DE102011115922B4 - Inductive sensor - Google Patents

Inductive sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102011115922B4
DE102011115922B4 DE102011115922.7A DE102011115922A DE102011115922B4 DE 102011115922 B4 DE102011115922 B4 DE 102011115922B4 DE 102011115922 A DE102011115922 A DE 102011115922A DE 102011115922 B4 DE102011115922 B4 DE 102011115922B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
resonant circuit
inductive sensor
resistance
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102011115922.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011115922A1 (en
Inventor
Burkhard Reetmeyer
Daniel Brändle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumer Electric AG
Original Assignee
Baumer Electric AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baumer Electric AG filed Critical Baumer Electric AG
Priority to DE102011115922.7A priority Critical patent/DE102011115922B4/en
Publication of DE102011115922A1 publication Critical patent/DE102011115922A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011115922B4 publication Critical patent/DE102011115922B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/95Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/952Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
    • H03K17/9537Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
    • H03K17/9542Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/95Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/9502Measures for increasing reliability

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Induktiver Sensor (1) zur Erfassung eines elektrisch leitenden Gegenstandes umfassend:
- einen LC-Schwingkreis (2) mit einer Spule (5) und einer Kapazität (6), wobei die Spule (5) eine Induktivität (3), einen Verlustwiderstand (18) und einen Dämpfungswiderstand (17) umfasst und ein Temperaturkoeffizient des Verlustwiderstandes (18) kleiner als 3 * 10-3 K-1 ist,
- eine Anregungseinheit (16) zum Versetzten des LC-Schwingkreises in eine elektromagnetische Schwingung und
- eine Auswerteeinheit (15) zur Erfassung einer Änderung wenigstens eines Parameters des LC-Schwingkreises (2) aufgrund des elektrisch leitenden Gegenstandes,
wobei die Anregungseinheit (16) und die Auswerteeinheit (15) mit ersten und zweiten elektrischen Anschlüssen (13, 14) mit dem LC-Schwingkreis (2) elektrisch verbunden sind,
wobei der LC-Schwingkreis (2) einen elektrischen Verstärker (9) und einen in Reihe zu der Spule (5) geschalteten Messwiderstand (8) umfasst und
wobei mit dem Verstärker (9) ein Spannungsabfall aufgrund des Verlustwiderstands (18) an der Spule (5) wenigstens teilweise ausgleichbar ist.

Figure DE102011115922B4_0000
Inductive sensor (1) for detecting an electrically conductive object comprising:
- An LC resonant circuit (2) having a coil (5) and a capacitor (6), wherein the coil (5) comprises an inductor (3), a loss resistor (18) and a damping resistor (17) and a temperature coefficient of the loss resistance (18) is less than 3 * 10 -3 K -1 ,
- An excitation unit (16) for the displacement of the LC resonant circuit in an electromagnetic oscillation and
an evaluation unit (15) for detecting a change in at least one parameter of the LC resonant circuit (2) due to the electrically conductive object,
wherein the excitation unit (16) and the evaluation unit (15) with first and second electrical terminals (13, 14) are electrically connected to the LC resonant circuit (2),
wherein the LC resonant circuit (2) comprises an electrical amplifier (9) and a measuring resistor (8) connected in series with the coil (5), and
wherein with the amplifier (9) a voltage drop due to the loss resistance (18) on the coil (5) is at least partially compensated.
Figure DE102011115922B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen induktiven Sensor gemäß Anspruch 1 und Verfahren zum Betreiben eines induktiven Sensors gemäß Anspruch 9.The present invention relates to an inductive sensor according to claim 1 and to a method for operating an inductive sensor according to claim 9.

Induktive Sensoren werden in verschiedenen technischen Anwendungen zur Erfassung von elektrisch leitenden Gegenständen, insbesondere von metallischen Gegenständen, eingesetzt. Der induktive Sensor umfasst eine Spule als Induktivität und einen Kondensator als Kapazität, die einen LC-Schwingkreis bilden. Eine Anregungseinheit führt dem LC-Schwingkreis elektrische Energie zu, so dass der LC-Schwingkreis in eine elektromagnetische Schwingung versetzt wird. Das von der Spule erzeugte Magnetfeld induziert in dem bewegten metallischen Gegenstand im Bereich der Spule Wirbelströme, so dass dadurch die elektromagnetische Schwingung verändert bzw. dem LC-Schwingkreis Energie entzogen wird. Diese Veränderung kann mit einer Auswerteeinheit erfasst und somit der metallische Gegenstand im Bereich oder in der Nähe der Spule erfasst bzw. sensiert werden.Inductive sensors are used in various technical applications for detecting electrically conductive objects, in particular metallic objects. The inductive sensor comprises a coil as an inductor and a capacitor as a capacitor, which form an LC resonant circuit. An excitation unit supplies electric power to the LC oscillation circuit, so that the LC oscillation circuit is set in an electromagnetic oscillation. The magnetic field generated by the coil induces eddy currents in the moving metallic object in the region of the coil, so that thereby the electromagnetic oscillation is changed or energy is withdrawn from the LC resonant circuit. This change can be detected with an evaluation unit and thus the metallic object in the area or in the vicinity of the coil can be detected or sensed.

Die Spulen sind im Allgemeinen mit einer Spulenwicklung aus einem Kupferdraht hergestellt, weil Kupfer einen kleinen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist und dadurch an der Spule nur ein geringer Spannungsabfall auftritt. Dies führt zu geringen Verlusten in dem LC-Schwingkreis. Kupfer weist jedoch einen großen Temperaturkoeffizienten von 3,9 * 10-3 K-1 auf, so dass der spezifische elektrische Widerstand stark von der Temperatur abhängt. In nachteiliger Weise hängt damit der Widerstand der Spule stark von der Temperatur ab, so dass dadurch der Abstand bzw. Schaltabstand zwischen dem metallischen Gegenstand und der Spule innerhalb dessen der metallische Gegenstand erfasst werden kann großen temperaturabhängigen Schwankungen unterworfen ist, d. h. je höher die Temperatur bzw. je höher der Widerstand der Spule ist, desto kleiner ist der Abstand innerhalb dessen der metallische Gegenstand erfasst werden kann und umgekehrt.The coils are generally made with a coil winding of a copper wire, because copper has a small electrical resistivity and thereby only a small voltage drop occurs at the coil. This leads to low losses in the LC resonant circuit. However, copper has a large temperature coefficient of 3.9 * 10 -3 K -1 , so that the specific electrical resistance depends strongly on the temperature. In a disadvantageous way, the resistance of the coil thus depends strongly on the temperature, so that the distance or switching distance between the metallic object and the coil within which the metallic object can be detected is subjected to large temperature-dependent fluctuations, ie the higher the temperature or higher temperature The higher the resistance of the coil, the smaller the distance within which the metallic object can be detected and vice versa.

