1 shown schematically and there with 10 is designated comprises a resonant circuit 12 , This resonant circuit 12 has a coil device 14 from one or more inductors. Furthermore, the resonant circuit comprises 12 (at least) one capacitor 16 ,

In 5 ist der Schwingkreis 12 in einem Ersatzschaltbild 12' dargestellt. Der Schwingkreis 12' im Ersatzschaltbild weist eine Induktivität L, einen Ersatzwiderstand R_S und eine Kapazität C auf. Die Kapazität C ist parallel geschaltet zu einer Serienschaltung der Induktivität L und des Ersatzwiderstands R_S.In 5 is the resonant circuit 12 in an equivalent circuit diagram 12 ' shown. The resonant circuit 12 ' in the equivalent circuit diagram has an inductance L, an equivalent resistance R _S and a capacitance C. The capacitance C is connected in parallel with a series connection of the inductance L and the equivalent resistance R _S.

Der Schwingkreis 12 bzw. 12' hat ein Ausgangssignal u(t), welches abhängig ist von einem Abstand eines (metallischen) Messgegenstands 18 (1) zu dem Schwingkreis 12. Das Ausgangssignal u(t) ist insbesondere ein Spannungssignal.The resonant circuit 12 respectively. 12 ' has an output signal u (t), which depends on a distance of a (metallic) measurement object 18 ( 1 ) to the resonant circuit 12 , The output signal u (t) is in particular a voltage signal.

Die elektronischen Elemente des induktiven Näherungssensors 10, welche untenstehend noch näher beschrieben werden, sind in einem Gehäuse angeordnet, welches in 1 durch das Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Über das Gehäuse 20 ist der induktive Näherungssensor 10 als Ganzes positionierbar. Der Messgegenstand 18 ist nicht Teil des induktiven Näherungssensors 10 und liegt außerhalb des Gehäuses 20.The electronic elements of the inductive proximity sensor 10 , which will be described in more detail below, are arranged in a housing, which in 1 by the reference numeral 20 is indicated. About the case 20 is the inductive proximity sensor 10 positionable as a whole. The measurement object 18 is not part of the inductive proximity sensor 10 and is outside the case 20 ,

An den Schwingkreis 12 ist eine Pulserzeugungseinrichtung 22 gekoppelt. Diese Pulserzeugungseinrichtung 22 stellt dem Schwingkreis 12 in zeitlicher Abfolge Anregungspulse 24 zur Anregung des Schwingkreises 12 bereit. Die Anregungspulse 24 lassen sich in den Schwingkreis 12 zu dessen Anregung einleiten.To the resonant circuit 12 is a pulse generator 22 coupled. This pulse generating device 22 represents the resonant circuit 12 in sequence, excitation pulses 24 for excitation of the resonant circuit 12 ready. The excitation pulses 24 can be in the resonant circuit 12 to initiate it.

Die Anregungspulse 24 regen den Schwingkreis 12 zu einer gedämpften Schwingung an, wobei die Bedämpfung abhängig ist von dem Abstand s des metallischen Messgegenstands 18 zu dem Schwingkreis 12. Eine Periodendauer der Anregungspulse 24 ist sehr viel größer als eine Periodendauer einer Schwingung des Schwingkreises 12. Nach Anregung der Schwingung soll diese durch die Anregungspulse 24 nicht mehr gestört werden und ”frei” sein. Damit ist die Frequenz der Anregungspulse deutlich kleiner als die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises 12.The excitation pulses 24 rain the resonant circuit 12 to a damped oscillation, wherein the damping depends on the distance s of the metallic object to be measured 18 to the resonant circuit 12 , A period of the excitation pulses 24 is much larger than a period of a vibration of the resonant circuit 12 , After excitation of the oscillation, this is due to the excitation pulses 24 no longer be disturbed and be "free". Thus, the frequency of the excitation pulses is significantly smaller than the oscillation frequency of the resonant circuit 12 ,

Eine Breite eines Anregungspulses 24 ist deutlich kleiner als die Periodendauer einer Schwingung des Schwingkreises 12. Dadurch wird die bedampfte ”freie Schwingung” des Schwingkreises 12 nach Anregung minimal beeinflusst.A width of an excitation pulse 24 is significantly smaller than the period of a vibration of the resonant circuit 12 , This is the vaporized "free vibration" of the resonant circuit 12 minimally affected after stimulation.

Optional ist ein Schalter 26 vorgesehen. Über den Schalter 26 lässt sich gesteuert der Schwingkreis 12 entladen. Dadurch kann die Periodendauer der Anregungspulse 24 verringert werden.Optional is a switch 26 intended. About the switch 26 can be controlled the resonant circuit 12 discharged. As a result, the period duration of the excitation pulses 24 be reduced.

