DE102014107759A1

DE102014107759A1 - Positionsmessvorrichtung und Verfahren zur gezielten Verstimmung einer Positionsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102014107759A1
Application number: DE102014107759.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Gross
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-03

Abstract

Es wird eine Positionsmessvorrichtung für ein metallisches Target (22) vorgeschlagen, umfassend eine Sendespuleneinrichtung (24), eine Empfangsspuleneinrichtung (26), wobei die Sendespuleneinrichtung (24) und/oder die Empfangsspuleneinrichtung (26) mindestens eine erste Spule (30) und eine zweite Spule (32) in einer Differenzanordnung oder Differenzansteuerung aufweisen, eine Mehrzahl von Lagen, in welchen Spulen (28, 30, 32) der Sendespuleneinrichtung (24) und Empfangsspuleneinrichtung (26) angeordnet sind, und eine Abschirmeinrichtung (48), welche einen ersten Bereich (50) aus elektrisch leitfähigem Material und einen zweiten Bereich (52) aus magnetisch leitfähigem Material aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsmessvorrichtung für ein metallisches Target.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur gezielten Verstimmung einer entsprechenden Positionsmessvorrichtung.
Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmessvorrichtung bereitzustellen, welche bei kompaktem Aufbau eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Positionsmessvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Sendespuleneinrichtung vorgesehen ist, eine Empfangsspuleneinrichtung vorgesehen ist, wobei die Sendespuleneinrichtung und/oder die Empfangsspuleneinrichtung mindestens eine erste Spule und eine zweite Spule in einer Differenzanordnung oder Differenzansteuerung aufweisen, eine Mehrzahl von Lagen vorgesehen sind, in welchen Spulen der Sendespuleneinrichtung und Empfangsspuleneinrichtung angeordnet sind, und eine Abschirmeinrichtung vorgesehen ist, welche einen ersten Bereich aus elektrisch leitfähigem Material und einen zweiten Bereich aus magnetisch leitfähigem Material aufweist.
Insbesondere umfasst die Positionsmessvorrichtung ein Gradiometer beispielsweise durch entsprechende Ausbildung der Empfangsspuleneinrichtung. Durch die Abschirmeinrichtung lässt sich gezielt eine Verstimmung des Gradiometers mit Sendespuleneinrichtung und Empfangsspuleneinrichtung erreichen, durch welche die Empfindlichkeit an einer Messseite erhöhbar ist.
Durch die Abschirmeinrichtung wird über den Bereich aus elektrisch leitfähigem Material (insbesondere mit metallischer elektrischer Leitfähigkeit) eine Magnetfeldabschirmung erreicht. In dem Bereich aus elektrisch leitfähigem Material werden Wirbelströme induziert, welche für eine magnetische Feldabschirmung bei ausreichender Schichtdicke sorgen.
Grundsätzlich beeinflusst dies aber auch ein Messsignal. Der Bereich aus magnetisch leitfähigem Material bewirkt eine Bündelung des magnetischen Feldes. Diese Bündelung wirkt sich positiv auf die Empfindlichkeit aus und beeinflusst auch das Messsignal derart, dass zumindest teilweise der Einfluss der Wirbelströme im Bereich des elektrisch leitfähigen Materials auf das Messsignal kompensierbar ist.
Es erfolgt eine definierte Verstimmung mit hoher Empfindlichkeit.
Die Positionsmessvorrichtung kann dann in Anwendungen mit beliebigen Materialien eingebaut werden und auch bündig eingebaut werden, wobei der Einfluss der Materialumgebung dann minimiert ist.
Die Abschirmeinrichtung stellt eine Art von Positionsgeber wie das metallische Target dar, und verursacht grundsätzlich die gleichen Einflüsse auf die Sendespuleneinrichtung und Empfangsspuleneinrichtung wie das Target, wobei bei entsprechender Anordnung und Ausbildung der Abschirmeinrichtung diese Einflüsse gegenüber dem metallischen Target quantitativ erhöht sind.
Das metallische Target kann dabei grundsätzlich ferromagnetisch sein oder nicht-ferromagnetisch sein. Durch die Positionsmessvorrichtung kann auch erkannt werden, ob das metallische Target ferromagnetisch ist oder nicht.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abschirmeinrichtung bezüglich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs asymmetrisch ausgebildet ist. Grundsätzlich sorgt das Vorsehen der Abschirmeinrichtung dabei insbesondere des ersten Bereichs aus elektrisch leitfähigem Material für eine Symmetriestörung. Eine Gradiometerachse und eine "Stromachse" von erzeugten Wirbelströmen sind dadurch beabstandet. Der Strom verlagert sich gewissermaßen in einen Außenbereich. Der zweite Bereich in seiner asymmetrischen Anordnung wirkt feldbündelnd nach oben zu dem Target hin. Es lässt sich die durch die Sendespuleneinrichtung verursachte magnetische Flussdichte durch den zweiten Bereich in Richtung des zu detektierenden Targets verstärken. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Sensorsystems verbessert. Grundsätzlich erlauben Gradiometer eine sehr hohe Auflösung von Flussdichtegradienten, selbst wenn diesen ein magnetischer Fluss überlagert ist, der eine um mehrere Größenordnungen höhere Amplitude aufweist. Durch eine geeignete Kombination des ersten Bereichs aus elektrisch leitfähigem Material und des zweiten Bereichs aus magnetisch leitfähigem Material lässt sich eine Symmetrie eines Erregerfelds, welches von der Sendespuleneinrichtung erzeugt wird, hinsichtlich der Phase der Gradiometerspannung trotz Vorhandensein des ersten Bereichs "wiederherstellen". Durch diese Maßnahme lässt sich auch die Amplitude des Erregerfelds hinsichtlich des Betrags der Gradiometerspannung symmetrisieren. Die Gradiometerspannung kann durch die Kombination verschiedener Beeinflussungselemente mit geeigneten Materialeigenschaften und einer geeigneten Geometrie so eingestellt werden, dass die Unterdrückung eines Erregersignals im Gradiometer und die Empfindlichkeit gegenüber einem Phasensignal weitestgehend erhalten bleibt. Es ergibt sich die Möglichkeit einer gezielten Abstimmung der Positionsmessvorrichtung über die Geometrie der Spulen der Sendespuleneinrichtung (und der Empfangsspuleneinrichtung) und über die Anordnung und geometrische Ausbildung des zweiten Bereichs. Es lässt sich dadurch auch ein Arbeitspunkt festlegen.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der zweite Bereich eine geringere Flächenabdeckung als der erste Bereich aufweist. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise eine Asymmetrie herstellen.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn der zweite Bereich asymmetrisch zu einer Abstandsrichtung zu dem Target angeordnet und/oder ausgebildet ist.