Die DE 201 08 904 U1 zeigt einen induktiven Näherungsschalter zum materialabhängigen Nachweis von metallischen Gegenständen mit einer Sensoreinrichtung, in welcher mindestens ein von einem metallischen Gegenstand beeinflussbarer Schwingkreis mit mindestens einer Spule vorgesehen ist, zur Erzeugung eines abstandsabhängigen Sensorsignales bei relativer Abstandsänderung zwischen metallischen Gegenstand und Sensoreinrichtung, und mit einer Auswerteeinrichtung, die mit der Sensoreinrichtung in Wirkverbindung steht, zur Auswertung des Sensorsignales und zur Erzeugung eines Schaltabstandes. Die Spulenwicklung der Spule des Schwingkreises besteht aus einer Widerstandslegierung. Widerstandlegierungen weisen einen kleinen Temperaturkoeffizienten auf, so dass dadurch der induktive Näherungsschalter bezüglich des Abstandes zwischen dem metallischen Gegenstand und der Spule, innerhalb dessen der metallische Gegenstand erfasst werden kann, nur kleinen temperaturabhängigen Schwankungen unterworfen ist. Jedoch weisen Widerstandslegierungen einen großen spezifische elektrische Widerstand auf, so dass dadurch, insbesondere bei der Verwendung von nur einer Spule, mit dem induktiven Näherungsschalter metallische Gegenstände nur in einem sehr kleinen Abstand zu der Spule erfasst werden können, weil an der Spule ein großer Spannungsabfall bzw. ein großer elektrischer Verlust auftritt, d. h. der LC-Schwingkreis stark gedämpft ist. Der induktive Näherungsschalter weist somit eine geringe Sensitivität auf.The DE 201 08 904 U1 shows an inductive proximity switch for material-dependent detection of metallic objects with a sensor device in which at least one influenced by a metallic object resonant circuit is provided with at least one coil, for generating a distance-dependent sensor signal at a relative change in distance between metallic object and sensor device, and with an evaluation device, which is in operative connection with the sensor device, for evaluation of the sensor signal and for generating a switching distance. The coil winding of the coil of the resonant circuit consists of a resistance alloy. Resistor alloys have a small temperature coefficient, so that the inductive proximity switch is subject to only small temperature-dependent variations in the distance between the metallic object and the coil, within which the metallic object can be detected. However, resistance alloys have a high specific electrical resistance so that, in particular when using only one coil, metallic objects can only be detected with the inductive proximity switch at a very small distance from the coil, because a large voltage drop resp ., a large electrical loss occurs, ie the LC resonant circuit is strongly attenuated. The inductive proximity switch thus has a low sensitivity.

Die DE 29 19 983 A1 beschreibt ein Verfahren zur Prüfung der elektrischen, magnetischen oder geometrischen Eigenschaften eines Körpers oder seiner Lage durch Wechselwirkung mit einer Spule oder einem Kondensator, die in Verbindung mit einem Verstärker selbsterregte elektromagnetische Schwingungen ausführen bzw. zur Prüfung induktiver oder kapazitiver Bauelemente, die selbst Teil des Schwingkreises sind. Hierbei bildet ein Verstärker in Zusammenwirkung mit einer Spule und einem Kondensator einen selbstschwingenden Oszillator.The DE 29 19 983 A1 describes a method for testing the electrical, magnetic or geometric properties of a body or its location by interaction with a coil or a capacitor, which perform self-excited electromagnetic oscillations in conjunction with an amplifier or for testing inductive or capacitive components, which themselves are part of the resonant circuit are. Here, an amplifier in cooperation with a coil and a capacitor forms a self-oscillating oscillator.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen induktiven Sensor und ein Verfahren zum Betreiben eines induktiven Sensors zur Verfügung zu stellen, der einen metallischen Gegenstand im Wesentlichen temperaturunabhängig und mit großer Sensitivität erfassen kann, wobei der induktive Sensor mit geringem Herstellungsaufwand produziert werden kann.The object of the present invention is therefore to provide an inductive sensor and a method for operating an inductive sensor, which can detect a metallic object substantially independent of temperature and with high sensitivity, wherein the inductive sensor can be produced with low production costs.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem induktiven Sensor zur Erfassung eines elektrisch leitenden Gegenstandes, insbesondere eines metallischen Gegenstandes, mit einem LC-Schwingkreis mit einer Spule und einer Kapazität, wobei die Spule eine Induktivität, einen Verlustwiderstand und einen Dämpfungswiderstand umfasst und ein Temperaturkoeffizient des Verlustwiderstandes kleiner als 3 * 10-3 K-1, insbesondere kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1, ist. Ferner ist eine Auswerteeinheit zur Erfassung einer Änderung wenigstens eines Parameters des LC-Schwingkreises aufgrund des elektrisch leitenden Gegenstandes vorgesehen, wobei die Auswerteeinheit mit dem LC-Schwingkreis elektrisch verbunden ist. Der LC-Schwingkreis umfasst einen elektrischen Verstärker und einen in Reihe zur der Spule geschalteten Messwiderstand, wobei mit dem Verstärker ein Spannungsabfall aufgrund des Verlustwiderstands an der Spule wenigstens teilweise ausgleichbar ist.This object is achieved with an inductive sensor for detecting an electrically conductive object, in particular a metallic object, with an LC resonant circuit having a coil and a capacitor, wherein the coil comprises an inductor, a loss resistor and a damping resistor and a temperature coefficient of the loss resistance smaller is 3 * 10 -3 K -1 , in particular less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 . Furthermore, an evaluation unit for detecting a change of at least one parameter of the LC resonant circuit is provided on the basis of the electrically conductive object, wherein the evaluation unit is electrically connected to the LC resonant circuit. The LC resonant circuit comprises an electrical amplifier and a measuring resistor connected in series with the coil, wherein the amplifier, a voltage drop due to the loss resistance at the coil is at least partially compensated.

Die Spule wird in einem Modell durch einen gesonderten Verlustwiderstand und einen gesonderten Dämpfungswiderstand repräsentiert. Tatsächlich werden der Verlustwiderstand und der Dämpfungswiderstand von der Spule selbst gebildet.The coil is represented in a model by a separate loss resistance and a separate damping resistance. In fact, the loss resistance and the damping resistance are formed by the coil itself.

Die Spule weist einen kleinen Temperaturkoeffizienten auf, so dass dadurch die Sensitivität bzw. der Abstand zwischen dem metallischen Gegenstand und der Induktivität, innerhalb dessen der metallische Gegenstand erfasst werden kann, nur sehr kleinen temperaturabhängigen Schwankungen unterliegt und außerdem aufgrund der Verstärkung des Stromes mit Hilfe des im LC-Schwingkreises des Sensors integrierten Verstärkers eine große Sensitivität realisiert bzw. eine Detektion des metallischen Gegenstandes in einem großen Abstand zum Sensor erreicht werden kann.The coil has a small temperature coefficient, so that thereby the sensitivity or the distance between the metallic object and the inductance, within which the metallic object can be detected, subject to only very small temperature-dependent fluctuations and also due to the amplification of the current by means of the In the LC resonant circuit of the sensor integrated amplifier realizes a high sensitivity and detection of the metallic object can be achieved at a great distance from the sensor.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Verstärker in Reihe zu der Induktivität und der Kapazität geschaltet. Der Messwiderstand ist in Reihe zu der Induktivität geschaltet, wobei der Messwiderstand elektrisch von der Induktivität zu dem Verstärker, insbesondere zu einem Eingangsanschluss des Verstärkers, verbunden ist. Der Messwiderstand ist für die elektrische Schaltung des Verstärkers in dem LC-Schwingkreis erforderlich.In a preferred embodiment, the amplifier is connected in series with the inductor and the capacitor. The measuring resistor is connected in series with the inductance, wherein the measuring resistor is electrically connected from the inductance to the amplifier, in particular to an input terminal of the amplifier. The measuring resistor is required for the electrical circuit of the amplifier in the LC resonant circuit.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Verstärker einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf zur Verstärkung der an dem Eingangsanschluss anliegenden Spannung bezüglich des Ausgangsanschlusses und der Eingangsanschluss ist an dem Knotenpunkt elektrisch mit einer die Induktivität und den Messwiderstand verbindenden Stromleitung verbunden und der Ausgangsanschluss ist elektrisch mit der Kapazität verbunden.In another embodiment, the amplifier has an input terminal and an output terminal for amplifying the voltage applied to the input terminal with respect to the output terminal, and the input terminal is electrically connected at the node to a power line connecting the inductance and the measuring resistor and the output terminal is electrically connected to the capacitance connected.