An den Schwingkreis 12 ist ein hochohmiger Abgriff 28 mit einem optionalen Verstärker 30 gekoppelt, über den sich das Ausgangssignal u des Schwingkreises 12 abgreifen und gegebenenfalls verstärken lässt.To the resonant circuit 12 is a high-impedance tap 28 with an optional amplifier 30 coupled, via which the output signal u of the resonant circuit 12 pick up and, if necessary, reinforce it.

Bei Anwesenheit eines Messgegenstands 18 in der Art, dass der Schwingkreis 12 beeinflusst wird, ist das (gegebenenfalls verstärkte) Ausgangssignal des Schwingkreises 12 eine abklingende Sinusschwingung 32 (siehe 3). Es ist an den Abgriff 28 und gegebenenfalls den Verstärker 30 eine Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 gekoppelt, über welche sich Nulldurchgänge 36a, 36b usw. des Ausgangssignals des Schwingkreises 12 (gegebenenfalls nach Verstärkung) detektieren lassen.In the presence of a measurement object 18 in the way that the resonant circuit 12 is influenced, is the (possibly amplified) output of the resonant circuit 12 a decaying sine wave 32 (please refer 3 ). It's at the tap 28 and optionally the amplifier 30 a zero-crossing detection device 34 coupled across which zero crossings 36a . 36b etc. of the output signal of the resonant circuit 12 (if necessary after amplification) can be detected.

Entsprechende Nulldurchgangdetektionssignale gibt die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 an eine Auswertungseinrichtung 38 weiter, welche dazu signalwirksam mit der Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 verbunden ist.Corresponding zero crossing detection signals are provided by the zero crossing detection means 34 to an evaluation device 38 which, in addition signals effective with the zero crossing detection device 34 connected is.

Der induktive Näherungssensor 10 umfasst ferner eine als Ganzes mit 40 bezeichnete Integratoreinrichtung. Durch diese lassen sich Bereiche in dem Signal 32 integrieren.The inductive proximity sensor 10 also includes one as a whole 40 designated integrator device. These can be areas in the signal 32 integrate.

Die Integratoreinrichtung 40 ist signalwirksam mit dem Abgriff 28 und gegebenenfalls dem Verstärker 30 über einen Schalter 42 verbunden. Der Schalter 42 ist dabei durch die Auswertungseinrichtung 38 angesteuert. Dadurch lassen sich die Bereiche in dem Schwingungssignal 32, über welche zu integrieren ist, gezielt steuern.The integrator device 40 is signal effective with the tap 28 and optionally the amplifier 30 via a switch 42 connected. The desk 42 is there by the evaluation device 38 driven. This allows the areas in the vibration signal 32 , which is to be integrated, targeted control.

Der Integratoreinrichtung 40 ist ein Schalter 43 zugeordnet, über welchen sich die Integratoreinrichtung 40 entladen lässt. Der Schalter 43 ist über die Auswertungseinrichtung 38 steuerbar.The integrator device 40 is a switch 43 assigned, over which the integrator device 40 unloads. The desk 43 is via the evaluation device 38 controllable.

Die Auswertungseinrichtung 38 umfasst eine Steuerungseinrichtung, durch welche die einzelnen Elemente des induktiven Näherungssensors 10 wie unten beschrieben in einer zeitlich vorgegebenen Reihenfolge angesteuert werden.The evaluation device 38 comprises a control device, by which the individual elements of the inductive proximity sensor 10 as described below are driven in a timed order.

Dazu umfasst die Steuerungseinrichtung, welche insbesondere in die Auswertungseinrichtung 38 integriert ist, eine Schwingkreis-Einheit 44. Diese steuert die Pulserzeugungseinrichtung 22 mit einem entsprechenden Signal an, welche zur Erzeugung von Pulsen 24 führt, die den Schwingkreis anregen. Dies ist in 2 mit P angedeutet.For this purpose, the control device, which in particular in the evaluation device 38 is integrated, a resonant circuit unit 44 , This controls the pulse generating device 22 with a corresponding signal which is used to generate pulses 24 leads, which stimulate the resonant circuit. This is in 2 indicated by P.

Ferner wird der Schalter 26 derart angesteuert, dass er eine Entladung des Schwingkreises 12 ermöglicht.Further, the switch 26 controlled so that it is a discharge of the resonant circuit 12 allows.