Insbesondere weist die Sendespuleneinrichtung eine erste Spulenachse auf und die Empfangsspuleneinrichtung weist eine zweite Spulenachse auf, wobei insbesondere die erste Spulenachse und die zweite Spulenachse zusammenfallen, und der zweite Bereich ist asymmetrisch zu der ersten Spulenachse und/oder der zweiten Spulenachse. Dadurch lässt sich bei entsprechender Ausbildung eine Symmetrisierung des Erregerfelds erreichen. Die durch den ersten Bereich verursachte Verringerung der magnetischen Flussdichte eines Erregersignals in Richtung des zu detektierenden Targets und die Störung der Symmetrie des Erregerfelds bzw. des Gradiometers wird durch eine passive Maßnahme, nämlich das Vorsehen des zweiten Bereichs aus magnetisch leitfähigem Material und mit asymmetrischer Anordnung, in gewissem Maße kompensierbar.
Insbesondere weist dann der zweite Bereich eine Erstreckung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, welches dem ersten Ende gegenüberliegt, auf, wobei das zweite Ende an oder in der Nähe eines zweiten äußeren Rands der Sendespuleneinrichtung und/oder der Empfangsspuleneinrichtung liegt und das erste Ende beabstandet zu einem äußeren Rand der Sendespuleneinrichtung und/oder der Empfangsspuleneinrichtung ist, welches dem zweiten äußeren Rand gegenüberliegt. In der entsprechenden Erstreckungsrichtung weist der zweite Bereich eine kleinere Erstreckung auf als die Sendespuleneinrichtung bzw. Empfangsspuleneinrichtung. Dadurch ist auf einfache Weise eine Asymmetrie hergestellt.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Spulenachse und/oder die zweite Spulenachse den zweiten Bereich durchstößt oder nicht durchstößt, je nach Anwendungsfall.
Insbesondere ist die Abschirmeinrichtung als Träger für die Sendespuleneinrichtung und die Empfangsspuleneinrichtung ausgebildet, wobei insbesondere der erste Bereich als Trägerplatte ausgebildet ist. Dadurch lässt sich die Positionsmessvorrichtung auf kompakte Weise realisieren.
Der zweite Bereich ist beispielsweise als Platte oder als Folie oder als Beschichtung ausgebildet, welche an dem ersten Bereich angeordnet ist. Die Positionsmessvorrichtung lässt sich dadurch auf einfache Weise ausbilden.
Es ist ferner günstig, wenn zwischen der Abschirmeinrichtung und einer nächstliegenden Spulenlage eine elektrische Isolierlage angeordnet ist, um elektrische Durchschläge oder dergleichen zu verhindern.
Insbesondere ist eine Messseite vorgesehen, wobei eine Abstandsposition des Targets zu der Messseite detektierbar ist, wobei Lagen mit Spulen zwischen der Messseite und der Abschirmeinrichtung angeordnet sind. Dadurch lässt sich durch die Abschirmeinrichtung eine Abschirmung "nach hinten" erreichen und gleichzeitig lässt sich eine hohe Empfindlichkeit an der Messseite erhalten.
Insbesondere ist eine Lageabfolgerichtung der Lagen eine Abstandsrichtung zwischen der Abschirmeinrichtung und der Messseite. Es lässt sich dadurch eine hohe Empfindlichkeit nach "vorne" an der Messseite erhalten.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Lagen mit Spulen die gleichen Außenabmessungen (bezogen auf die Spulen) aufweisen. Dadurch lässt sich die Positionsmessvorrichtung auf einfache Weise herstellen. Insbesondere lassen sich die Spulen als Printspulen realisieren.
Günstigerweise sind die Lagen mit Spulen auf der Abschirmeinrichtung angeordnet. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau.
Insbesondere beträgt eine Dicke der Abschirmeinrichtung bezüglich des zweiten Bereichs zwischen 0,01 mm und 1 mm (jeweils einschließlich). Dadurch lassen sich optimierte Verstimmungseffekte erreichen.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn eine Dicke der Abschirmeinrichtung bezüglich des ersten Bereichs zwischen 0,5 mm und 4 mm liegt. Dadurch lassen sich optimierte Abschirmeffekte erreichen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Empfangsspuleneinrichtung und die Sendespuleneinrichtung so ausgebildet und so relativ zueinander angeordnet sind, dass ohne Einfluss des Targets die Empfangsspuleneinrichtung im Wesentlichen ein Grundsignal und insbesondere Nullsignal bereitstellt und bei Einfluss des Targets ein Signal bereitstellt, welches von dem Grundsignal abweicht. Beispielsweise die Empfangsspuleneinrichtung ist dann als Gradiometer ausgebildet. Ohne Einfluss des Targets ist der Aufbau derart symmetrisch, dass ein Grundsignal und insbesondere Nullsignal bereitgestellt wird. Der Einfluss des Targets erzeugt dann einen entsprechenden Gradienten, welcher ein Maß für den Abstand des Targets zu einer Messseite ist. Dies ist wiederum auswertbar.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Gradiometers weist die Empfangsspuleneinrichtung mindestens eine erste Spule und eine zweite Spule auf, welche antiseriell geschaltet sind. Die erste Spule und die zweite Spule sind dabei insbesondere in in einer Lageabfolgeeinrichtung beabstandeten Lagen angeordnet. Das Target, wenn dies seinen Einfluss ausübt, weist dann einen unterschiedlichen Abstand zu der ersten Spule und der zweiten Spule auf. Dies äußert sich in unterschiedlichen Induktionsspannungen in der ersten Spule und in der zweiten Spule. Dadurch wiederum wird eine auswertbare Differenzspannung an der Empfangsspuleneinrichtung erzeugt.