In einer Variante entspricht der Verstärkungsfaktor des Verstärkers im Wesentlichen der Summe aus 1 und dem Verhältnis aus dem Widerstand des Verlustwiderstandes zu dem Widerstand des Messwiderstandes. Damit kann der Spannungsabfall bzw. der Verlust an der Spule aufgrund des Verlustwiderstandes im Wesentlichen ausgeglichen werden, so dass auch ein großer Widerstand der Induktivität aufgrund eines großen spezifischen Widerstandes einer Spulenwicklung die Sensitivität des induktiven Sensors nicht reduziert.In one variant, the amplification factor of the amplifier essentially corresponds to the sum of 1 and the ratio of the resistance of the loss resistance to the resistance of the measuring resistor. Thus, the voltage drop or the loss of the coil due to the loss resistance can be substantially compensated, so that even a large inductance resistance due to a large resistivity of a coil winding does not reduce the sensitivity of the inductive sensor.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Induktivität als eine Spule mit einer Spulenwicklung, insbesondere aus einem Draht und/oder einer Litze, ausgebildet.In a supplementary embodiment, the inductance is formed as a coil with a coil winding, in particular of a wire and / or a stranded wire.

Zweckmäßig ist die Kapazität als ein Kondensator, z. B. ein SMD bestückbarer Keramikkondensator, ausgebildet.Suitably, the capacity is as a capacitor, for. As an SMD equippable ceramic capacitor formed.

In einer zusätzlichen Variante ist der spezifische elektrische Widerstand bei 20° C der Spulenwicklung, insbesondere des Drahtes und/oder der Litze, größer als 2* 10-6 Ω cm, vorzugsweise größer als 5 * 10-6 Ω cm oder 10-5 Ω cm, insbesondere größer als 2 * 10-5 Ω cm oder 10-4 Ω cm.In an additional variant, the specific electrical resistance at 20 ° C. of the coil winding, in particular of the wire and / or the strand, is greater than 2 * 10 -6 Ω cm, preferably greater than 5 * 10 -6 Ω cm or 10 -5 Ω cm, in particular greater than 2 * 10 -5 Ω cm or 10 -4 Ω cm.

Vorzugsweise ist der Temperaturkoeffizient der Spulenwicklung, insbesondere des Drahtes und/oder der Litze, kleiner als 3 * 10-3 K-1, vorzugsweise kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1. Die Sensitivität des induktiven Sensors ist damit in einem nur sehr geringen Umfang von der Temperatur abhängig.Preferably, the temperature coefficient of the coil winding, in particular of the wire and / or the strand, is less than 3 * 10 -3 K -1 , preferably less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 , The sensitivity of the inductive sensor is thus dependent only to a very limited extent on the temperature.

In einer zusätzlichen Ausführungsform besteht die Spulenwicklung, insbesondere der Draht und/oder die Litze, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einer Widerstandslegierung, vorzugsweise NiCr20AlSi und/oder NiCr8020 und/oder CuNi44 und/oder CuMnl2Ni und/oder CuMn7Sn. Widerstandslegierungen weisen vorteilhafter Weise einen kleinen Temperaturkoeffizient und in nachteiliger Weise einen großen spezifischen elektrischen Widerstand auf. Der Nachteil des großen spezifischen Widerstandes kann mit Hilfe des Verstärkers ausgeglichen werden.In an additional embodiment, the coil winding, in particular the wire and / or the strand, at least partially, in particular completely, of a resistance alloy, preferably NiCr20AlSi and / or NiCr8020 and / or CuNi44 and / or CuMnl2Ni and / or CuMn7Sn. Resistor alloys advantageously have a small temperature coefficient and, disadvantageously, a high resistivity. The disadvantage of the large resistivity can be compensated with the aid of the amplifier.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Temperaturkoeffizient des Messwiderstandes kleiner als 3 * 10-3 K-1, vorzugsweise kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1. Ein kleiner Temperaturkoeffizient des Messwiderstandes verhindert, dass die über den Verstärker an die Kapazität gegebene Spannung stark von der Temperatur abhängt.In a further embodiment, the temperature coefficient of the measuring resistor is less than 3 * 10 -3 K -1 , preferably less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 . A small temperature coefficient of the measuring resistor prevents that the voltage given to the capacitance via the amplifier depends strongly on the temperature.

Erfindungsgemäss umfasst der Sensor eine Anregungseinheit zum Versetzten des LC-Schwingkreises in eine elektromagnetische Schwingung und die Anregungseinheit ist mit dem ersten und zweiten elektrischen Anschluss mit dem LC-Schwingkreis elektrisch verbunden. Mit der Anregungseinheit wird dem LC-Schwingkreis elektrische Energie zugeführt und dadurch der LC-Schwingkreis in eine elektromagnetische Schwingung versetzt und/oder in einer elektromagnetischen Schwingung gehalten. Die Anregungseinheit ist vorzugsweise als eine Baueinheit zusammen mit der Auswerteeinheit ausgebildet.According to the invention, the sensor comprises an excitation unit for offsetting the LC resonant circuit into an electromagnetic oscillation and the excitation unit is connected to the first and second electrical Connection electrically connected to the LC resonant circuit. With the excitation unit, electrical energy is supplied to the LC resonant circuit and thereby the LC resonant circuit is put into an electromagnetic oscillation and / or kept in an electromagnetic oscillation. The excitation unit is preferably designed as a structural unit together with the evaluation unit.

In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst die Auswerteeinheit eine Schalteinheit, so dass bei einem erfassten Gegenstand im Bereich des induktiven Sensors der Schalter geöffnet oder geschlossen ist und bei keinem erfassten Gegenstand im Bereich des induktiven Sensors der Schalter geschlossen oder geöffnet ist.In a supplementary embodiment, the evaluation unit comprises a switching unit, so that when a detected object in the region of the inductive sensor, the switch is open or closed and no detected object in the region of the inductive sensor, the switch is closed or opened.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der induktive Sensor ein schaltender Sensor mit einem Schalter, wobei insbesondere bei wenigstens einem Einschalt-Bereich des wenigstens einen Parameters der Schalter geöffnet ist und bei wenigstens einem Ausschalt-Bereich des wenigstens einen Parameters der Schalter geschlossen ist.In a further refinement, the inductive sensor is a switching sensor with a switch, the switch being open in particular in the case of at least one switch-on region of the at least one parameter and the switch being closed in the case of at least one switch-off region of the at least one parameter.

In einer weiteren Ausgestaltung ist mit dem induktiven Sensor ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.In a further embodiment, a method described in this patent application can be executed with the inductive sensor.