Die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 prüft ständig, ob an dem Ausgangssignal u(t) (gedämpfte Schwingung) Nulldurchgänge vorliegen. Dies ist in 2 mit N angedeutet.The zero-crossing detection device 34 constantly checks whether there are zero crossings at the output signal u (t) (damped oscillation). This is in 2 indicated by N.

Die Auswertungseinrichtung 38 umfasst ferner eine Integrator-Einheit 46. Diese steuert den Schalter 42 an und schließt diesen, wenn eine Integration durchzuführen ist, und zwar über einen Bereich, welcher vorgegeben ist und über die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 detektiert wird. Mit einem Signal I (1 und 2) ist der Schalter 42 angesteuert.The evaluation device 38 further comprises an integrator unit 46 , This controls the switch 42 and closes it, if an integration is to be performed, over a range which is predetermined and via the zero-crossing detection device 34 is detected. With a signal I ( 1 and 2 ) is the switch 42 driven.

Ferner steuert die Integrator-Einheit 46 der Auswertungseinrichtung 38 den Schalter 43 an (Signal D₂). Wenn eine Integration durchgeführt werden soll, dann ist der Schalter 43 offen. Nach Durchführung der Integration wird er geschlossen, damit eine Entladung durchgeführt werden kann.Further, the integrator unit controls 46 the evaluation device 38 the switch 43 on (signal D ₂ ). If integration is to be done then the switch is 43 open. After the integration has been completed, it is closed so that a discharge can be carried out.

Ferner weist die Auswertungseinrichtung 38 eine Auswertungseinheit 48 auf, an welcher die eigentliche Auswertung stattfindet. Durch die Auswertungseinheit 48 werden bestimmte Integrale, wie unten noch näher erläutert wird, in Beziehung gesetzt und insbesondere wird ein Verhältnis gebildet. Dieses Verhältnis ist ein Maß für den Abstand s.Furthermore, the evaluation device 38 an evaluation unit 48 on, on which the actual evaluation takes place. Through the evaluation unit 48 Certain integrals are related, as explained in more detail below, and in particular a relationship is formed. This ratio is a measure of the distance s.

Wie in 3 gezeigt, entsteht durch Anregung des Schwingkreises 12 eine freie gedämpfte Schwingung, wobei die Bedämpfung abhängig ist von dem Abstand s des Messgegenstands 18 zu dem Schwingkreis 12. Durch die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 34 lassen sich Nulldurchgänge 50a, 50b usw. detektieren.As in 3 shown, created by excitation of the resonant circuit 12 a free damped oscillation, wherein the damping depends on the distance s of the measurement object 18 to the resonant circuit 12 , Through the zero-crossing detection device 34 let zero crossings 50a . 50b etc. detect.

Durch die Integratoreinrichtung 40 lassen sich Integrale

bilden.By the integrator device 40 can be integrals

form.

Die Zeiten t₁ und t₂ werden vorgegeben, wobei diese durch detektierte Nulldurchgänge 50a, 50b usw. über die Auswertungseinrichtung 38 vorgegeben werden.The times t ₁ and t ₂ are specified, whereby these are detected by zero crossings 50a . 50b etc. via the evaluation device 38 be specified.

Zur Auswertung ist es insbesondere vorgesehen, dass Integrale über negative Halbwellen zwischen benachbarten Nulldurchgängen gebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Integral A_–2 über eine zweite negative Halbwelle 52 und A_–7, über eine siebte negative Halbwelle 54 gebildet. Die Nummerierung der negativen Halbwellen bezieht sich dabei auf den Start nach dem Anregungsimpuls.For evaluation, it is provided in particular that integrals are formed via negative half-waves between adjacent zero crossings. In a preferred embodiment, the integral A _-2 becomes over a second negative half cycle 52 and A _-7 , over a seventh negative half wave 54 educated. The numbering of the negative half-waves refers to the start after the excitation pulse.

Es wird dann das Verhältnis A_–2/A_–7 gebildet.The ratio A _-2 / A- ₇ is then formed.

Dieses Verhältnis A_–2 zu A_–7 ist für verschiedene Abstände s des Messgegenstands 18 in 4 für unterschiedliche Temperaturen gezeigt. Man erkennt, dass die Temperaturabhängigkeit dieses Verhältnisses relativ gering ist. Das Verhältnis A_–2 zu A_–7 ist dadurch in guter Näherung temperaturkompensiert.This ratio A _-2 to A- ₇ is for different distances s of the measurement object 18 in 4 shown for different temperatures. It can be seen that the temperature dependence of this ratio is relatively low. The ratio A _-2 to A _-7 is thus temperature compensated to a good approximation.

