DE102014109401B4 - Sensor for a roller conveyor and method for detecting objects located on a roller conveyor - Google Patents
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Abstract
Sensor (10) für eine Rollenbahn (16) mit einem Sender (22), einem Empfänger (24) und einem Sensorelement (12), das in eine Rolle (14) der Rollenbahn (16) integriert ist, und mit einer Auswertungseinheit (26) zum Erkennen von auf der Rollenbahn (16) befindlichen Objekten anhand eines Sensorsignals des Sensorelements (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (12) ein HF-Filterelement (13) aufweist, das ausgestaltet ist als – mehrere über den Umfang des Sensorelements (12) verteilte resonante Strukturen (32, 34), – ein Hohlraumresonator (28) mit über den Umfang des Sensorelements (12) verteilten Öffnungen oder – ein stabförmiger dielektrischer Resonator, dass das Sensorsignal ein von dem Sender (22) ausgesandtes und nach Durchlaufen des HF-Filterelements (13) in dem Empfänger (24) empfangenes Hochfrequenzsignal ist und dass die Auswertungseinheit (26) dafür ausgebildet ist, die Anwesenheit von Objekten daran zu erkennen, dass in der Nähe des HF-Filterelements (13) befindliche Objekte das durch das HF-Filterelement (13) laufende Hochfrequenzsignal beeinflussen.Sensor (10) for a roller conveyor (16) with a transmitter (22), a receiver (24) and a sensor element (12), which is integrated in a roller (14) of the roller conveyor (16), and with an evaluation unit (26 ) for detecting objects located on the roller conveyor (16) on the basis of a sensor signal of the sensor element (12), characterized in that the sensor element (12) has an RF filter element (13) which is designed as - several over the circumference of the sensor element (12) distributed resonant structures (32, 34), - a cavity resonator (28) with openings distributed over the circumference of the sensor element (12) or - a rod-shaped dielectric resonator that transmits the sensor signal from the transmitter (22) and after passing through the RF filter element (13) is in the receiver (24) received high-frequency signal and that the evaluation unit (26) is adapted to detect the presence of objects, that in the vicinity of the RF filter element (13 ) objects affect the current through the RF filter element (13) high-frequency signal.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor für eine Rollenbahn und ein Verfahren zum Erkennen von auf einer Rollenbahn befindlichen Objekten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise 13.The invention relates to a sensor for a roller conveyor and to a method for detecting objects located on a roller conveyor according to the preamble of
Rollenbahnen werden in der Regel als Rollenförderer in der Lager- und Fördertechnik eingesetzt. Einige der Rollen besitzen einen aktiven Antrieb, der sie in Rotation versetzt. Die übrigen passiven Rollen können über Bänder von den aktiven Rollen mitbewegt werden, oder die in Bewegung versetzten Objekte überbrücken solche Rollen aufgrund der Trägheit. Um den Materialfluss zu steuern, soll die Rollenbahn an bestimmten Positionen der Förderstrecke auf Anwesenheit von Objekten überwacht werden. Dazu sind verschiedenste Sensoren bekannt, wie optische, magnetische, induktive oder kapazitive Sensoren, die am entsprechenden Ort der Förderstrecke angebracht werden, um das Fördergut auf der Rollenbahn zu erfassen.Roller conveyors are generally used as roller conveyors in storage and conveyor technology. Some of the rollers have an active drive that sets them in rotation. The other passive rollers can be moved by belts from the active wheels, or the moving objects bridge such rollers due to inertia. In order to control the material flow, the roller conveyor should be monitored for the presence of objects at certain positions of the conveyor line. For this purpose, a variety of sensors are known, such as optical, magnetic, inductive or capacitive sensors, which are attached to the appropriate location of the conveyor line to detect the conveyed on the roller conveyor.
Die Montage derartiger Sensoren mit geeigneter Befestigungstechnik und Verkabelung zum Anschluss an eine Energieversorgung und ein Kommunikationsnetz, also an eine Steuereinheit oder in Kettenschaltung an weitere Sensoren, erfordert einen erheblichen Aufwand, zusätzlichen Platzbedarf sowie eine Einzeljustage der zahlreichen separat montierten Sensoren. Außerdem sind extern montierte Sensoren prinzipiell anfällig gegen mechanische Beeinträchtigungen durch die Umgebung, wie Verschmutzung oder Beschädigung der Detektionsflächen. Das gilt insbesondere bei optischen Sensoren wie Lichtschranken oder Lichtgittern, die seitlich oder von unten die Rollenbahn beobachten. Der Wartungsaufwand wird dadurch erhöht, und ferner wird eine robuste Gehäuseausführung zum mechanischen Schutz der Sensoren notwendig.The installation of such sensors with suitable fastening technology and wiring for connection to a power supply and a communication network, ie to a control unit or in chain to other sensors requires considerable effort, additional space and a single adjustment of the numerous separately mounted sensors. In addition, externally mounted sensors are in principle susceptible to mechanical impairments by the environment, such as contamination or damage to the detection surfaces. This applies in particular to optical sensors such as light barriers or light grids which observe the roller conveyor laterally or from below. The maintenance effort is thereby increased, and further, a robust housing design for mechanical protection of the sensors is necessary.
Daher wird im Stand der Technik, etwa der
Die
Aus der
Die
Die
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Die
Aus der
Die
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige Anwesenheitserkennung von Objekten auf einer Rollenbahn zu ermöglichen.It is therefore an object of the invention to enable a reliable presence detection of objects on a roller conveyor.
Diese Aufgabe wird durch einen Sensor für eine Rollenbahn und ein Verfahren zum Erkennen von auf einer Rollenbahn befindlichen Objekten nach Anspruch 1 beziehungsweise 13 gelöst. Das Sensorelement des Sensors ist in eine Rolle der Rollenbahn integriert. Die Erfindung geht nun von dem Grundgedanken aus, ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) durch ein Hochfrequenzfilterelement (HF-Filterelement) durchlaufen zu lassen. Objekte in der Nähe des HF-Filterelements beeinflussen das Hochfrequenzsignal, und dieser Effekt wird bei der Auswertung des empfangenen Hochfrequenzsignals zur Anwesenheitserkennung der Objekte genutzt.This object is achieved by a sensor for a roller conveyor and a method for detecting objects located on a
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch Integration in die Rolle ein nur minimaler Montageaufwand ohne zusätzlichen Platzbedarf ermöglicht wird, bei dem zugleich der Sensor vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Dabei ist der Sensor einfach aufgebaut und kommt mit nur geringem Messaufwand aus. Im Gegensatz zu optischen Sensoren ist der auf Hochfrequenzsignalen basierende Sensor unempfindlich gegen Staub und Verunreinigungen. So wird eine besonders robuste, zuverlässige und einfache Anwesenheitserkennung für Objekte auf einer Rollenbahn möglich.The invention has the advantage that only a minimum of assembly work without additional space requirement is made possible by integration in the role, in which at the same time the sensor is protected from external influences. The sensor is simple in design and requires only a minimum of measuring effort. Unlike optical sensors, the sensor based on high-frequency signals is insensitive to dust and contamination. This enables particularly robust, reliable and simple presence detection for objects on a roller conveyor.
Nicht nur das HF-Filterelement, sondern auch die weiteren Elemente des Sensors sind bevorzugt in die Rolle oder in einen Rahmen der Rollenbahn integriert, wie Sender, Empfänger und Auswertungseinheit. Am kompaktesten ist ein in die Rolle integriertes System. Aber auch bei Integration in einen Rahmen der Rollenbahn werden zusätzliche, freiliegende Elemente vermieden und der Platzbedarf verringert. Es ist lediglich noch eine Anschlussleitung für die Versorgung und den Datenanschluss erforderlich. Sogar diese Anschlussleitung kann noch durch drahtlose Kommunikation wie Funk beziehungsweise drahtlose oder autonome Versorgung vermieden werden.Not only the RF filter element, but also the other elements of the sensor are preferably integrated in the roller or in a frame of the roller conveyor, such as transmitter, receiver and evaluation unit. The most compact is a system integrated into the roll. But even when integrated into a frame of the roller conveyor additional, exposed elements are avoided and reduced space requirements. There is only one connection line for the supply and the data connection required. Even this connection cable can still be avoided by wireless communication such as radio or wireless or autonomous supply.
Das HF-Filterelement ist bevorzugt einkreisig oder mehrkreisig ausgebildet und weist in Weiterbildung der Erfindung mindestens eine resonante Struktur im oder auf der Oberfläche des Sensorelements auf. Die resonante Struktur erstreckt sich für einen großen Erfassungsbereich vorzugsweise über mindestens einen großen Teil oder sogar die volle Länge des Sensorelements. In radialer Richtung ist die resonante Struktur bei einem zwischen den Rollen befindlichen, nicht mitdrehenden Sensorelement nach oben zu den möglichen Objekten hin ausgerichtet. Ist die resonante Struktur Teil einer Rolle, so kann das Mitdrehen dazu führen, dass periodisch die Rolle selbst einer Anwesenheitserkennung im Weg ist. Das kann je nach Rollenumfang, Empfindlichkeit des Sensors und Objektgrößen hinnehmbar sein.The RF filter element is preferably formed in a single-circuit or multi-circuit and, in a further development of the invention, has at least one resonant structure in or on the surface of the sensor element. The resonant structure preferably extends over at least a large part or even the full length of the sensor element for a large detection range. In the radial direction, the resonant structure is aligned at an interposed between the rollers, not co-rotating sensor element up to the possible objects. If the resonant structure is part of a role, co-rotation can result in the role of even presence detection being periodically obstructed. This can be acceptable depending on the roll size, sensitivity of the sensor and object sizes.
Es ist weiterhin denkbar, mehrere resonante Strukturen über Längserstreckung und/oder den Umfang des Sensorelements verteilt vorzusehen und insgesamt oder gruppenweise parallel oder seriell zu verschalten. Mehrere parallele Zweige können dann einzeln ausgewertet werden, wobei die Ergebnisse erst nachträglich, also algorithmisch zusammengefasst werden, oder das Hochfrequenzsignal wird einem Splitter beziehungsweise Kombinierer sendeseitig auf die mehreren resonanten Strukturen verteilt und empfangsseitig zusammengefasst. Diese Kombination erfolgt vorzugsweise nicht über alle resonanten Strukturen, sondern nur über Gruppen in einer gemeinsamen radialen Richtung, weil die jeweils im Lauf der Drehbewegung der Rolle von den Objekten abgewandten resonanten Strukturen kaum sinnvolle Messinformation beitragen.It is furthermore conceivable to provide a plurality of resonant structures distributed over the longitudinal extent and / or the circumference of the sensor element and to interconnect in total or in groups in parallel or in series. Several parallel branches can then be evaluated individually, with the results being summarized later, ie algorithmically, or the high-frequency signal is distributed to a splitter or combiner on the transmitting side of the plurality of resonant structures and combined at the receiving end. This combination preferably does not take place via all the resonant structures, but only via groups in a common radial direction, because the respective resonant structures facing away from the objects in the course of the rotational movement of the roller hardly contribute meaningful measurement information.
Die resonante Struktur ist vorzugsweise in Mikrostreifentechnik oder Koplanartechnik hergestellt. Beispielsweise wird dazu eine dünne metallische Schicht auf eine Kunststofffolie aufgebracht oder aufgedampft.The resonant structure is preferably produced by microstrip technology or coplanar technology. For example, a thin metallic layer is applied to a plastic film or vapor-deposited.
In Weiterbildung der Erfindung kann das HF-Filterelement mindestens eine resonante Struktur im Inneren des Sensorelements aufweisen. Prinzipiell kommen dazu ebenfalls Strukturen in einer Technik in Frage, wie sie auch auf der Oberfläche genutzt werden können. Es besteht aber andererseits auch keine Notwendigkeit, sich in der Dicke der Struktur so stark zu beschränken. In jedem Fall muss dafür gesorgt werden, dass es zu einer Wechselwirkung mit einem Objekt kommen kann, indem beispielsweise Öffnungen in einer metallischen Hülle um die innere resonante Struktur angebracht werden oder ganz auf eine metallische Hülle verzichtet wird.In a development of the invention, the HF filter element can have at least one resonant structure in the interior of the sensor element. In principle, structures in a technique come into question, as they can also be used on the surface. On the other hand, there is no need to be so limited in the thickness of the structure. In any case, it must be ensured that it can interact with an object by, for example, openings are placed in a metallic shell around the inner resonant structure or is completely dispensed with a metallic shell.
Das HF-Filterelement kann wie bereits erwähnt mehrkreisig ausgebildet sein und mehrere resonante Strukturen unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweisen. Das kann eine Möglichkeit sein, um aus mehreren resonanten Strukturen HF-Filterelemente höherer Ordnung aufzubauen.As already mentioned, the RF filter element can be designed to be multi-circuited and have a plurality of resonant structures of different resonant frequency. This can be a possibility to build up RF filter elements of higher order from several resonant structures.
Die resonante Struktur kann in Weiterbildung der Erfindung einen Hohlraumresonator aufweisen. Hier entsteht die Resonanz des elektromagnetischen Feldes also nicht auf einer außen liegenden bestimmten resonanten Struktur, sondern innerhalb eines Hohlraums. Besonders bevorzugt ist die Rolle selbst der Hohlraumresonator. Das ist mit einer metallischen Hülle möglich und macht die Rolle außerdem besonders widerstandsfähig und langlebig.The resonant structure may comprise a cavity resonator in a further development of the invention. Here, the resonance of the electromagnetic field does not arise on an external particular resonant structure, but within a cavity. Particularly preferably, the roller itself is the cavity resonator. This is possible with a metallic shell and makes the role also particularly resistant and durable.
Der Hohlraumresonator weist bevorzugt über seine Längserstreckung und/oder Umfang Öffnungen auf. Durch diese Öffnungen, die beispielsweise die Form von Schlitzen oder auch andere Geometrien aufweisen, kann das Feld aus dem Inneren des Hohlraumresonators austreten. Dieses evaneszente Feld tritt mit einem anwesenden Objekt in Wechselwirkung. Hinsichtlich der Verteilung von Öffnungen über die Längserstreckung und den Umfang des Sensorelements gelten die obigen Ausführungen zur Verteilung von resonanten Strukturen entsprechend, d. h., dass die Ausbildung so sein muss, dass es zu einer Wechselwirkung mit einem über die Rollen geförderten Objekt kommen kann, also das Objekt das HF-Signal im HF-Filterelement ausreichend beeinflusst.The cavity resonator preferably has openings over its longitudinal extension and / or circumference. Through these openings, which for example have the shape of slots or other geometries, the field can emerge from the interior of the cavity resonator. This evanescent field interacts with a present object. With regard to the distribution of openings over the longitudinal extent and the circumference of the sensor element, the above statements apply to Corresponding distribution of resonant structures, ie, that the training must be such that it can come to an interaction with an object conveyed over the rollers, so that the object sufficiently affects the RF signal in the RF filter element.
Der Hohlraumresonator kann eine dielektrische Füllung zum Einstellen der Resonanzfrequenz aufweisen. Die dielektrische Füllung kann durchgehend oder mit Fehlstellen beziehungsweise Hohlräumen und unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Auch die Öffnungen zum Feldaustritt oder weitere Elemente wie Blenden, Abstimmschrauben und andere Hohlleiterbauelemente können genutzt werden, um die Resonanzfrequenz einzustellen.The cavity resonator may include a dielectric fill for adjusting the resonant frequency. The dielectric filling may be formed continuously or with defects or cavities and different materials. The openings for field exit or other elements such as diaphragms, tuning screws and other waveguide components can be used to adjust the resonant frequency.
Das HF-Filterelement kann ebenso einen dielektrischen Resonator aufweisen. Als ein derartiger dielektrischer Resonator hat das Sensorelement einen Aufbau ohne metallische Hülle oder Strukturen an der Außenseite, die abgerieben werden könnten. Besonders bevorzugt ist die Rolle selbst als das stabförmige Dielektrikum ausgebildet. Im Inneren des Dielektrikums kann ein Hohlraum vorgesehen sein.The RF filter element may also comprise a dielectric resonator. As such a dielectric resonator, the sensor element has a structure without metallic sheath or structures on the outside which could be abraded. Particularly preferably, the roller itself is designed as the rod-shaped dielectric. Inside the dielectric, a cavity may be provided.
Die Auswertungseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, das HF-Filterelement mit dem Hochfrequenzsignal mit annähernd der Resonanzfrequenz der resonanten Struktur anzuregen. Damit wird eine Veränderung durch ein anwesendes Objekt besonders empfindlich detektiert. Auch eine Anregung an mehreren Frequenzpunkten oder mit kontinuierlich veränderter Frequenz ist alternativ denkbar.The evaluation unit is preferably designed to excite the RF filter element with the high-frequency signal at approximately the resonant frequency of the resonant structure. Thus, a change by a present object is detected particularly sensitive. An excitation at several frequency points or with continuously changed frequency is alternatively conceivable.
Die Auswertungseinheit ist besonders bevorzugt dafür ausgebildet, die Filterkurve, die Güte der Resonanz, eine Verstimmung des Filters oder eine Impedanz des Resonatorelements zu bewerten, um die Anwesenheit von Objekten zu erkennen. Die Güte der Resonanz nimmt bei einer gut eingestellten resonanten Struktur durch das anwesende Objekt ab. Gemessen wird dies beispielsweise durch die Halbwertsbreite des Resonanzpeaks. Außerdem wird die Resonanzfrequenz verstimmt, also gegenüber der Situation ohne Objekte auf eine andere Frequenz verschoben. Die verstimmte Resonanzfrequenz kann bestimmt werden, oder es wird festgestellt, dass das System auf die nun verstimmte Anregungsfrequenz nicht mehr so stark reagiert wie zuvor. Weiterhin ist die Impedanz in Resonanz rein reell. Die Verstimmung durch das Objekt erzeugt einen induktiven beziehungsweise kapazitiven Anteil, an dem die Anwesenheit des Objekts erkannt werden kann.The evaluation unit is particularly preferably designed to evaluate the filter curve, the quality of the resonance, a detuning of the filter or an impedance of the resonator element in order to detect the presence of objects. The quality of the resonance decreases with a well adjusted resonant structure by the present object. This is measured, for example, by the half-width of the resonance peak. In addition, the resonance frequency is detuned, so compared to the situation without objects moved to a different frequency. The tuned resonant frequency can be determined, or it can be determined that the system is no longer responding to the now detuned excitation frequency as much as before. Furthermore, the impedance in resonance is purely real. The detuning by the object generates an inductive or capacitive component, at which the presence of the object can be detected.
Die Auswertungseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, vorab ein Kalibrationssignal in Abwesenheit von Objekten zu bestimmen und dann für die Erkennung von Objekten zu berücksichtigen. Damit werden in einer Art Leerkalibration diejenigen Einflüsse auf das Hochfrequenzsignal erfasst, die nicht von einem zu erkennenden Objekt verursacht sind. Sie werden dann im Betrieb in einfacher Weise durch Abziehen des Kalibrationssignals von dem jeweiligen empfangenen Hochfrequenzsignal berücksichtigt. Dieses Vorgehen impliziert einen Referenzvergleich. Verbleiben nach dem Abziehen des Kalibrationssignals signifikante Unterschiede zu Null, so kann auf die Anwesenheit eines Objekts geschlossen werden.The evaluation unit is preferably designed to determine in advance a calibration signal in the absence of objects and then to consider them for the detection of objects. Thus, in a kind of empty calibration those influences on the high-frequency signal are detected, which are not caused by an object to be detected. They are then taken into account in operation in a simple manner by subtracting the calibration signal from the respective received radio-frequency signal. This procedure implies a reference comparison. If, after subtracting the calibration signal, there are significant differences to zero, then the presence of an object can be deduced.
Die Auswertungseinheit ist noch bevorzugter dafür ausgebildet, das Kalibrationssignal im Betrieb anhand einer Historie von Hochfrequenzsignalen zu bestimmen oder anzupassen. Hier erfolgt also die Leerkalibration ohne Objekt nicht nur anfänglich, sondern dynamisch. Letztlich handelt es sich vorzugsweise um ein Filter mit Tiefpasseigenschaften, das also schnelle Änderungen durch Objekte und weit zurückliegende Einflüsse auf das Hochfrequenzsignal vergisst. Die Filterparameter sollten so eingestellt sein, dass langsam bewegte Objekte oder Objekte im vorübergehenden Stau noch keine Anpassung auslösen, sondern nur langfristige Effekte wie Ablagerungen an der Rolle. Eine anfängliche Leerkalibration kann als ein Faktor in die Auslegung des Filters eingehen.The evaluation unit is even more preferably designed to determine or adjust the calibration signal during operation on the basis of a history of high-frequency signals. Here, therefore, the empty calibration without an object is not only initial, but dynamic. Ultimately, it is preferably a filter with low-pass characteristics, which therefore forgets fast changes by objects and far past influences on the high-frequency signal. The filter parameters should be set so that slow-moving objects or objects in the temporary jam yet trigger no adjustment, but only long-term effects such as deposits on the roll. An initial empty calibration can be a factor in the design of the filter.
In vorteilhafter Weiterbildung ist eine Rolle mit einem darin integrierten erfindungsgemäßen Sensor vorgesehen. Diese Rolle kann einen eigenen Antrieb aufweisen, also eine aktive Rolle sein. Dann nutzt der Sensor vorzugsweise die Versorgungs- und Steuerungsleitungen dieses Antriebs mit. Der Sensor kann aber auch in eine passive Rolle ohne eigenen Antrieb eingesetzt sein. Dann benötigt der Sensor eigene Anschlüsse oder versorgt sich und kommuniziert drahtlos. Denkbar ist auch, den Sensor mit einer Batterie oder einer eigenen Energieerzeugung aus der Drehbewegung auszurüsten.In an advantageous embodiment, a roller is provided with a sensor according to the invention integrated therein. This role may have its own drive, so be an active role. Then, the sensor preferably uses the supply and control lines of this drive. The sensor can also be used in a passive role without its own drive. Then the sensor requires its own connections or supplies itself and communicates wirelessly. It is also conceivable to equip the sensor with a battery or its own power generation from the rotational movement.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf ähnliche Weise durch weitere Merkmale ausgestaltet werden und zeigt dabei ähnliche Vorteile. Derartige weitere Merkmale sind beispielhaft, aber nicht abschließend, in den sich an die unabhängigen Ansprüche anschließenden Unteransprüchen beschrieben.The inventive method can be configured in a similar manner by further features and shows similar advantages. Such further features are exemplary, but not exhaustive, in which subclaims following the independent claims are described.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:The invention will be explained below with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments. The figures of the drawing show in:
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Sensorelement
In der Ausführungsform gemäß
Der Hohlraumresonator
Anstelle des Hohlraumresonators
Im Gegensatz zu dem Hohlraumresonator
Die resonante Struktur
Für eine verbesserte und zumindest grob ortsaufgelöste Detektion können mehrere resonante Strukturen
Für die Auswertung eines Resonators gleich welcher Ausführungsform können unter anderem die folgenden drei Messgrößen Resonanzfrequenz, Güte und Impedanz herangezogen werden.For the evaluation of a resonator, regardless of which embodiment, the following three measured variables, resonance frequency, quality and impedance, among others, can be used.
Der Resonator ist jeweils auf eine bestimmte Resonanzfrequenz ausgelegt. Durch das Vorhandensein eines Objekts wird der Resonator verstimmt. Eine Auswertung der Frequenz und/oder Phase erlaubt die Bestimmung der Frequenzverschiebung. Liegt eine Verschiebung der Resonanzfrequenz im Vergleich zu einer gemessen Referenz vor, so kann auf ein Objekt geschlossen werden.The resonator is designed in each case to a specific resonance frequency. The presence of an object detunes the resonator. An evaluation of the frequency and / or phase allows the determination of the frequency shift. If there is a shift in the resonance frequency compared to a measured reference, then it is possible to conclude an object.
Die Messgröße der Güte kann ebenfalls herangezogen werden, indem beispielsweise die Breite der Resonanzkurve ausgemessen wird. Auch hierfür könnte mit einer Referenzkurve oder einer Referenzbreite verglichen werden. Bei Verbreiterung beziehungsweise Abweichung von der Referenzkurve kann auf die Objektanwesenheit geschlossen werden.The parameter of the quality can also be used, for example, by measuring the width of the resonance curve. Again, this could be compared to a reference curve or a reference width. When widening or deviating from the reference curve, the object presence can be deduced.
Wird der Resonator bei seiner Resonanzfrequenz betrieben, so besitzt er außerdem eine rein reelle Impedanz (XL + XC = 0). Je nach Typ (Parallel- oder Serienresonanz) wird der reelle Impedanzanteil minimal oder maximal. Durch ein anwesendes Objekt wird der Resonator so verstimmt, dass die Impedanz einen induktiven und/oder kapazitiven Anteil bekommt, der ausgewertet werden kann.If the resonator is operated at its resonant frequency, it also has a purely real impedance (XL + XC = 0). Depending on the type (parallel or series resonance), the real impedance component becomes minimum or maximum. By a present object, the resonator is detuned so that the impedance gets an inductive and / or capacitive component, which can be evaluated.
Für alle diese Auswertungen ist eine Schwellenbewertung mit Auslösen eines Schaltsignals bei Anwesenheit von Objekten möglich.For all these evaluations, a threshold evaluation is possible with the triggering of a switching signal in the presence of objects.
Die
Die Filterstruktur
In den
Mit einer Filterstruktur
Optimierungsziel ist einerseits wiederum eine möglichst große Wechselwirkung mit anwesenden Objekten. Außerdem sollte der Filtertyp so optimiert werden, dass die Filterstruktur
Das Wirkungsprinzip einer Filterstruktur
Die Auswertung erfolgt in Reflexion oder Transmission, indem die Amplitude und Phase an mehreren Frequenzpunkten oder kontinuierlich ausgewertet wird. Dies wird mit gespeicherten Referenzkurven verglichen. Durch Abweichung von der Referenz kann auf die Anwesenheit eines Objekts geschlossen werden. Bei der Auswertung mehrerer Frequenzpunkte ist eine Verschiebung der Filterkurve direkt sichtbar. Gegebenenfalls ist mit einer Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation des Eingangssignals die Auswertung einer Signallaufzeit möglich, wodurch auf die Position des Objekts geschlossen werden kann.The evaluation is carried out in reflection or transmission by the amplitude and phase is evaluated at several frequency points or continuously. This is compared to stored reference curves. Deviation from the reference makes it possible to deduce the presence of an object. When evaluating several frequency points, a shift of the filter curve is directly visible. Optionally, the evaluation of a signal delay time is possible with an amplitude, frequency or phase modulation of the input signal, which can be closed to the position of the object.
Abschließend wird erneut darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten Merkmale auch anders kombiniert werden können. So ist nicht nur jeweils möglich, das Sensorelement
Es sind auch Kombinationen von Messprinzipien denkbar, also Sensoren
Claims (13)
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