Das Verfahren zum Betreiben eines induktiven Sensors umfasst die nachstehenden Verfahrensschritte: Versetzen eines LC-Schwingkreises mit einer Spule und einer Kapazität in eine elektromagnetische Schwingung, wobei ein Strom durch eine Induktivität der Spule geleitet wird, wobei die eine Spulenwicklung der Spule einen Temperaturkoeffizient kleiner als 3 * 10-3 K-1, vorzugsweise kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1, aufweist, Ändern wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Parameters des LC-Schwingkreises mit einem elektrisch leitenden Gegenstand, Erfassen und Auswerten der Änderung des wenigstens einen elektrischen und/oder magnetischen Parameters des LC-Schwingkreises aufgrund des elektrisch leitenden Gegenstandes zur lokalen Erfassung des elektrisch leitenden Gegenstandes an dem LC-Schwingkreis, wobei die über dem Messwiderstand abfallende Spannung von einem Verstärker elektrisch verstärkt und die verstärkte Spannung der Kapazität zugeleitet wird.The method for operating an inductive sensor comprises the following method steps: placing an LC resonant circuit with a coil and a capacitor in an electromagnetic oscillation, wherein a current is conducted through an inductance of the coil, wherein the one coil winding of the coil has a temperature coefficient less than 3 * 10 -3 K -1 , preferably less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 , changing at least one electrical and / or magnetic parameter of the LC resonant circuit with an electrical conductive object, detecting and evaluating the change of the at least one electrical and / or magnetic parameter of the LC resonant circuit due to the electrically conductive object for local detection of the electrically conductive object to the LC resonant circuit, wherein the voltage drop across the measuring resistor of an amplifier electrically amplified and the amplified voltage supplied to the capacity w ill.

Der wenigstens eine elektrische und/oder magnetische Parameter umfasst eine Frequenz und/oder Amplitude und/oder Impedanz des LC-Schwingkreises.The at least one electrical and / or magnetic parameter comprises a frequency and / or amplitude and / or impedance of the LC resonant circuit.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Strom und/oder die Spannung dahingehend verstärkt, dass ein Spannungsabfall in dem LC-Schwingkreis an der Spule aufgrund des Verlustwiderstandes im Wesentlichen ausgeglichen wird und/oder der Strom durch die Induktivität, insbesondere eine Spule mit einer Spulenwicklung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand bei 20° C geleitet wird, der größer als 2* 10-6 Ω cm, vorzugsweise größer als 5 * 10-6 Q cm oder 10-5 Ω cm, insbesondere größer als 2 * 10-5 Ω cm oder 10-4 Ω cm, ist.In a further embodiment, the current and / or the voltage is amplified such that a voltage drop in the LC resonant circuit on the coil due to the leakage resistance is substantially balanced and / or the current through the inductor, in particular a coil with a coil winding with a specific electrical resistance at 20 ° C, which is greater than 2 * 10 -6 Ω cm, preferably greater than 5 * 10 -6 Q cm or 10 -5 Ω cm, in particular greater than 2 * 10 -5 Ω cm or 10 -4 Ω cm, is.

Erfindungsgemäss erfolgt die Stimulation der elektromagnetischen Schwingung des LC-Schwingkreises durch eine Anregungseinheit.According to the invention, the stimulation of the electromagnetic oscillation of the LC resonant circuit is effected by an excitation unit.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

  • 1 ein Schaltbild eines induktiven Sensors und
  • 2 ein Diagramm einer Resonanzüberhöhung des induktiven Sensors.
In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 a circuit diagram of an inductive sensor and
  • 2 a diagram of a resonance peak of the inductive sensor.

Ein induktiver Sensor 1 (1) wird in verschiedenen technischen Anwendungen zum Erfassen eines metallischen Gegenstands im räumlichen Bereich oder in der Nähe des induktiven Sensors 1 eingesetzt. Der Sensor 1 umfasst einen LC-Schwingkreis 2 und eine Auswerteeinheit 15 sowie eine Anregungseinheit 16. Der LC-Schwingkreis 2 ist mit einem ersten elektrischen Anschluss 13 und einem zweiten elektrischen Anschluss 14 elektrisch mit der Auswerte- und Anregungseinheit 15, 16 als eine Baueinheit verbunden. Mit der Anregungseinheit 16 wird dem LC-Schwingkreis 2 elektrische Energie zugeführt, so dass der LC-Schwingkreis 2 in eine elektromagnetische Schwingung versetzt wird und somit von einer Spule 5 des LC-Schwingkreises 2 ein elektromagnetisches Feld ausgesendet wird. Befindet sich in der räumlichen Nähe des LC-Schwingkreises 2 bzw. der Spule 5 ein metallischer Gegenstand bzw. wird ein metallischer Gegenstand in der räumlichen Nähe des LC-Schwingkreises 2 bzw. der Spule 5 bewegt, induziert das von der Spule 5 ausgesendete elektromagnetische Feld in dem metallischen Gegenstand einen Wirbelstrom, so dass dadurch dem in der elektromagnetischen Schwingung befindlichen LC-Schwingkreis 2 Energie entzogen wird und dadurch wenigstens ein Parameter, z. B. die Frequenz, die Amplitude oder die Impedanz, des LC-Schwingkreises 2 verändert wird. Diese Veränderung des wenigstens einen Parameters kann mit der Auswerteeinheit 15 erfasst und somit auch der metallische Gegenstand erfasst werden. Vorzugsweise umfasst die Auswerteeinheit 15 auch einen Schalter, so dass beispielsweise bei einem metallischen Gegenstand in der Nähe des LC-Schwingkreises 2 der Schalter (nicht dargestellt) geschlossen ist und bei keinem metallischen Gegenstand in der Nähe des LC-Schwingkreises 2 der Schalter geöffnet ist. Alternativ kann selbstverständlich über die Auswertung des wenigstens einen Parameters auch ein analoges Ausgangssignal generiert werden.An inductive sensor 1 ( 1 ) is used in various technical applications for detecting a metallic object in the spatial area or in the vicinity of the inductive sensor 1 used. The sensor 1 includes an LC resonant circuit 2 and an evaluation unit 15 and an excitation unit 16 , The LC resonant circuit 2 is with a first electrical connection 13 and a second electrical connection 14 electrically with the evaluation and excitation unit 15 . 16 connected as a unit. With the excitation unit 16 becomes the LC resonant circuit 2 supplied electrical energy, so that the LC resonant circuit 2 is placed in an electromagnetic oscillation and thus by a coil 5 of the LC resonant circuit 2 an electromagnetic field is emitted. Located in the vicinity of the LC resonant circuit 2 or the coil 5 a metallic object or is a metallic object in the vicinity of the LC resonant circuit 2 or the coil 5 moves, induces that from the coil 5 emitted electromagnetic field in the metallic object an eddy current, so that thereby the located in the electromagnetic oscillation LC resonant circuit 2 Energy is withdrawn and thereby at least one parameter, for. As the frequency, the amplitude or the impedance of the LC resonant circuit 2 is changed. These Change of the at least one parameter can with the evaluation 15 recorded and thus also the metallic object are detected. Preferably, the evaluation unit comprises 15 also a switch, so that, for example, in a metallic object in the vicinity of the LC resonant circuit 2 the switch (not shown) is closed and no metallic object near the LC resonant circuit 2 the switch is open. Alternatively, it is of course also possible to generate an analog output signal via the evaluation of the at least one parameter.