Es ist grundsätzlich möglich, dass auch Verhältnisse über Integrale von anderen negativen Halbwellen genommen werden, wobei sich in der Praxis das genannte Verhältnis A_–2 zu A_–7 als am Günstigsten erwiesen hat. Es wird bevorzugterweise ein Verhältnis von A_–n verwendet, wobei n größer 1 ist. Dadurch ist die Beeinflussung durch den Anregungspuls minimiert. Andererseits sollte n so klein wie möglich sein, um einen großen Integralwert zu erhalten. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn n gleich 2 ist. Für das andere Integral A_–m mit m größer n sollte ein genügender Abstand zu n vorliegen, wobei andererseits m aufgrund des Abklingens der Schwingung nicht zu groß sein sollte. Wie oben erwähnt hat sich hier m gleich 7 als vorteilhaft erwiesen.It is in principle possible for ratios over integrals also to be taken from other negative half-waves, whereby in practice the said ratio A _-2 to A- ₇ has proven to be the most favorable. It is preferable to use a ratio of A- _n , where n is greater than one. As a result, the influence of the excitation pulse is minimized. On the other hand, n should be as small as possible to obtain a large integral value. It is therefore advantageous if n is equal to 2. For the other integral A _-m with m greater than n there should be a sufficient distance to n, but on the other hand m should not be too large due to the decay of the oscillation. As mentioned above, here m equal to 7 has proved to be advantageous.

Durch die Messung von Flächenintegralen A_–n und A_–m über negative Halbwellen und Quotientenbildung lässt sich in guter Näherung die Temperaturabhängigkeit kompensieren. Es ergibt sich ein Signal, welches eine hohe Temperaturstabilität aufweist. Die Temperatur mittelt sich bei der Verhältnisbildung gewissermaßen aus.By measuring surface integrals A _-n and A _-m via negative half-waves and quotient formation, the temperature dependence can be compensated to a good approximation. This results in a signal which has a high temperature stability. The temperature averages out in the ratio formation.

Bei dem induktiven Näherungssensor 10 erfolgt eine Einkanalauswertung. An dem Signal u(t) werden die entsprechenden Flächenintegrale berechnet und in Verhältnis gesetzt und das entsprechende Verhältnissignal ist ein Maß für den Abstand s.In the inductive proximity sensor 10 a single channel evaluation takes place. On the signal u (t) the corresponding surface integrals are calculated and set in relation and the corresponding ratio signal is a measure of the distance s.

Negative Halbwellen werden dabei ausgewählt, weil sie sehr störsicher sind. Grundsätzlich ist auch die Verwendung von positiven Halbwellen möglich. Es ist auch möglich, durch Gleichrichtung des Signals u(t) negative und positive Halbwellen für die Integralbildung zu verwenden.negative Halfwaves are selected because they are very interference-free are. in principle is also the use of positive half-waves possible. It is possible, too, by rectifying the signal u (t) negative and positive half waves for the To use integral formation.

Bei größeren Schaltabständen s ergibt sich eine größere Signaländerung als bei bisher bekannten Auswerteverfahren.at larger switching distances s results a larger signal change as in previously known evaluation.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines induktiven Näherungssensors, welches in 6 schematisch gezeigt und dort mit 56 bezeichnet ist, umfasst einen ersten Schwingkreis 58 und einen zweiten Schwingkreis 60. Der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 sind grundsätzlich so ausgebildet wie oben anhand des Schwingkreises 12 beschrieben.A second embodiment of an inductive proximity sensor, which in 6 shown schematically and there with 56 is designated comprises a first resonant circuit 58 and a second resonant circuit 60 , The first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 are basically designed as above based on the resonant circuit 12 described.

Der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 sind grundsätzlich identisch ausgebildet, so dass sie dieselbe Temperaturbeeinflussbarkeit aufweisen.The first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 are basically identical, so that they have the same temperature influenceability.

Der erste Schwingkreis 58 stellt den eigentlichen Messschwingkreis dar und der zweite Schwingkreis 60 ist ein Referenzschwingkreis.The first resonant circuit 58 represents the actual resonant circuit and the second resonant circuit 60 is a reference resonant circuit.

Bei der Anwendung des induktiven Näherungssensors 56 wird ein Messgegenstand 18 in einem Abstand s zu dem ersten Schwingkreis 58 positioniert. Dieser Abstand s bestimmt, wie ein Ausgangssignal u₁(t) des ersten Schwingkreises 58 verläuft; durch den metallischen Messgegenstand 18 wird der erste Schwingkreis 58 bedampft.When using the inductive proximity sensor 56 becomes a measuring object 18 at a distance s to the first resonant circuit 58 positioned. This distance s determines how an output signal u ₁ (t) of the first resonant circuit 58 runs; through the metallic object of measurement 18 becomes the first resonant circuit 58 steamed.