Bei einer alternativen Ausführungsform eines Spulensystems weist die Sendespuleneinrichtung mindestens eine erste Spule und eine zweite Spule auf, welche differentiell angesteuert sind. In diesem Fall kann die Empfangsspuleneinrichtung eine oder mehrere Spulen aufweisen, wobei insbesondere eine Spule vorgesehen ist. In diesem Falle liegt insbesondere die entsprechende Empfangsspule zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule der Sendespuleneinrichtung in einer Lageabfolgerichtung.
Günstigerweise erfolgt eine Auswertung einer Phasendifferenz zwischen einem Empfangssignal der Empfangsspuleneinrichtung und einem Sendesignal der Sendespuleneinrichtung und/oder es erfolgt eine Amplitudenauswertung. Aus der Phase bzw. Amplitude lässt sich dann ein Abstandssignal und insbesondere ein Schaltsignal ermitteln. Durch die Abschirmeinrichtung ist es beispielsweise auch möglich, eine Amplitudenänderung zu minimieren, so dass insbesondere im Wesentlichen durch die Beeinflussung des Targets nur eine Phasenänderung erfolgt.
Ein Differential-Spulensystem wird dadurch bereitgestellt, dass Spulen der Sendespuleneinrichtung, wenn diese in Differenzanordnung sind, oder Spulen der Empfangsspuleneinrichtung, wenn diese in Differenzanordnung sind, in unterschiedlichem Abstand zu der Messseite positioniert sind. Auf unterschiedliche Spulen der Sendespuleneinrichtung bzw. Empfangsspuleneinrichtung übt dann das Target einen unterschiedlichen Einfluss aus, welcher dann wiederum durch die Abschirmeinrichtung beeinflussbar ist. Ein (induktives) Gradiometer ist ein Differential-Spulensystem, welches ein differentiell verschaltetes Spulenpaar aufweist und mittels welchem ein magnetischer Feldgradient in ein elektrisches Differenzsignal umgesetzt wird.
Es können dabei Spulen fluchtend zueinander ausgerichtet sein oder auch lateral und insbesondere seitlich versetzt und/oder überlappend angeordnet sein.
Insbesondere sind die Bereiche aus elektrisch leitfähigem Material und magnetisch leitfähigem Material so gewählt, dass eine bestimmte Verstimmung für die Kombination aus Sendespuleneinrichtung und Empfangsspuleneinrichtung (für ein Gradiometer) eingestellt ist. Die Wahl erfolgt dabei bezüglich geometrischer Ausbildung (Lagendicke, Überdeckung eines Trägers) und Materialwahl.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist als Material für den zweiten Bereich Ferrit vorgesehen und es ist insbesondere mindestens eine Ferritplatte oder Ferritfolie vorgesehen. Ferritische Materialien sind magnetisch leitfähig.
Als Material für den ersten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit sind beispielsweise Kupfer und/oder Aluminium geeignet.
Es ergibt sich ein kompakter Aufbau und insbesondere kompakter Lagenaufbau, wenn Spulen als Printspulen ausgebildet sind.
Insbesondere wird die Position des Targets relativ zu der Messseite und insbesondere ein Schaltabstand berührungslos bestimmt.
Es kann dabei eine Auswertung erfolgen, welche einen absoluten Abstand zwischen einer Messseite und Target ermittelt und/oder es kann eine Auswertung erfolgen, welche einen Schaltabstand zwischen der Messseite und dem Target ermittelt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur gezielten Abstimmung einer erfindungsgemäßen Positionsmessvorrichtung bereitgestellt, bei dem eine Abschirmeinrichtung mit einem ersten Bereich aus elektrisch leitfähigem Material und einem zweiten Bereich aus magnetisch leitfähigem Material abgewandt einer Messseite positioniert wird.
Durch geometrische Ausbildung der Abschirmeinrichtung und insbesondere des ersten Bereichs bezüglich Dicke und Flächenmaßen und Materialwahl lässt sich eine gezielte Verstimmung erreichen. Es ergibt sich eine grundsätzlich beliebige Einbaubarkeit in einer Anwendung und insbesondere bündige Einbaubarkeit. Grundsätzlich führt der erste Bereich zu einer Reduktion der Empfindlichkeit. Durch die Wirkung des zweiten Bereichs wird die Empfindlichkeitsreduktion größtenteils aufgehoben, d.h. die erfindungsgemäße Lösung sorgt für eine gute Empfindlichkeit.
Insbesondere wird ein Arbeitspunkt oder Schaltpunkt so eingestellt, dass im Arbeitspunkt Amplitudenänderungen Phasenänderungen für mindestens näherungsweise 180° im Differenzsignal bewirken. Diese Einstellung erfolgt über Spulengeometrie und Dimensionierung und Materialwahl insbesondere für den zweiten Bereich. Es lässt sich dann bei Einfluss eines Targets bei einer geringen Amplitudenänderung eine steile Phasenänderung realisieren.
Insbesondere wird der Arbeitspunkt durch Dimensionierung des zweiten Bereichs eingestellt, wenn Spulengeometrien und dergleichen vorgegeben sind.