Der LC-Schwingkreis 2 umfasst eine Spule 5 mit einer Induktivität Ls als Induktivität 3 und eine Kapazität C als Kapazität 6, welche mit Stromleitungen 12 verbunden sind. Die Spule 5 umfasst eine Spulenwicklung mit einem Draht aus einer Widerstandslegierung, so dass der Temperaturkoeffizient des Drahtes der Spulenwicklung sehr klein ist, d. h. z. B. ungefähr 10-5 K-1 beträgt. Widerstandslegierungen weisen ferner einen großen spezifischen elektrischen Widerstand auf. Die Spule 5 des LC-Schwingkreises 2 ist in 1 mit einem Spulenmodell als Ersatzschaltbild dargestellt. Die Spule 5 weist in dem Spulenmodell einen Verlustwiderstand 18 mit einem Verlustwiderstand Rs und einen Dämpfungswiderstand 17 mit einem Dämfpungswiderstand Rp auf. Tatsächlich werden der Dämpfungswiderstand 17 und der Verlustwiderstand 18 von der Spule 5 gebildet. Der Verlustwiderstand 18 ist eine Folge des spezifischen elektrischen Widerstandes des Drahtes der Spulenwicklung und der veränderliche Dämpfungswiderstand 17 basiert auf Wechselstromverlusten verursacht durch den metallischen Gegenstandes in der Nähe der Spule 5 sowie weiteren Effekten wie z.B. Skin- und Proximityeffekt. Die Größe Rp des Dämpfungswiderstandes 17 während einer elektromagnetischen Schwingung des LC-Schwingkreises liegt bei mehreren kQ, z. B. im Bereich von 5 bis 50 kΩ.The LC resonant circuit 2 includes a coil 5 with an inductance Ls as inductance 3 and a capacity C as capacity 6 , which with power lines 12 are connected. The sink 5 comprises a coil winding with a wire of a resistance alloy, so that the temperature coefficient of the wire of the coil winding is very small, that is, for example, about 10 -5 K -1 . Resistor alloys also have a high resistivity. The sink 5 of the LC resonant circuit 2 is in 1 represented with a coil model as an equivalent circuit diagram. The sink 5 has a loss resistance in the coil model 18 with a loss resistance R s and a damping resistor 17 with a Dämppungswiderstand Rp on. In fact, the damping resistance 17 and the loss resistance 18 from the coil 5 educated. The loss resistance 18 is a consequence of the specific electrical resistance of the wire of the coil winding and the variable damping resistor 17 based on AC losses caused by the metallic object near the coil 5 and other effects such as skin and proximity effect. The size Rp of the damping resistance 17 during an electromagnetic oscillation of the LC resonant circuit is at several kQ, z. In the range of 5 to 50 kΩ.

In Reihe zu der Spule 5 und der Kapazität 6, die mit den Stromleitungen 12 miteinander verbunden sind, ist ein elektrischer Verstärker 9 mit einem Eingangsanschluss 10 und einem Ausgangsanschluss 11 angeordnet. Der Eingangsanschluss 10 ist elektrisch mit der Stromleitung 12 mit der Spule 5 verbunden und der Ausgangsanschluss 11 ist mit der Kapazität 6 verbunden. Die Stromleitung 12, welche die Spule 5 mit dem Eingangsanschluss 10 bzw. dem Verstärker 9 verbindet, weist einen Knotenpunkt 19 auf, an welchem ein Messwiderstand 8 an die Stromleitung 12 mit angeschlossen ist. Diese Stromleitung 12 mit dem Messwiderstand 8 ist ferner mit dem zweiten elektrischen Anschluss 14 verbunden bzw. bildet den zweiten elektrischen Anschluss 14. Der elektrische Widerstand R des Messwiderstandes 8 und der elektrische Widerstand Rs der Spule 5 bzw. der Drahtes der Spulenwicklung sind ungefähr gleich und R sowie Rs sind klein in einem Bereich von ungefähr 2 bis 30 Q. Beispielsweise sind R = Rs = 10 Ω. Der Verstärker 9 weist einen Verstärkungsfaktor A auf und der Verstärkungsfaktor A beträgt ungefähr A = 1 + R s / R .

Figure DE102011115922B4_0001
In line with the coil 5 and the capacity 6 that with the power lines 12 connected to each other is an electrical amplifier 9 with an input connection 10 and an output terminal 11 arranged. The input connection 10 is electric with the power line 12 with the coil 5 connected and the output terminal 11 is with the capacity 6 connected. The power line 12 which the coil 5 with the input connector 10 or the amplifier 9 connects, points a node 19 on, on which a measuring resistor 8th to the power line 12 with connected. This power line 12 with the measuring resistor 8th is also connected to the second electrical connection 14 connected or forms the second electrical connection 14 , The electrical resistance R of the measuring resistor 8th and the electrical resistance Rs of the coil 5 and the wire of the coil winding are approximately equal and R and Rs are small in a range of approximately 2 to 30 Q. For example, R = R s = 10 Ω. The amplifier 9 has a gain factor A on and the gain factor A is about A = 1 + R s / R ,
Figure DE102011115922B4_0001

Bei R = Rs = 10Ω ist der Verstärkungsfaktor A = 2. Aufgrund des Verlustwiderstandes Rs der Spule 5 tritt ein Spannungsabfall an der Spule 5 während der elektromagnetischen Schwingung des LC-Schwingkreises 2 auf.At R = R s = 10Ω, the gain factor A = 2. Because of the loss resistance R s the coil 5 occurs a voltage drop across the coil 5 during the electromagnetic oscillation of the LC resonant circuit 2 on.

Dieser Spannungsabfall aufgrund des Verlustwiderstandes Rs kann somit mit dem Verstärker 9 über die Einstellung der Verstärkung im Wesentlichen ausgeglichen werden und der entsprechend verstärkte Strom der Kapazität 6 zugeführt werden. Der Draht der Spulenwicklung der Spule 5 ist aus einer Widerstandslegierung hergestellt und weist einen großen spezifischen Widerstand auf, so dass auch der daraus resultierende Verlustwiderstand Rs im Vergleich zu einem Draht aus Kupfer groß ist. Der Verlustwiderstand Rs führt zu einer Dämpfung der elektromagnetischen Schwingung des LC-Schwingkreises 2. Diese Dämpfung kann mit dem Verstärker 9 ausgeglichen werden, so dass bei einer Anregung des LC-Schwingkreises 2 mit der Anregungseinheit 16 eine größere Resonanzüberhöhung auftritt als ohne Verstärkung mit dem Verstärker 9. In 2 ist an der Abszisse die Frequenz in Hz aufgetragen und an der Ordinate die Amplitude als Spannung in V. In der oberen Kurve 20 in 2 ist die Resonanzüberhöhung mit Verstärkung und in der unteren Kurve 21 ist die Resonanzüberhöhung ohne Verstärkung abgebildet.This voltage drop due to the loss resistance R s can thus with the amplifier 9 be substantially compensated by adjusting the gain and the correspondingly increased flow of capacity 6 be supplied. The wire of the coil winding of the coil 5 is made of a resistance alloy and has a high resistivity, so that the resulting loss resistance R s compared to a wire made of copper is great. The loss resistance R s leads to a damping of the electromagnetic oscillation of the LC resonant circuit 2 , This attenuation can be with the amplifier 9 be balanced, so that when an excitation of the LC resonant circuit 2 with the excitation unit 16 a larger resonance peak occurs than without amplification with the amplifier 9 , In 2 the abscissa represents the frequency in Hz and the ordinate the amplitude as the voltage in V. In the upper curve 20 in 2 is the resonance peak with gain and in the lower graph 21 the resonance peak is shown without amplification.