Der zweite Schwingkreis 60 weist einen größeren Abstand zu dem Messgegenstand 18 auf. Er liefert ein Ausgangssignal u₂(t). Dem zweiten Schwingkreis 60 kann dazu eine definierte Vorbedämpfung 62 zugeordnet sein.The second resonant circuit 60 has a greater distance to the measurement object 18 on. It provides an output u ₂ (t). The second resonant circuit 60 can do this with a defined pre-damping 62 be assigned.

Es ist wiederum eine Pulserzeugungseinrichtung 64 vorgesehen, welche über parallel angeordnet Schalter 66 und 68 an den ersten Schwingkreis 58 (über den Schalter 66) bzw. den zweiten Schwingkreis 60 (über den Schalter 68) gekoppelt ist. Wenn die Pulserzeugungseinrichtung 64 Anregungspulse abgibt, dann kann über die Schalter 66 und 68 gesteuert werden, welcher Schwingkreis, nämlich der erste Schwingkreis 58 oder der zweite Schwingkreis 60, angeregt wird.It is again a pulse generator 64 provided which switches arranged in parallel 66 and 68 to the first resonant circuit 58 (over the switch 66 ) or the second resonant circuit 60 (over the switch 68 ) is coupled. When the pulse generator 64 Emits excitation pulses, then can via the switch 66 and 68 be controlled, which resonant circuit, namely the first resonant circuit 58 or the second resonant circuit 60 , is stimulated.

Der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 weisen einen gemeinsamen Abgriffpunkt 70 auf, an dem das Signal u₁ oder u₂, abhängig von der Stellung des Schalters 66 und des Schalters 68, abgreifbar ist. Diesem Abgriffpunkt 70 ist optional ein Verstärker 72 nachgeschaltet. An den Verstärker wiederum ist eine Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 74 gekoppelt.The first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 have a common tap point 70 on which the signal u ₁ or u ₂ , depending on the position of the switch 66 and the switch 68 , can be tapped. This tapping point 70 is optional an amplifier 72 downstream. In turn, to the amplifier is a zero crossing detection device 74 coupled.

An den Verstärker 72 ist ebenfalls ein Schalter 76 gekoppelt, welchem ein Integrator 78 folgt. Durch die Stellung des Schalters 76 ist steuerbar, ob der Integrator einen Integrationsvorgang durchführt oder abgekoppelt ist. Über die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 74 wiederum sind die Integrationsgrenzen steuerbar.To the amplifier 72 is also a switch 76 coupled to which an integrator 78 follows. By the position of the switch 76 is controllable, whether the integrator performs an integration process or is disconnected. About the zero-crossing detection device 74 In turn, the limits of integration are controllable.

Dem Integrator 78 ist ein Schalter 80 zu dessen Entladung zugeordnet.The integrator 78 is a switch 80 assigned to its discharge.

Auf den Integrator folgt eine Speichereinrichtung 82 mit einem ersten Speicher 84 und einem zweiten Speicher 86. Dem ersten Speicher 84 ist ein erster Schalter 88 zugeordnet und dem zweiten Speicher 86 ist ein zweiter Schalter 90 zugeordnet. Der erste Speicher 84 mit seinem ersten Schalter 88 dient zur Speicherung von Integrationsergebnissen an dem Signal u₁ des ersten Schwingkreises 58. Der zweite Speicher 86 dient zur Speicherung von Integrationsergebnissen an dem Signal u₂ des zweiten Schwingkreises 60.The integrator is followed by a memory device 82 with a first memory 84 and a second memory 86 , The first memory 84 is a first switch 88 assigned and the second memory 86 is a second switch 90 assigned. The first store 84 with his first switch 88 serves to store integration results on the signal u _{1 of} the first resonant circuit 58 , The second memory 86 serves to store integration results on the signal u _{2 of} the second resonant circuit 60 ,

Es ist eine Auswertungseinrichtung 92 vorgesehen. Diese kann die in dem ersten Speicher 84 und dem zweiten Speicher 86 gespeicherten Integrationsergebnisse auslesen.It is an evaluation device 92 intended. This can be the one in the first memory 84 and the second memory 86 read out stored integration results.

Durch die Auswertungseinrichtung 92 ist ferner die zeitliche Abfolge der Erzeugung von Anregungspulsen (P) des Öffnens und des Schließens der Schalter 66 und 68 (M und R) steuerbar.Through the evaluation device 92 is also the timing of the generation of excitation pulses (P) of the opening and closing of the switches 66 and 68 (M and R) controllable.