Die nachfolgende Beschreibung besonders bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems einer erfindungsgemäßen Positionsmessvorrichtung;
2: eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 gemäß 1;
3: ein Ersatzschaltbild für die Positionsmessvorrichtung gemäß 1 mit einer Auswertungseinrichtung;
4: den Verlauf der Abhängigkeit einer Phasendifferenz zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal in Abhängigkeit von einem Abstand s eines Targets zu einer Messseite für unterschiedliche Materialien des Targets;
5 eine weitere Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Positionsmessvorrichtung;
6 den Verlauf der Differenzspannung U_D bei der Anordnung gemäß 5 für unterschiedliche Ausdehnungen eines zweiten Bereichs in der Richtung x;
7 die Phasendifferenz zwischen einem Sendesignal und dem Differenzsignal für unterschiedliche Ausdehnungen x; und
8 eine schematische Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Positionsmessvorrichtung 10 (1 bis 3; 5) weist ein Sensorsystem 11 mit einem mehrlagigen Aufbau mit Lagen 14a, 14b usw. auf. Die Lagen 14a, 14b usw. bilden einen Stapelverbund, welcher auf einem Träger 16 angeordnet ist. Die Lagen 14a, 14b usw. sind auf dem Träger 16 in einer Lageabfolgerichtung 18 angeordnet.
Die Positionsmessvorrichtung 10 dient zur Ermittlung eines Abstands s zwischen einer Messseite 20 und einem metallischen Target 22. Der Abstand s liegt dabei in Richtung der Lageabfolgerichtung 18.
Bei Einfluss des Targets 22 ist dieser Einfluss auf unterschiedliche Lagen unterschiedlich und dieser Unterschied ist ein Maß für den Abstand s.
Durch die Positionsmessvorrichtung 10 lässt sich grundsätzlich der Abstand s absolut ermitteln bzw. es lässt sich ein beispielsweise digitales Schaltsignal generieren, wenn ein bestimmter Abstand zwischen der Messseite 20 und dem Target 22 erreicht ist.
Die Positionsmessvorrichtung 10 weist eine Sendespuleneinrichtung 24 auf. Ferner weist die Positionsmessvorrichtung 10 ein Gradiometer 12 mit einer Empfangsspuleneinrichtung 26 auf. In 3 ist ein entsprechendes Ersatzschaltbild gezeigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Sendespuleneinrichtung 24 eine Spule 28 (5), welche an einem Träger 28a angeordnet ist. Diese Spule 28 ist eine Sendespule. In einem Ersatzschaltbild ist der Spule 28 eine Induktivität L_Tr und ein Widerstand R_Tr zugeordnet. Die Sendespuleneinrichtung 24 ist strombeaufschlagt (Strom I_Tr) und erzeugt ein entsprechendes Sendesignal, welches von der Empfangsspuleneinrichtung 26 empfangbar ist.
Die Empfangsspuleneinrichtung 26 weist eine erste Spule 30 (erste Empfangsspule) auf und ferner eine zu der ersten Spule 30 in der Lageabfolgerichtung 18 beabstandete zweite Spule 32 (zweite Empfangsspule). Die Spule 30 ist an einem Träger 30a angeordnet und die Spule 32 an einem Träger 32b. Die beiden Spulen 30, 32 sind zur Ausbildung des Gradiometers 12 antiseriell geschaltet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Spulen 28, 30 und 32 zweilagig ausgebildet. Es sind auch andere Lagenaufbauten möglich; es können beispielsweise eine oder mehrere einlagige Spulen vorgesehen werden oder es können eine oder mehrere Spulen vorgesehen werden, welche mehr als zwei Lagen aufweisen.
Im Ersatzschaltbild gemäß 3 hat die erste Spule 30 eine Induktivität L_E1 und einen ohmschen Widerstand R_E1. Entsprechend hat die zweite Spule 32 die Empfangsspuleneinrichtung 26 im Ersatzschaltbild eine Induktivität L_E2 und einen ohmschen Widerstand R_E2.
Die Sendespuleneinrichtung 24 ist auf die Empfangsspuleneinrichtung 26 ausgerichtet.
Im Ersatzschaltbild kann dem Target 22 eine Induktivität L_Ta und ein Ohmscher Widerstand R_Ta zugeordnet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Spule 28 der Sendespuleneinrichtung 24 in der Lageabfolgerichtung 18 zwischen der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 der Empfangsspuleneinrichtung 26 angeordnet. Dies ist in 1 und 5 angedeutet. In einer Lage 34 ist die Spule 28 angeordnet und dabei insbesondere als Printspule ausgebildet (2, 5). In der Lageabfolgerichtung 18 oberhalb ist eine Lage 36 angeordnet, in welcher die zweite Spule 32 der Empfangsspuleneinrichtung 26 sitzt. Die Lage 34 und die Lage 36 sind durch eine (elektrische) Isolierlage 38 getrennt.
Auf der Lage 36 sitzt eine weitere Isolierlage 41, an welcher die Messseite 20 gebildet ist.
Unterhalb der Lage 34 mit der Spule 28 der Sendespuleneinrichtung 24 ist eine Lage 40 angeordnet, in welcher die erste Spule 30 der Empfangsspuleneinrichtung 26 sitzt. Die Lage 40 und die Lage 34 sind durch eine Isolierlage 42 getrennt.
Die Sendespuleneinrichtung 24 mit der Spule 28 weist eine erste Spulenachse 31 auf. Die Empfangsspuleneinrichtung 26 mit der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 weist eine zweite Spulenachse 33 auf. Die erste Spule 30 und die zweite Spule 32 sind insbesondere gleich ausgebildet und sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Spulenachsen zu der Spulenachse 33 zusammenfallen. Die erste Spulenachse 31 und die zweite Spulenachse 33 fallen insbesondere zusammen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Spule 28 grundsätzlich gleich wie die erste Spule 30 (und die zweite Spule 32) ausgebildet. Insbesondere weisen die Spulen 28, 30, 32 die gleichen Außenabmessungen auf. Sie sind beispielsweise als Quadratspulen ausgebildet, bei welchen die Außenkontur ein Quadrat ist.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass eine oder mehrere Spulen rechteckfömig ausgebildet sind, rund ausgebildet sind, dreieckig ausgebildet sind oder parallelogrammartig ausgebildet sind usw.