Der induktive Sensor 1 weist eine Spulenwicklung aus einer Widerstandslegierung auf. Die Widerstandslegierung weist einen kleinen Temperaturkoeffizienten auf, so dass der induktive Sensor 1 in seiner Sensitivität, d. h. dem Grad der Veränderung wenigstens eines Parameters des LC-Schwingkreises 2 bei einem metallischen Gegenstand in der Nähe der Spule 5, nur sehr kleinen temperaturbedingten Veränderungen unterworfen ist. Der große spezifische elektrische Widerstand der Widerstandslegierung bedingt einen großen Verlustwiderstand Rs und damit auch eine große Dämpfung der elektromagnetischen Schwingung des LC-Schwingkreises 2 mit der Folge, dass die Sensitivität, d. h. die Größe des räumlichen Abstandes zwischen dem metallischen Gegenstand und dem LC-Schwingkreis 2 innerhalb dessen ein metallischer Gegenstand erfasst werden kann klein sein würde, weil sehr kleine Veränderungen des wenigstens einen Parameters des LC-Schwingkreises 2 von der Auswerteeinheit 15 unterhalb bestimmter Größen nicht mehr erfasst werden können. Mit Hilfe des Verstärkers 9 kann die Dämpfung aufgrund des Verlustwiderstandes Rs im Wesentlichen ausgeglichen werden, so dass der LC-Schwingkreis 2 mit dem Verstärker 9 eine große Sensitivität aufweist, d. h. es können metallische Gegenstände in einem großem räumlichen Abstand zu dem LC-Schwingkreis 2 bzw. der Spule 5 erfasst werden und dies im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur des induktiven Sensors 1.The inductive sensor 1 has a coil winding made of a resistance alloy. The resistance alloy has a small temperature coefficient, so that the inductive sensor 1 in its sensitivity, ie the degree of change of at least one parameter of the LC resonant circuit 2 with a metallic object near the coil 5 , is subject to very small temperature changes. The large specific electrical resistance of the resistance alloy causes a large loss resistance R s and thus also a large attenuation of the electromagnetic oscillation of the LC resonant circuit 2 with the consequence that the sensitivity, ie the size of the spatial distance between the metallic object and the LC resonant circuit 2 within which a metallic object can be detected would be small because very small changes of the at least one parameter of the LC- resonant circuit 2 from the evaluation unit 15 below certain sizes can no longer be detected. With the help of the amplifier 9 can the damping due to the loss resistance R s be substantially balanced, so that the LC resonant circuit 2 with the amplifier 9 has a high sensitivity, ie it can metallic objects in a large spatial distance to the LC resonant circuit 2 or the coil 5 be detected and this essentially independent of the temperature of the inductive sensor 1 ,

Die Impedanz Z des LC-Schwingkreises 2 mit Verstärkung beträgt: Z ( s ) = R + R s + s L s ( 1 + R + R s R p ) 1 + s L s R p + s C ( R + R s A R ) + s s Lp C ( 1 + R + Rs A R Rp )

Figure DE102011115922B4_0002
The impedance Z of the LC resonant circuit 2 with reinforcement is: Z ( s ) = R + R s + s * L s * ( 1 + R + R s R p ) 1 + s * L s R p + s * C * ( R + R s - A * R ) + s * s * Lp * C * ( 1 + R + Rs - A * R rp )
Figure DE102011115922B4_0002

In dem LC-Schwingkreis 2 beträgt die Resonanzfrequenz ω ω= 1 L p C ( L s + C ( ( A 1 ) R R s ) ( R + R s ) ) R p R p L s ( ( 1 A ) R + R s + R p ) ( R + R s + R p )

Figure DE102011115922B4_0003
und die Impedanz Z beträgt bei Resonanz Z ( j ω ) = L p ( R + R s + R p ) L s + C ( R A R + R s ) R p
Figure DE102011115922B4_0004
In the LC resonant circuit 2 is the resonance frequency ω ω = 1 L p * C * ( L s + C * ( ( A - 1 ) * R - R s ) * ( R + R s ) ) * R p * R p L s * ( ( 1 - A ) * R + R s + R p ) * ( R + R s + R p )
Figure DE102011115922B4_0003
and the impedance Z is at resonance Z ( j ω ) = L p * ( R + R s + R p ) L s + C * ( R - A * R + R s ) * R p
Figure DE102011115922B4_0004

In der letzten Gleichung fallen für R= Rs und A=2 fast alle Variablen heraus, so dass Z ( j ω ) = 2 * R + Rp .

Figure DE102011115922B4_0005
In the last equation, almost all variables fall out for R = R s and A = 2, so that Z ( j ω ) = 2 * R + rp ,
Figure DE102011115922B4_0005

Rp ist wesentlich größer als R bzw. Rs (Rp >> R bzw. Rs), weil beispielsweise Rp ungefähr 5 bis 50 kQ beträgt und R = Rs = 10 Ω beträgt. Sind R und Rs im Wesentlichen nicht von der Temperatur abhängig bzw. temperaturstabil hängt die Impedanz im Wesentlichen nur noch von Rp, d. h. den AC-Verlusten und der Dämpfung durch das Target bzw. den metallischen Gegenstand ab.Rp is much larger than R or R s (Rp >> R and R s , respectively) because, for example, Rp is about 5 to 50 kQ and R = R s = 10 Ω. If R and R s are not substantially temperature-dependent or temperature-stable, the impedance essentially depends only on Rp, ie the AC losses and the attenuation by the target or the metallic object.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen induktiven Sensor 1 wesentliche Vorteile verbunden. Der Draht der Spulenwicklung der Spule 5 besteht aus einer Widerstandslegierung, so dass der Verlustwiderstand Rs nur in einem sehr geringen Umfang von der Temperatur abhängt bzw. im Wesentlichen temperaturstabil ist. Dadurch verfügt der induktive Sensor 2 über eine im Wesentlichen nicht von der Temperatur abhängige Sensitivität bzw. der Schaltabstand des induktiven Sensors 1 hängt im Wesentlichen nicht von der Temperatur ab. Mit dem elektrischen Verstärker 9 wird der hohe Verlustwiderstand Rs der Spule 5 ausgeglichen, so dass der LC-Schwingkreis 2 nur über eine geringe Dämpfung bzw. eine kleine Impedanz verfügt und damit über eine große Sensitivität bzw. einen großen Schaltabstand. Der induktive Sensor 1 ist einfach gebaut und damit in vorteilhafter Weise in der Herstellung preiswert.Overall, are considered with the inductive sensor according to the invention 1 significant benefits. The wire of the coil winding of the coil 5 consists of a resistance alloy, so that the loss resistance R s only depends to a very small extent on the temperature or is substantially stable in temperature. As a result, the inductive sensor has 2 via a substantially non-temperature-dependent sensitivity or the switching distance of the inductive sensor 1 essentially does not depend on the temperature. With the electric amplifier 9 becomes the high loss resistance R s the coil 5 balanced so that the LC resonant circuit 2 only has a low attenuation or a small impedance and thus has a high sensitivity and a large switching distance. The inductive sensor 1 is simply built and therefore inexpensive to manufacture in an advantageous manner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Induktiver SensorInductive sensor
22
LC-SchwingkreisLC resonant circuit
33
Induktivitätinductance
55
SpuleKitchen sink
66
Kapazitätcapacity
88th
Messwiderstandmeasuring resistor
99
Elektrischer VerstärkerElectric amplifier
1010
Eingangsanschluss des VerstärkersInput terminal of the amplifier
1111
Ausgangsanschluss des VerstärkersOutput terminal of the amplifier
1212
Stromleitungpower line
1313
Erster elektrischer AnschlussFirst electrical connection
1414
Zweiter elektrischer AnschlussSecond electrical connection
1515
Auswerteeinheitevaluation
1616
Anregungseinheitexcitation unit
1717
Dämpfungswiderstanddamping resistor
1818
Verlustwiderstandloss resistance
1919
Knotenpunktjunction
2020
Obere KurveUpper curve
2121
Untere Kurve Lower curve
Rs R s
Verlustwiderstandloss resistance
Rp R p
Dämpfungswiderstand der SpuleDamping resistance of the coil
RR
Widerstand des MesswiderstandesResistance of the measuring resistor
AA
Verstärkungsfaktor des VerstärkersAmplification factor of the amplifier
Ls L s
Induktivität der SpuleInductance of the coil
CC
Kapazität des KondensatorsCapacitance of the capacitor
ZZ
Impedanzimpedance