Ferner ist über entsprechende Schalter 94 und 96 eine Entladung des ersten Schwingkreises 58 (D_M) bzw. des zweiten Schwingkreises 60 (D_R) steuerbar.Furthermore, via appropriate switches 94 and 96 a discharge of the first resonant circuit 58 (D _M ) or the second resonant circuit 60 (D _R ) controllable.

Ferner ist über die Auswertungseinrichtung 92 das Schalten des Schalters 76 insbesondere in Abhängigkeit von detektierten Nulldurchgängen steuerbar. Ferner ist das Schalten der Schalter 88 und 90 sowie die Entladung des Integrators über den Schalter 80 steuerbar.Furthermore, via the evaluation device 92 switching the switch 76 in particular controllable in dependence on detected zero crossings. Furthermore, the switching is the switch 88 and 90 and the discharge of the integrator via the switch 80 controllable.

Die Auswertungseinrichtung 92 kann entsprechende in der Speichereinrichtung 82 gespeicherte Ergebnisse in Beziehung setzen und insbesondere eine Differenzbildung oder Quotientenbildung durchführen.The evaluation device 92 may be appropriate in the storage device 82 relate stored results and in particular perform a difference or quotient.

Der induktive Näherungssensor wird so betrieben, dass zeitlich nacheinander der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 durch gleich ausgebildete Anregungsimpulse, welche insbesondere δ-förmig sind, angeregt werden. Beispielsweise wird, in 7 angedeutet, zunächst der erste Schwingkreis 58 angeregt. Dazu ist der Schalter 66 geschlossen und der Schalter 68 offen. Es entsteht ein Signal u₁(t); es handelt sich um ein gedämpftes Schwingungssignal. Die Bedämpfung ist abhängig von dem Abstand s des Messgegenstands 18 zu dem ersten Schwingkreis 58.The inductive proximity sensor is operated in such a way that, one after the other, the first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 be excited by the same excitation pulses, which are in particular δ-shaped. For example, in 7 indicated, first, the first resonant circuit 58 stimulated. This is the switch 66 closed and the switch 68 open. The result is a signal u ₁ (t); it is a damped vibration signal. The damping is dependent on the distance s of the measurement object 18 to the first resonant circuit 58 ,

Der Integrator 78 ermittelt ein Integral über eine negative Halbwelle A (1) / –n , wobei n die Nummer dieser Halbwelle ist. Die Integrationsgrenzen werden über die Nulldurchgangsdetektionseinrichtung 74 ermittelt. Beispielsweise wird das Integral A (1) / –2 ermittelt.The integrator 78 determines an integral over a negative half wave A (1) / -n where n is the number of this half wave. The integration limits are passed through the zero-crossing detection device 74 determined. For example, the integral A becomes (1) / -2 determined.

Der zweite Schwingkreis 60 ist ein Referenzschwingkreis. Zeitlich versetzt zu dem Anregungspuls für den ersten Schwingkreis 58 wird mit einem gleichen Anregungspuls der zweite Schwingkreis 60 angeregt. Dazu ist der Schalter 66 offen und der Schalter 68 geschlossen. Der zweite Schwingkreis 60 liefert ein Signal u₂(t) (siehe 7). Dieses Signal wird ebenfalls verstärkt. Es werden Nulldurchgänge bestimmt und es wird das Integral A (2) / –n über die negative Halbwelle n bestimmt. Es wird dabei das Flächenintegral über die negative Halbwelle mit der gleichen Nummerierung wie für das Signal u₁ des ersten Schwingkreises 58 bestimmt. Die entsprechenden Integrationsergebnisse an dem Signal u₁ und an dem Signal u₂ werden in dem ersten Speicher 84 bzw. zweiten Speicher 86 gespeichert. Sie können auch, wenn keine Speichereinrichtung 82 vorhanden ist, in einem entsprechenden Speicher der Auswertungseinrichtung 92 gespeichert werden.The second resonant circuit 60 is a reference resonant circuit. Time offset to the excitation pulse for the first resonant circuit 58 becomes the second resonant circuit with a same excitation pulse 60 stimulated. This is the switch 66 open and the switch 68 closed. The second resonant circuit 60 returns a signal u ₂ (t) (see 7 ). This signal is also amplified. Zero crossings are determined and the integral A becomes (2) / -n determined over the negative half wave n. In this case, the area integral over the negative half-wave with the same numbering as for the signal u _{1 of} the first resonant circuit is calculated 58 certainly. The corresponding integration results on the signal u ₁ and on the signal u ₂ are stored in the first memory 84 or second memory 86 saved. You can also if no storage device 82 is present in a corresponding memory of the evaluation device 92 get saved.

Die Auswertungseinrichtung 92 setzt die entsprechenden Flächenintegrale A (1) / –2 für das erste Signal u₁ und A (2) / –n für das zweite Signal u₂ in Beziehung zueinander und bildet insbesondere den Quotienten oder die Differenz.The evaluation device 92 sets the corresponding surface integrals A (1) / -2 for the first signal u ₁ and A (2) / -n for the second signal u ₂ in relation to each other and in particular forms the quotient or the difference.

Da der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 gleich ausgebildet sind, lässt sich durch dieses Inbeziehungsetzen die Temperaturabhängigkeit eliminieren bzw. zumindest reduzieren. Das Verhältnis der Flächenintegrale A (1) / –n und A (2) / –n ist dadurch unabhängig, es hängt jedoch ab von dem Abstand s.Because the first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 are formed the same, can be eliminated by this relationship, the temperature dependence or at least reduce. The ratio of the surface integrals A (1) / -n and A (2) / -n is thus independent, but it depends on the distance s.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die negative Halbwelle mit der Nummer 2 verwendet. Es lassen sich grundsätzlich auch positive Halbwellen verwenden oder solche mit anderer Nummerierung. Die Halbwelle mit der Nummer n gleich 2 bietet den Vorteil, dass der Wert des Flächenintegrals relativ groß ist und daher genau bestimmbar ist.at the described embodiment has been used the negative half-wave with the number 2. It can be in principle also use positive half-waves or those with different numbering. The half-wave with the number n equals 2 has the advantage that the value of the area integral relative is great and therefore determinable.

Bei dem induktiven Näherungssensor 10 erfolgt die Auswertung der Signale eines einzigen Schwingkreises. Bei dem induktiven Näherungssensor 56 erfolgt eine Auswertung der Signale zweier Schwingkreise, wobei dazu der erste Schwingkreis 58 und der zweite Schwingkreis 60 mit unterschiedlichen Signalen u₁ und u₂ vorgesehen sind.In the inductive proximity sensor 10 the evaluation of the signals of a single resonant circuit takes place. In the inductive proximity sensor 56 An evaluation of the signals of two resonant circuits, wherein the first resonant circuit 58 and the second resonant circuit 60 are provided with different signals u ₁ and u ₂ .

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden in dem Ausgangssignal des Schwingkreises 12 oder in den Ausgangssignalen der Schwingkreise 58 und 60 Nulldurchgänge detektiert und dann an Halbwellen der Ausgangssignale Flächenintegrale bestimmt. Es werden bestimmte Flächenintegrale für ein Ausgangssignal oder für Ausgangssignale der unterschiedlichen Schwingkreise 58 und 60 in Beziehung zueinander gesetzt. Durch dieses Inbeziehungsetzen lassen sich Temperaturabhängigkeiten erheblich reduzieren, so dass sich dadurch ein in guter Näherung temperaturunabhängiges, von dem Abstand s des Messgegenstands zu dem Schwingkreis 12 bzw. 58 abhängiges Signal auf einfache Weise erzeugen lässt.In the solution according to the invention are in the output signal of the resonant circuit 12 or in the output signals of the resonant circuits 58 and 60 Zero crossings detected and then determined on half-waves of the output signals area integrals. There are certain surface integrals for an output signal or for output signals of the different resonant circuits 58 and 60 related to each other. As a result of this relationship, temperature dependencies can be considerably reduced, so that this results in a good approximation of temperature independent of the distance s of the measurement object to the resonant circuit 12 respectively. 58 generate dependent signal in a simple manner.

Claims

Inductive proximity sensor comprising at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) with a coil device ( 14 ), which by a measuring object ( 18 ) is influenceable, a pulse generating device ( 22 ; 64 ), which in operative connection with the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) and the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) Provides excitation pulses, a zero-crossing detection device ( 34 ; 74 ), by which in an output signal of the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) Zero crossings ( 36a . 36b ) are detectable, an integrator device ( 40 ; 78 ), by which the output signal (u, u ₁ , u ₂ ) of the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) is integrable at least in regions, wherein an integration region by signals of the zero-crossing detection device ( 34 ; 74 ), and an evaluation device ( 38 ; 92 ), which integration results at different regions of the output signal (u) or at equal ranges of output signals (u ₁ , u ₂ ) of different resonant circuits ( 58 ; 60 ) in relation to each other.

Inductive proximity sensor according to claim 1, characterized by the integration over at least one half-wave of the output signal of the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ).