Die Sendespuleneinrichtung 24 und die Empfangsspuleneinrichtung 26 sind dabei so zueinander angeordnet, dass ohne Einfluss des Targets 22 und einer Abschirmeinrichtung ein Grundsignal durch die Empfangsspuleneinrichtung 26 bereitgestellt wird, welches insbesondere ein Nullsignal ist.
Insbesondere sind die erste Spule 30 und die zweite Spule 32 bei ihrer antiseriellen Schaltung mindestens näherungsweise gleich ausgebildet.
Die Sendespuleneinrichtung 24 mit der Spule 28 (Erregerspule) ist insbesondere geometrisch symmetrisch zu der Empfangsspuleneinrichtung 26 angeordnet.
Die Empfangsspuleneinrichtung 26 stellt ein Signal bereit, welches einem Verstärker 44 zugeführt ist und dort verstärkt wird. Der Verstärker 44 wiederum stellt sein Signal einer Auswertungseinrichtung 46 bereit. Die Auswertungseinrichtung erhält auch ein entsprechendes Signal von der Sendespuleneinrichtung 24 bzw. steuert diese an. Durch die Auswertungseinrichtung 46 lässt sich beispielsweise ein Phasenunterschied zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal ermitteln bzw. auswerten bzw. es lässt sich eine Amplitudenauswertung durchführen.
Durch Strombeaufschlagung der Sendespuleneinrichtung 24 entsteht an der Spule 28 ein elektromagnetisches Feld. Es werden dadurch Spannungen in der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 der Empfangsspuleneinrichtung 26 induziert. Ohne Beeinflussung durch das Target 22 und einer Abschirmeinrichtung sind diese Spannungen bei entsprechender Anordnung und Ausbildung der Sendespuleneinrichtung 24 und der Empfangsspuleneinrichtung 26 gleich und durch die antiserielle Schaltung der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 ist die Spannungsdifferenz U_D eine Nullspannung bzw. eine feste Grundspannung.
Durch Annäherung des Targets 22 werden die Induktionsspannungen beeinflusst und aufgrund der asymmetrischen Position des Targets 22 zu der Sendespuleneinrichtung 24 und der Empfangsspuleneinrichtung 26 werden in der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 unterschiedliche Spannungen induziert. Es ergibt sich dadurch eine Abweichung von der Grundspannung, wobei diese Abweichung wiederum ein Maß für den Abstand s ist.
Ein Empfangssignal der Empfangsspuleneinrichtung 26 ist dann abhängig von dem Abstand s. Durch eine Amplitudenauswertung oder durch eine Auswertung der Phasendifferenz zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal (welches wiederum durch die Differenzspannung zwischen der ersten Spule 30 und der zweiten Spule 32 bestimmt ist) lässt sich der Abstand s ermitteln.
Die Positionsmessvorrichtung 10 weist eine Abschirmeinrichtung 48 auf. Diese Abschirmeinrichtung 48 bewirkt eine Abschirmung "nach hinten". Sie ist der Messseite 20 abgewandt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Abschirmeinrichtung 48 als Ganzes auf dem Träger angeordnet. Der Träger weist bei diesem Ausführungsbeispiel keine wesentlichen Beeinflussungseigenschaften für die Positionsmessvorrichtung 10 auf.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel (1 und 5) umfasst die Abschirmeinrichtung 48 einen Träger 16.
Die Abschirmeinrichtung 48 bildet die erste Lage oder Lagen der Positionsmessvorrichtung 10. Die Sendespuleneinrichtung 24 und die Empfangsspuleneinrichtung 26 sind dann in der Lageabfolgerichtung 18 auf der Abschirmeinrichtung 48 angeordnet.
Die Abschirmeinrichtung 48 umfasst einen (oder mehrere) erste Bereiche 50 aus elektrisch leitfähigem Material, wobei die elektrische Leitfähigkeit eine metallische elektrische Leitfähigkeit ist. Dieser erste Bereich 50 ist insbesondere durch den Träger 16 gebildet. Sie umfasst ferner einen oder mehrere zweite Bereiche 52 aus einem magnetisch leitfähigen Material und insbesondere ferromagnetischen Material. Dieser zweite Bereich 52 ist insbesondere auf dem Träger angeordnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel (insbesondere 1 und 5) ist die Abschirmeinrichtung 48 mehrlagig ausgebildet mit einer Lage für den ersten Bereich 50 und einer Lage für den zweiten Bereich 52. Die Lagenabfolge ist dabei so, dass der zweite Bereich 52 aus magnetisch leitfähigem Material auf dem ersten Bereich 50 angeordnet ist.
Insbesondere wenn der Träger 16 von der Abschirmeinrichtung 48 umfasst ist, ist der Träger 16 beispielsweise als Platte aus elektrisch leitfähigem Material (wie Aluminium oder Kupfer) ausgebildet, auf welchem der zweite Bereich 52 angeordnet ist.
Zwischen der Abschirmeinrichtung 48 und der Kombination aus Sendespuleneinrichtung 24 und Empfangsspuleneinrichtung 26 ist eine Isolierung 54 angeordnet. Diese umfasst beispielsweise eine erste Isolierlage 54a und eine zweite Isolierlage 54b. Die zweite Isolierlage 54b dient beispielsweise als Träger für die erste Isolierlage 54a.
Die Isolierlagen 38, 40, 42, 54a sind beispielsweise Prepreg-Schichten. Die Isolierlage 54b ist beispielsweise aus einem Plattenmaterial wie einer Platine hergestellt. Die Träger 28a, 30a, 32b sind beispielsweise Platinen.
In 3 ist ein Ersatzschaltbild der Abschirmeinrichtung 48 gezeigt. Dieses weist eine Induktivität L_S und einen ohmschen Widerstand R_S auf.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Abschirmeinrichtung 48 beträgt die Dicke des zweiten Bereichs 52 der Abschirmeinrichtung 48 zwischen 0,01 mm und 1 mm (jeweils einschließlich).
Die Dicke des ersten Bereichs 50 liegt vorteilhafterweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 4 mm.