Claims (12)

Induktiver Sensor (1) zur Erfassung eines elektrisch leitenden Gegenstandes umfassend: - einen LC-Schwingkreis (2) mit einer Spule (5) und einer Kapazität (6), wobei die Spule (5) eine Induktivität (3), einen Verlustwiderstand (18) und einen Dämpfungswiderstand (17) umfasst und ein Temperaturkoeffizient des Verlustwiderstandes (18) kleiner als 3 * 10-3 K-1 ist, - eine Anregungseinheit (16) zum Versetzten des LC-Schwingkreises in eine elektromagnetische Schwingung und - eine Auswerteeinheit (15) zur Erfassung einer Änderung wenigstens eines Parameters des LC-Schwingkreises (2) aufgrund des elektrisch leitenden Gegenstandes, wobei die Anregungseinheit (16) und die Auswerteeinheit (15) mit ersten und zweiten elektrischen Anschlüssen (13, 14) mit dem LC-Schwingkreis (2) elektrisch verbunden sind, wobei der LC-Schwingkreis (2) einen elektrischen Verstärker (9) und einen in Reihe zu der Spule (5) geschalteten Messwiderstand (8) umfasst und wobei mit dem Verstärker (9) ein Spannungsabfall aufgrund des Verlustwiderstands (18) an der Spule (5) wenigstens teilweise ausgleichbar ist.An inductive sensor (1) for detecting an electrically conductive object, comprising: - an LC resonant circuit (2) having a coil (5) and a capacitor (6), the coil (5) having an inductance (3), a loss resistor (18 ) and a damping resistor (17) and a temperature coefficient of the loss resistance (18) is less than 3 * 10 -3 K -1 , - an excitation unit (16) for displacing the LC resonant circuit into an electromagnetic oscillation and - an evaluation unit (15 ) for detecting a change of at least one parameter of the LC resonant circuit (2) due to the electrically conductive object, wherein the excitation unit (16) and the evaluation unit (15) with first and second electrical terminals (13, 14) with the LC resonant circuit ( 2) are electrically connected, wherein the LC resonant circuit (2) comprises an electrical amplifier (9) and a series-connected to the coil (5) measuring resistor (8) and wherein the amplifier (9) a Spannungsa bfall due to the loss resistance (18) on the coil (5) is at least partially compensated. Induktiver Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (9) im Wesentlichen der Summe aus 1 und dem Verhältnis aus dem Widerstand des Verlustwiderstandes (18) zu dem Widerstand des Messwiderstandes (8) entspricht.Inductive sensor after Claim 1 , characterized in that the amplification factor of the amplifier (9) substantially corresponds to the sum of 1 and the ratio of the resistance of the loss resistor (18) to the resistance of the measuring resistor (8). Induktiver Sensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (9) einen Eingangsanschluss (10) und einen Ausgangsanschluss (11) aufweist zur Verstärkung der an dem Eingangsanschluss (10) anliegenden Spannung bezüglich des Ausgangsanschlusses (11) und der Eingangsanschluss (10) elektrisch an dem Knotenpunkt (19) mit einer die Spule (5) und den Messwiderstand (8) verbindenden Stromleitung (12) verbunden ist und der Ausgangsanschluss (11) elektrisch mit der Kapazität (6) verbunden ist.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier (9) has an input terminal (10) and an output terminal (11) for amplifying the voltage applied to the input terminal (10) with respect to the output terminal (11) and the input terminal (11). 10) is electrically connected to the node (19) with a coil (5) and the measuring resistor (8) connecting power line (12) and the output terminal (11) is electrically connected to the capacitor (6). Induktiver Sensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) als eine Induktivität (3) mit einer Spulenwicklung, insbesondere aus einem Draht und/oder einer Litze, ausgebildet ist.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the coil (5) as an inductance (3) with a coil winding, in particular of a wire and / or a strand is formed. Induktiver Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Widerstand der Spulenwicklung bei 20° C größer als 2 * 10-6 Ω cm, vorzugsweise größer als 5 * 10-6 Ω cm oder 10-5 Ω cm, insbesondere größer als 2 * 10-5 Ω cm oder 10-4 Ω cm, ist. Inductive sensor after Claim 4 , characterized in that the electrical resistivity of the coil winding at 20 ° C greater than 2 * 10 -6 Ω cm, preferably greater than 5 * 10 -6 Ω cm or 10 -5 Ω cm, in particular greater than 2 * 10 -5 Ω cm or 10 -4 Ω cm. Induktiver Sensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturkoeffizient der Spulenwicklung kleiner als 3 * 10-3 K-1, vorzugsweise kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1, ist.Inductive sensor after Claim 4 or 5 , characterized in that the temperature coefficient of the coil winding is less than 3 * 10 -3 K -1 , preferably less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 . Induktiver Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einer Widerstandslegierung, vorzugsweise NiCr20AISi und/oder NiCr8020 und/oder CuNi44 und/oder CuMn12Ni und/oder CuMn7Sn, besteht.Inductive sensor after Claim 4 , characterized in that the coil winding, at least partially, in particular completely, of a resistance alloy, preferably NiCr20AISi and / or NiCr8020 and / or CuNi44 and / or CuMn12Ni and / or CuMn7Sn exists. Induktiver Sensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturkoeffizient des Messwiderstandes (8) kleiner als 3 * 10-3 K-1, vorzugsweise kleiner als 10-3 K-1 oder 10-4 K-1 oder 10-5 K-1, ist.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature coefficient of the measuring resistor (8) is less than 3 * 10 -3 K -1 , preferably less than 10 -3 K -1 or 10 -4 K -1 or 10 -5 K -1 , is. Verfahren zum Betreiben eines induktiven Sensors (1), mit den Schritten: - Versetzen eines LC-Schwingkreises (2) mit einer Spule (5) und einer Kapazität (6) in eine elektromagnetische Schwingung mit einer Anregungseinheit (16), wobei ein Strom durch eine Induktivität (3) der Spule (5) geleitet wird, wobei die eine Spulenwicklung der Spule (5) einen Temperaturkoeffizient kleiner als 3 * 10-3 K-1 aufweist, - Ändern wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Parameters des LC-Schwingkreises (2) mit einem elektrisch leitenden Gegenstand, - Erfassen und Auswerten der Änderung des wenigstens einen elektrischen und/oder magnetischen Parameters des LC-Schwingkreises (2) aufgrund des elektrisch leitenden Gegenstandes zur lokalen Erfassung des elektrisch leitenden Gegenstandes an dem LC-Schwingkreis (2), wobei eine über einem Messwiderstand (8) abfallende Spannung von einem Verstärker (9) elektrisch verstärkt und die verstärkte Spannung der Kapazität (6) zugeleitet wird.Method for operating an inductive sensor (1), comprising the steps of: - placing an LC resonant circuit (2) with a coil (5) and a capacitor (6) in an electromagnetic oscillation with an excitation unit (16), wherein a current through an inductance (3) of the coil (5) is passed, wherein the one coil winding of the coil (5) has a temperature coefficient of less than 3 * 10 -3 K -1 , - changing at least one electrical and / or magnetic parameter of the LC resonant circuit (2) with an electrically conductive object, - detecting and evaluating the change of the at least one electrical and / or magnetic parameter of the LC resonant circuit (2) due to the electrically conductive object for the local detection of the electrically conductive object on the LC resonant circuit (2 ), wherein a voltage drop across a measuring resistor (8) is electrically amplified by an amplifier (9) and the amplified voltage is fed to the capacitor (6). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine elektrische und/oder magnetische Parameter eine Frequenz und/oder Amplitude und/oder Impedanz des LC-Schwingkreises (2) ist.Method according to Claim 9 , characterized in that the at least one electrical and / or magnetic parameter is a frequency and / or amplitude and / or impedance of the LC resonant circuit (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom und/oder die Spannung so verstärkt wird, dass ein Spannungsabfall in dem LC-Schwingkreis (2) an der Spule (5) aufgrund des Verlustwiderstandes (18) im Wesentlichen ausgeglichen wird.Method according to one of Claims 9 or 10 , characterized in that the current and / or the voltage is amplified so that a voltage drop in the LC resonant circuit (2) on the coil (5) due to the loss resistance (18) is substantially balanced. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch die Spule (5) mit einer Spulenwicklung geleitet wird, wobei die Spulenwicklung einen spezifischen elektrischen Widerstand bei 20° C von größer als 2 * 10-6 Ω cm, vorzugsweise größer als 5 * 10-6 Ω cm oder 10-5 Ω cm, insbesondere größer als 5 * 10-5 Ω cm oder 10-4 Ω cm, aufweist.Method according to Claim 11 , characterized in that the current through the coil (5) is conducted with a coil winding, wherein the coil winding has a specific electrical resistance at 20 ° C of greater than 2 * 10 -6 Ω cm, preferably greater than 5 * 10 -6 Ω cm or 10 -5 Ω cm, in particular greater than 5 * 10 -5 Ω cm or 10 -4 Ω cm, has.
DE102011115922.7A 2011-10-14 2011-10-14 Inductive sensor Expired - Fee Related DE102011115922B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115922.7A DE102011115922B4 (en) 2011-10-14 2011-10-14 Inductive sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115922.7A DE102011115922B4 (en) 2011-10-14 2011-10-14 Inductive sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011115922A1 DE102011115922A1 (en) 2013-04-18
DE102011115922B4 true DE102011115922B4 (en) 2019-06-06