Inductive proximity sensor according to claim 2, characterized by the integration over at least one negative half-wave of the output signal of the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ).

Inductive proximity sensor according to claim 2 or 3, characterized by the integration over the at least second half-wave after stimulation.

Inductive proximity sensor according to one of the preceding claims, characterized by relating to the output signal of a resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) Integrals of different half-waves.

Inductive proximity sensor according to claim 5, characterized by an integration of the integral over the Halfwave with the number n with n greater than 1 and the integral over the Half-wave with the number m with m greater than n.

Inductive proximity sensor according to claim 6, characterized by relating the integral (A _-2 ) over the second half-wave with the integral (A- ₇ ) over the seventh half-wave.

Inductive proximity sensor according to one of the claims 5 to 7, characterized in that the Inetzenziehetzen a Quotient formation is.

Inductive proximity sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that when integrating integrals over half-waves of output signals of different resonant circuits ( 58 ; 60 ) an integration of the integrals of half-waves takes place in the same order.

Inductive proximity sensor according to claim 9, characterized by an integration of integrals (A _-2 ) over second half-waves.

Inductive proximity sensor according to claim 9 or 10, characterized in that the relationship is a difference or quotient.

Inductive proximity sensor according to one of the preceding claims, characterized by a switch ( 42 ; 76 ) for activating the integrator device ( 40 ; 78 ).

Inductive proximity sensor according to claim 12, characterized in that the switch ( 42 ; 76 ) by means of signals of the zero-crossing detection device ( 34 ; 74 ) is controlled.

Inductive proximity sensor according to one of the preceding claims, characterized by a control device which generates a chronological sequence of activation signals for the pulse generating device ( 22 ; 64 ), activation signals of the integrator device ( 40 ; 78 ) and discharge of the integrator device ( 40 ; 78 ) controls.

Inductive proximity sensor according to claim 14, characterized in that the control device a time sequence of a discharge of the at least one resonant circuit ( 12 ; 58 . 60 ) controls.

Inductive proximity sensor according to claim 14 or 15, characterized in that the zero-crossing detection device ( 34 ; 74 ) is signal-effectively connected to the control device and this provides zero-crossing detection signals.

Inductive proximity sensor according to one of the preceding claims, characterized by a single resonant circuit ( 12 ).

Inductive proximity sensor according to one of Claims 1 to 16, characterized by a first resonant circuit ( 58 ) and a second resonant circuit ( 60 ).

Inductive proximity sensor according to claim 18, characterized by a switch device ( 66 . 68 ) connected to the pulse generator ( 64 ) is coupled and by which is switchable, whether the first resonant circuit ( 58 ) or the second resonant circuit ( 60 ) Receives excitation pulses.

Inductive proximity sensor according to Claim 19, characterized in that the first oscillatory circuit ( 58 ) and the second resonant circuit ( 60 ) the excitation pulses are provided.

Inductive proximity sensor according to one of Claims 18 to 20, characterized by a memory device ( 82 ) for storing integration results for the output signals of the first resonant circuit ( 58 ) and the second resonant circuit ( 60 ).

Inductive proximity sensor according to one of the claims 18 to 21, characterized by a comparison of the integrals over the second half-wave of the excitation signals of the first resonant circuit and the second resonant circuit.

Method for evaluating analog output signals at least one resonant circuit of an inductive proximity sensor according to one of the claims 1 to 22, wherein the at least one resonant circuit by at least an excitation pulse is excited, in the output signal of the at least a resonant circuit zero crossings be detected, an integration over at least one half-wave the output signal is performed and the integrals over different half-waves of the same output signal or in time equally arranged half-waves of output signals of different Resonance circuits are related.

Method according to claim 23, characterized that the integral over at least the second half-wave of the output signal is formed.

Method according to claim 23 or 24, characterized that the integral over at least one negative half-wave is formed.

Method according to one of claims 23 to 25, characterized that in an output signal the integrals of halfwaves with numbering n and m with m greater than n Quotient formation be related.

Method according to claim 26, characterized in that that integrals over the second half wave and the seventh half wave are formed and the Quotient of integrals is formed.

Method according to one of claims 23 to 27, characterized that a first resonant circuit and a second resonant circuit are excited and the integrals over Half-waves of output signals of the first resonant circuit and the second Resonant circuits are formed and integral over half-waves with the same Numbering by difference or quotient formation in relation be set.

Method according to Claim 28, characterized that the first resonant circuit and the second resonant circuit in time be stimulated.

Method according to claim 28 or 29, characterized that integration results for the first resonant circuit and the second resonant circuit buffered become.

Method according to one of claims 28 to 30, characterized that integrals over the second half wave are compared.