Der zweite Bereich 52 überdeckt den Träger 16 nur teilweise. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel überdeckt der zweite Bereich 52 den Träger 16 nur teilweise, das heißt es liegt ein Luftspalt 56 vor. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt dieser Luftspalt 56 zwischen einem Teil der Isolierung 54 und dem Träger 16. Der Luftspalt 56 bedeutet dabei, dass die magnetische Leitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit minimiert ist. In dem Luftspalt 56 kann ein elektrisch und magnetisch isolierendes Material angeordnet sein.
Der zweite Bereich 52 ist im Vergleich mit dem ersten Bereich 50 asymmetrisch angeordnet (vergleiche insbesondere 5). Er ist bezüglich den Spulenachsen 31, 33 asymmetrisch angeordnet und damit auch gegenüber der Lageabfolgerichtung 18 asymmetrisch angeordnet.
Der erste Bereich 50 überdeckt die Sendespuleneinrichtung 24 und die Empfangsspuleneinrichtung 26 vollständig, während dies bei dem zweiten Bereich 52 nicht der Fall ist. Der zweite Bereich 52 hat ein erstes Ende 70 und ein zweites Ende 72 (5). Das zweite Ende 72 liegt dem ersten Ende 70 gegenüber.
Die Sendespuleneinrichtung 24 oder die Empfangsspuleneinrichtung 26 haben einen ersten äußeren Rand 74 und einen gegenüberliegenden zweiten äußeren Rand 76. Das zweite Ende 72 des Bereichs 52 liegt an oder in der Nähe des zweiten äußeren Rands 76 der Sendespuleneinrichtung 24 bzw. der Empfangsspuleneinrichtung 26. Das erste Ende 70 ist beabstandet zu dem ersten äußeren Rand 74 der Sendespuleneinrichtung 24 bzw. der Empfangsspuleneinrichtung 26. Dadurch ist die Asymmetrie realisiert.
Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der zweite Bereich 52 eine Länge x zwischen dem zweiten Ende 72 und dem ersten Ende 70 auf, welche kleiner ist als die Länge der Sendespuleneinrichtung 24 bzw. Empfangsspuleneinrichtung 26 zwischen dem ersten äußeren Rand 74 und dem zweiten äußeren Rand 76.
Die erfindungsgemäße Positionsmessvorrichtung 10 funktioniert wie folgt:
Bei Annäherung des Targets 22 erfährt die Empfangsspuleneinrichtung 26 durch die Gradiometerausbildung eine unterschiedliche Beeinflussung in unterschiedlichen Lagen, das heißt die Induktionsspannung an der ersten Spule 30 und an der zweiten Spule 32 unterscheidet sich.
Prinzipiell erlaubt die Gradiometerausbildung eine hohe Auflösung von Flussdichtegradienten, selbst wenn diesen ein magnetischer Fluss überlagert ist, der eine um mehrere Größenordnungen höhere Amplitude aufweist, sofern dieser magnetische Fluss homogen oder zumindest symmetrisch zu den Spulen 30, 32 ist.
Die Abschirmeinrichtung 48 bewirkt eine einseitige, elektrisch leitfähige Abschirmung. Diese einseitige Abschirmung stört die Symmetrie des Erregerfelds bezüglich der Spulen 30, 32 (Gradiometerspulen) erheblich. Eine Spannungsdifferenz U_D der Empfangsspuleneinrichtung 26 wird dann durch das Erregerfeld dominiert und ein Empfangssignal, welches die Abstandsinformation zu dem Target 22 liefern soll, kann nicht mehr aufgelöst werden. Dieser Nachteil wird durch die Wirkung des zweiten Bereichs 52 bei entsprechender Ausbildung größtenteils behoben.
Der zweite Bereich 52 hat eine "feldbündelnde" Wirkung zu dem Target 22 hin. Es erfolgt eine asymmetrische Abschirmung; Wirbelströme verlagern sich gewissermaßen in einen Außenbereich und eine Gradiometerachse des Gradiometers 12 und eine Stromachse sind beabstandet zueinander. Wenn ein Target 22 aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit das entsprechende Spulensystem der Positionsmessvorrichtung 10 beeinflusst, dann tritt grundsätzlich bezüglich der Phase der Gradiometerspannung U_D eine gegensätzliche Wirkung im Vergleich zu einer Beeinflussung durch einen Isolator mit einer hohen magnetischen Permeabilität auf.
Im gewissen Umfange lässt sich durch den asymmetrisch angeordneten zweiten Bereich 52 der Abstand zwischen der Gradiometerachse und der "Stromachse" beeinflussen und insbesondere lässt sich bei geeigneter Wahl die Symmetrie eines Erregerfeldes hinsichtlich der Phase einer Gradiometerspannung wieder herstellen.
Dadurch wird auch die Amplitude des Erregerfelds hinsichtlich eines Betrags der Gradiometerspannung symmetrisiert.
Es ist dadurch bei der erfindungsgemäßen Lösung grundsätzlich möglich, die Gradiometerspannung einzustellen, sodass eine Unterdrückung eines Erregersignals im Gradiometer erhalten bleibt und die Empfindlichkeit gegenüber einem Phasensignal weitestgehend erhalten bleibt.
Es ist auch möglich, durch Einstellung des Arbeitspunkts des Gradiometers 12 (Differenzspannung nach Betrag und Phase) die Positionsmessvorrichtung 10 auch so zu optimieren, dass eine bestimmte Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Targetmaterialien vorhanden ist. Der zweite Bereich 52 verstärkt die durch die Sendespuleneinrichtung 24 verursachte magnetische Flussdichte in Richtung des zu detektierenden Targets 22, sodass die Empfindlichkeit der Positionsmessvorrichtung 10 verbessert wird.
Grundsätzlich entsteht durch das Target 22 sowohl eine Amplitudenänderung als auch eine Phasenänderung. Wenn beispielsweise lediglich eine Phasenänderung ausgewertet werden soll, dann ist es vorteilhaft, wenn die Amplitude des entsprechenden Messsignals weitgehend konstant bleibt. Auch dies lässt sich durch die Abschirmeinrichtung 48 einstellen.