Family

ID=47990667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011115922.7A Expired - Fee Related DE102011115922B4 (en) 2011-10-14 2011-10-14 Inductive sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011115922B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020101912A1 (en) * 2020-01-28 2021-07-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Clutch control valve for a friction clutch

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2919983A1 (en) 1979-05-15 1980-11-27 Martin Prof Dr Ing Lambeck Measuring electrical magnetic or geometric qualities - using electromagnetic test method involving self-excited oscillator formed from coil and capacitor operating in series resonance
DE3643589A1 (en) * 1986-12-19 1987-05-27 Siemens Ag Circuit arrangement for reducing the temperature coefficient in inductive proximity switches
DE3814131A1 (en) * 1988-04-27 1989-11-09 Becker Wolf Juergen Prof Dipl Method for measuring a coil with losses and inductive distance sensor constructed in accordance with this method
DE3931892A1 (en) * 1989-09-25 1991-04-04 Klaschka Ind Elektronik Inductive proximity switch with magnetisable generator - has AC source operating frequency at which LC circuit has highest Q=factor
EP0813306A1 (en) * 1996-06-13 1997-12-17 Optosys SA Temperature stabilised oscillator and proximity switch using the same
DE19641392A1 (en) * 1996-09-27 1998-04-02 Siemens Ag Sensor for detecting railway vehicle wheels
DE20108904U1 (en) 2001-04-05 2001-08-30 Pepperl + Fuchs GmbH, 68307 Mannheim Inductive proximity switch for material-independent detection of metallic objects
DE10017661A1 (en) * 2000-04-08 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Arrangement with a coil and a series-connected resistor track with NTC characteristics

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2919983A1 (en) 1979-05-15 1980-11-27 Martin Prof Dr Ing Lambeck Measuring electrical magnetic or geometric qualities - using electromagnetic test method involving self-excited oscillator formed from coil and capacitor operating in series resonance
DE3643589A1 (en) * 1986-12-19 1987-05-27 Siemens Ag Circuit arrangement for reducing the temperature coefficient in inductive proximity switches
DE3814131A1 (en) * 1988-04-27 1989-11-09 Becker Wolf Juergen Prof Dipl Method for measuring a coil with losses and inductive distance sensor constructed in accordance with this method
DE3931892A1 (en) * 1989-09-25 1991-04-04 Klaschka Ind Elektronik Inductive proximity switch with magnetisable generator - has AC source operating frequency at which LC circuit has highest Q=factor
EP0813306A1 (en) * 1996-06-13 1997-12-17 Optosys SA Temperature stabilised oscillator and proximity switch using the same
DE19641392A1 (en) * 1996-09-27 1998-04-02 Siemens Ag Sensor for detecting railway vehicle wheels
DE10017661A1 (en) * 2000-04-08 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Arrangement with a coil and a series-connected resistor track with NTC characteristics
DE20108904U1 (en) 2001-04-05 2001-08-30 Pepperl + Fuchs GmbH, 68307 Mannheim Inductive proximity switch for material-independent detection of metallic objects

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011115922A1 (en) 2013-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3335011B1 (en) Device for measuring a variable
EP1797462B1 (en) Sensor for locating metallic objects and method for evaluating measurement signals of a sensor of this type
EP2309646B1 (en) Inductive proximity switch and method for operating the same
EP3830560B1 (en) Inductive analysis of metal objects
EP2848088A2 (en) Device for inductively heating a heating element
EP2312338A1 (en) Method and device for detecting electrically conductive objects
DE3225822A1 (en) LINEAR INDUCTIVE CONVERTER
WO2013075861A2 (en) Metal sensor
EP2432125B1 (en) Proximity switch and method of operating a proximity switch
DE102011115922B4 (en) Inductive sensor
DE102004053551A1 (en) Detector of mobile, or movable part, electrically and/or magnetically conductive, incorporates two electric circuits and control and/or regulating device, with specified components of both electric circuits
WO2014000912A1 (en) Object detection for an energy transmission system
DE10120822C2 (en) Inductive displacement sensor with linear characteristic behavior
DE102005045711B4 (en) Inductive sensor
DE2420120B2 (en) MEASURING DEVICE
DE10232710B4 (en) Cooking area with cooking vessel detection system
WO2016041976A1 (en) Magnetic sensor, sensor arrangement and method for determining the position of a magnetically active element
DE69911745T2 (en) INDUCTION SENSOR
DE3606878C2 (en) Circuit arrangement for compensating the temperature-dependent damping losses of an oscillator circuit
DE102005040858A1 (en) Device for detecting electromagnetic properties of a test object
EP3607360A1 (en) Device and method for detecting electrically conductive measurement objects in a substrate
DE102012015200A1 (en) Inductive proximity switch for detecting metallic targets in monitoring area, comprises transmitter coil that is cylindrical coil and receiving coil that is sheet-shaped coil, whose coil surface runs parallel to surface of transmitter coil
DE102019122002B4 (en) Method and sensor for detecting a metal object
WO2024052155A1 (en) Arrangement and method for detecting a current of a first conductor of a circuit which is in particular at least partly mounted on a printed circuit board
DE202014103313U1 (en) Inductive proximity sensor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee