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Die Erfindung betrifft einen induktiven Positionssensor zur berührungslosen induktiven Abstandsmessung, umfassend mindestens eine Referenzinduktivität zur Erzeugung eines Referenzsignals und mindestens eine Messinduktivität zur Erzeugung eines Messsignals.
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Positionssensoren zur berührungslosen Abstandsmessung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese können unter anderem kapazitiv oder induktiv arbeiten. Die induktive Abstandsmessung kann erfolgen, sofern das Objekt, dessen Abstand zu ermitteln ist, elektrisch leitfähig ist bzw. mit einem elektrisch leitfähigen Element versehen ist. Das Wirkprinzip der induktiven Abstandsmessung basiert auf Wirbelströmen, welche durch eine Spule im elektrisch leitfähigen Element induziert werden. Diese Wirbelströme generieren ein Magnetfeld, welches der Ursache desselben, d.h. dem Magnetfeld der Spule, entgegengerichtet ist. Je näher das elektrisch leitfähige Element der Spule ist, desto größer wird das entgegengerichtete magnetische Feld und umso geringer die Induktivität der Spule.
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Im Allgemeinen reicht die Messung der Induktivität einer einzelnen Spule nicht aus, um verlässlich und wiederholt einen Abstand zum elektrisch leitfähigen Element anhand der veränderten Induktivität der Spule zu messen. Um eine Änderung der Induktivität aufgrund von Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur bzw. der Temperatur der Spule, zu kompensieren, wird ein Referenzwert benötigt. Dieser kann zum Beispiel in einem Speicherchip gespeichert werden, wobei der Referenzwert der zuvor gemessenen Induktivität der Spule entspricht. Diese Lösung hat den Nachteil, dass der notwendige digitale Speicherchip die Kosten eines solchen induktiv arbeitenden Positionssensors erheblich erhöht.
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Der Referenzwert der Induktivität kann auch durch einen analogen komplexen Widerstand realisiert werden. Ein solcher externer Widerstand zeigt jedoch eine funktionelle Abhängigkeit von der Temperatur, welche stärker ist als die funktionelle Abhängigkeit der Spule von der Temperatur.
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In weiteren Lösungen des Standes der Technik werden zwei identische Spulen nebeneinander angeordnet, wobei eine Referenzspule im festen Abstand zu einem Referenztarget angeordnet ist und die Messspule zusammen mit der Referenzspule und dem Referenztarget auf ein elektrisch leitfähiges Element zu- bzw. wegbewegt werden kann. Diese Lösung hat den Nachteil, dass die nebeneinander angeordneten Spulen einen doppelt so großen Platzbedarf haben wie eine einzelne Spule und zudem das Referenztarget ausgestaltet und mitbewegt werden muss.
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Ferner zeigt der Stand der Technik auch Lösungen auf, in denen auf vier Ebenen einer Leiterplatte die Sensorspule auf den beiden Ebenen, die am nächsten zum Target liegen, angeordnet sind. Eine Referenzspule ist bei einer solchen Lösung koaxial auf den beiden Ebenen angeordnet, die weiter entfernt vom Target sind. Dieser leicht erhöhte Abstand der Referenzspule zum Target führt zu einem Unterschied der Induktivitäten der Referenzspule und der Sensorspule, wenn beide Spulen einem Target angenähert werden. Da die Referenzspule und die Sensorspule baugleich sind, resultiert folglich lediglich ein geringer Unterschied in den gemessenen Induktivitäten der Referenzspule und Sensorspule.
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Ferner ist es bei der letztgenannten Lösung notwendig, dass entweder der Referenzwert der Referenzspule oder der Messwert der Messspule mit einem Versatz, d.h. Offset, versehen wird.
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Im Allgemeinen weisen die Referenzspule und die Sensorspule ähnlich große Induktivitäten auf, wobei Induktivitäten bevorzugt in einem Arbeitsabstand des induktiven Positionssensors identisch sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen induktiven Positionssensor zu schaffen, der im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist, keinen zusätzlichen Versatz (Offset) einer der beiden gemessenen Induktivitäten benötigt und den vom induktiven Positionssensor eingenommenen Bauraum nicht vergrößert.