Grundsätzlich ist es so, dass der Einfluss eines ferromagnetischen Targets (Messwerte 58 in 4) unterschiedlich ist von dem Einfluss eines nicht-ferromagnetischen Targets. Die Messwerte der Kurve 60 gemäß 4 sind für ein Aluminium-Target 22 aufgenommen.
4 zeigt in dem Phasenunterschied, ermittelt über die Auswertungseinrichtung 46, die Abstandsabhängigkeit, welche wiederum detektierbar ist.
Ferner ist detektierbar, ob das Target 22 aus einem ferromagnetischen Material oder nicht-ferromagnetischen Material ist.
Durch die Abschirmeinrichtung 48 ist grundsätzlich auch einstellbar, dass die Phasendifferenz für ferromagnetische Targets 22 und nicht-ferromagnetische Targets 22 mindestens näherungsweise dem Betrag nach gleich ist. Es ist dann beispielsweise aus dem Vorzeichen der Phasenverschiebung detektierbar, welche Materialart vorliegt.
In 6 ist schematisch die Gradiometerspannung (Differenzspannung) U_D für unterschiedliche Abmessungen x des zweiten Bereichs 52 gezeigt. Der zweite Bereich 52 ist durch eine Platte oder eine Folie oder Beschichtung aus einem magnetisch leitfähigen Material wie beispielsweise Ferritmaterial gebildet. Der Wert x =0 bezieht sich darauf, wenn das erste Ende 70 direkt an der ersten Spulenachse 31 bzw. zweiten Spulenachse 33 liegt. Das zweite Ende 72 liegt bei einer Einheit –3.0 (bei dem Ausführungsbeispiel ist die Einheit mm).
Die Kurve in 6 wurde ermittelt ohne Target 22.
Man erkennt die prinzipielle Abhängigkeit der Differenzspannung U_D von der Dimensionierung des zweiten Bereichs 52.
In 7 ist die Phasendifferenz im Spannungs-Differenzsignal in Abhängigkeit von x gezeigt.
Man erkennt, dass es einen Bereich in der Nähe von x = 0 gibt, in dem bei relativ kleiner Amplitudenänderung U_D (6) eine relativ starke Phasenänderung vorliegt. Dies lässt sich für bestimmte Messwertaufgaben nutzen.
Die Positionsmessvorrichtung 10 lässt sich kompakt und insbesondere miniaturisiert aufbauen. Sie lässt sich ohne Beeinflussung des Messsignals in beliebige Anwendungen bündig einbauen, da die Abschirmeinrichtung 48 und dort der Bereich 50 für die entsprechende Verstimmung sorgt und die Einbaumaterialien dann keinen entsprechenden Verstimmungseinfluss mehr ausüben können.
Bei der Positionsmessvorrichtung 10 umfasst die Empfangsspuleneinrichtung 26 mindestens zwei Spulen 30, 32 und die Sendespuleneinrichtung 24 eine Spule 28, wobei die Empfangsspuleneinrichtung 26 differentiell ausgebildet ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sendespuleneinrichtung 24 differentiell ausgebildet ist und (mindestens) eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, welche differentiell angesteuert sind. Die Empfangsspuleneinrichtung 26 weist dann beispielsweise eine Empfangsspule auf, welche in der Lageabfolgerichtung zwischen den Sendespulen angeordnet ist. Das Target 20 beeinflusst dann das Sendesignal. Eine solche Positionsmessvorrichtung funktioniert grundsätzlich gleich wie oben beschrieben.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass mehrere Gradiometer entsprechend dem Gradiometer 12 und damit mehrere Positionsmessvorrichtungen zu einer Halbbrücke oder Vollbrücke geschaltet werden.
Bei dem Sensorsystem 10 liegen die Spulenachsen der Spulen 30, 32 (und auch der Spule 28) parallel zu der Richtung des Abstands s.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, welches in 8 in einer Teildarstellung gezeigt ist, sind eine erste Spule 130 und eine zweite Spule 132 einer entsprechenden Sendespuleneinrichtung 24 so angeordnet, dass ihre jeweiligen Spulenachsen 134, 136 quer und insbesondere senkrecht zu einer Abstandsrichtung für den Abstand s zwischen dem entsprechenden Sensorsystem und dem Target 22 orientiert sind.
Eine entsprechende Spule 138 der Empfangsspuleneinrichtung 26 ist beispielsweise zwischen der ersten Spule 130 und der zweiten Spule 132 angeordnet.
Das entsprechende Sensorsystem funktioniert ansonsten gleich wie oben anhand des Sensorsystems 11 beschrieben.
Bezugszeichenliste

10: Positionsmessvorrichtung
11: Sensorsystem
12: Gradiometer
14a: Lage
14b: Lage
16: Träger
18: Lageabfolgerichtung
20: Messseite
22: Target
24: Sendespuleneinrichtung
26: Empfangsspuleneinrichtung
28: Spule
28a: Träger
30: Erste Spule
30a: Träger
31: Erste Spulenachse
32: Zweite Spule
32b: Träger
33: Zweite Spulenachse
34: Lage
36: Lage
38: Isolierlage
40: Lage
41: Isolierlage
42: Isolierlage
44: Verstärker
46: Auswertungseinrichtung
48: Abschirmeinrichtung
50: Erster Bereich
52: Zweiter Bereich
54: Isolierung
54a: Erste Isolierlage
54b: Zweite Isolierlage
56: Luftspalt
58: Einfluss ferromagnetisches Target
60: Aluminium-Target-Messwerte
70: Erstes Ende
72: Zweites Ende
74: Erster äußerer Rand
76: Zweiter äußerer Rand
130: Erste Spule
132: Zweite Spule
134: Spulenachse
136: Spulenachse
138: Spule

Claims

Positionsmessvorrichtung für ein metallisches Target (22), umfassend eine Sendespuleneinrichtung (24), eine Empfangsspuleneinrichtung (26), wobei die Sendespuleneinrichtung (24) und/oder die Empfangsspuleneinrichtung (26) mindestens eine erste Spule (30) und eine zweite Spule (32) in einer Differenzanordnung oder Differenzansteuerung aufweisen, eine Mehrzahl von Lagen, in welchen Spulen (28, 30, 32) der Sendespuleneinrichtung (24) und Empfangsspuleneinrichtung (26) angeordnet sind, und eine Abschirmeinrichtung (48), welche einen ersten Bereich (50) aus elektrisch leitfähigem Material und einen zweiten Bereich (52) aus magnetisch leitfähigem Material aufweist.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (48) bezüglich des ersten Bereichs (50) und des zweiten Bereichs (52) asymmetrisch ausgebildet ist.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (52) eine geringere Flächenabdeckung als der erste Bereich (50) aufweist.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (52) asymmetrisch zu einer Abstandsrichtung zu dem Target (22) angeordnet und/oder ausgebildet ist.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespuleneinrichtung (24) eine erste Spulenachse (31) aufweist und die Empfangsspuleneinrichtung (26) eine zweite Spulenachse (33) aufweist, wobei insbesondere die erste Spulenachse (31) und die zweite Spulenachse (33) zusammenfallen, und dass der zweite Bereich (52) asymmetrisch zu der ersten Spulenachse (31) und/oder der zweiten Spulenachse (33) liegt.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (52) eine Erstreckung mit einem ersten Ende (70) und einem zweiten Ende (72), welches dem ersten Ende (70) gegenüberliegt, aufweist, wobei das zweite Ende (72) an oder in der Nähe eines zweiten äußeren Rands (76) der Sendespuleneinrichtung (24) und/oder der Empfangsspuleneinrichtung (26) liegt und das erste Ende (70) beabstandet zu einem ersten äußeren Rand (74) der Sendespuleneinrichtung (24) und/oder der Empfangsspuleneinrichtung (26) ist, welches dem zweiten äußeren Rand (76) gegenüberliegt.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenachse (31) und/oder die zweite Spulenachse (33) den zweiten Bereich (52) durchstößt.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenachse (31) und/oder die zweite Spulenachse (33) den zweiten Bereich (52) nicht durchstößt.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (48) als Träger für die Sendespuleneinrichtung (24) und die Empfangsspuleneinrichtung (26) ausgebildet ist, wobei insbesondere der erste Bereich (50) als Trägerplatte ausgebildet ist.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (52) als Platte oder Folie oder Beschichtung ausgebildet ist, welche an dem ersten Bereich (50) angeordnet ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abschirmeinrichtung (48) und einer nächstliegenden Spulenlage eine elektrische Isolatorlage (54) angeordnet ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Messseite (20), wobei eine Abstandsposition (s) des Targets (22) zu der Messseite (20) detektierbar ist, wobei Lagen mit Spulen (28, 30, 32) zwischen der Messseite (20) und der Abschirmeinrichtung (48) angeordnet sind.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lageabfolgerichtung (18) der Lagen eine Abstandsrichtung zwischen der Abschirmeinrichtung (48) und der Messseite (20) ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen mit Spulen (28, 30, 32) die gleichen Außenabmessungen aufweisen.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen mit Spulen (28, 30, 32) auf der Abschirmeinrichtung (48) angeordnet sind.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des zweiten Bereichs (52) der Abschirmeinrichtung (48) im Bereich zwischen 0,01 mm und 1 mm liegt.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des ersten Bereichs (50) der Abschirmeinrichtung (48) im Bereich zwischen 0,5 mm und 4 mm liegt.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspuleneinrichtung (26) und die Sendespuleneinrichtung (24) so ausgebildet und so relativ zueinander angeordnet sind, dass ohne Einfluss des Targets (20) die Empfangsspuleneinrichtung (26) im Wesentlichen ein Grundsignal und insbesondere Nullsignal bereitstellt und bei Einfluss des Targets (22) ein Signal bereitstellt, welches von dem Grundsignal abweicht.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspuleneinrichtung (26) mindestens eine erste Spule (30) und eine zweite Spule (32) aufweist, welche antiseriell geschaltet sind.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespuleneinrichtung mindestens eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, welche differentiell angesteuert sind.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswertung einer Phasendifferenz (Δφ) zwischen einem Empfangssignal der Empfangsspuleneinrichtung (26) und einem Sendesignal der Sendespuleneinrichtung (24) und/oder gekennzeichnet durch eine Amplitudenauswertung.
Positionsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen der Sendespuleneinrichtung (24), wenn diese in Differenzanordnung sind, oder Spulen (30, 32) der Empfangsspuleneinrichtung (26), wenn diese in Differenzanordnung sind, in unterschiedlichem Abstand zu der Messseite (20) positioniert sind.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (50, 52) aus elektrisch leitfähigem Material und magnetisch leitfähigem Material so gewählt sind, dass eine bestimmte Verstimmung für die Kombination aus Sendespuleneinrichtung (24) und Empfangsspuleneinrichtung (26) eingestellt ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material für den zweiten Bereich (52) Ferrit ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material für den ersten Bereich (50) Kupfer und/oder Aluminium ist.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen (28, 30, 32) als Printspulen ausgebildet sind.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine berührungslose Bestimmung der Position des Targets (20) relativ zu einer Messseite (22).
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswertung, welche einen absoluten Abstand (s) zwischen einer Messseite (20) und dem Target (22) ermittelt und/oder welche einen Schaltabstand zwischen der Messseite (20) und dem Target (22) ermittelt.
Verfahren zur Abstimmung einer Positionsmessvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Abschirmeinrichtung mit einem ersten Bereich aus elektrisch leitfähigem Material und einem zweiten Bereich aus magnetisch leitfähigem Material abgewandt einer Messseite positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitspunkt und insbesondere Schaltpunkt so eingestellt wird, dass im Arbeitspunkt Amplitudenänderungen Phasenänderungen von mindestens näherungsweise 180° im Differenzsignal bewirken.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitspunkt durch Dimensionierung des zweiten Bereichs (52) eingestellt wird.