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Der induktive Positionssensor der eingangs genannten Art löst diese Aufgaben dadurch, dass die Referenzinduktivität und die Messinduktivität koaxial zueinander angeordnet sind, und die Messinduktivität radial eine größere Abmessung als die Referenzinduktivität aufweist.
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Eine radiale Abmessung ist als Abmessung senkrecht zu einer koaxialen Richtung zu verstehen.
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Die Abmessung der Messinduktivität begrenzt somit den induktiven Positionssensor räumlich. Die Referenzinduktivität weist eine geringere Abmessung auf, sodass sich, bei Annäherung eines Targets, deren Induktivität in geringerem Maße ändert als die Induktivität der Referenzinduktivität.
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Die Bezeichnung als Referenz- bzw. Messinduktivität basiert alleinig darauf, dass die Induktivität der Referenzinduktivität in Abhängigkeit vom Abstand des induktiven Positionssensors zu einem elektrisch leitfähigen Element, d.h. dem Target, weniger stark variiert als jene der Messinduktivität.
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Ferner kann bei induktiven Positionssensoren von der Faustformel ausgegangen werden, dass die Abmessung des Positionssensors ungefähr dem halben Arbeitsabstand entspricht. Unter dem Arbeitsabstand ist derjenige Abstand des induktiven Positionssensors zum elektrisch leitfähigen Element zu verstehen, bei welchem eine deutliche Variation der Induktivität der entsprechenden Spule zu erkennen ist.
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Bereits ab ca. dem zweifachen Arbeitsabstand zwischen induktivem Positionssensor und elektrisch leitfähigem Element kann der Einfluss des elektrisch leitfähigen Elementes auf die Induktivität der entsprechenden Spule vernachlässigt werden, d.h. die Spule verhält sich näherungsweise wie eine Spule in Luft, die unendlich weit entfernt von einem elektrisch leitfähigen Element angeordnet ist.
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Der obigen Faustformel folgend weist eine Messinduktivität mit einer äußeren Abmessung von ca. 25 mm ungefähr einen Arbeitsabstand von 12 mm auf. Da die Referenzinduktivität eine kleinere Abmessung aufweist, ist der Arbeitsabstand der Referenzinduktivität entsprechend geringer und überlappt idealerweise nicht mit dem Arbeitsabstand der Messinduktivität. Folglich beeinflusst das elektrisch leitfähigen Element, welches sich im Arbeitsabstand der Messinduktivität befindet, die Referenzinduktivität noch nicht bzw. lediglich marginal, sodass sich die Induktivität der Referenzinduktivität im Arbeitsbereich der Messinduktivität nur schwach verändert.
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Die koaxiale Anordnung der Referenzinduktivität und der Messinduktivität erfolgt entlang der koaxialen Richtung, welche in Richtung des Targets zeigt, dessen Abstand zum induktiven Positionssensor ermittelt werden soll.
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Die Messinduktivität und Referenzinduktivität kann jeweils mit der gleichen Form bzw. mit verschiedenen Formen ausgestaltet sein. Hier sind zum Beispiel quadratische Formen, sechseckige, achteckige bzw. n-eckige Formen denkbar.
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Wesentlich für induktive Positionssensoren ist im allgemeinen eine ähnlich große Induktivität der Mess- und der Referenzinduktivität. Die Induktivität einer Spule (in dieser Offenbarung wird der Begriff Spule synonym zum Begriff einer Induktivität, im Sinne eines Elementes, welches induktive Eigenschaften zeigt, verwendet) ist unter anderem abhängig von der von der Spule überdeckten Fläche A und der Windungszahl N der Spule.
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Vorteile der Erfindung sind eine gesteigerte Empfindlichkeit des induktiven Positionssensors bei gleich bleibenden Abmessungen, was dazu führt, dass ein weiter entfernte Target detektiert werden kann bzw. bei gleich bleibendem Detektionsabstand die Spulen kleiner ausgestaltet werden können.
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Im Folgenden wird der erfindungsgemäße induktive Positionssensor anhand von weiteren jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungen näher beschrieben. Einzelne technische Merkmale der Ausgestaltungen können beliebig kombiniert bzw. weggelassen werden, wenn es auf die mit dem technischen Merkmal erzielte technische Wirkung in der entsprechenden Ausgestaltung nicht ankommt.
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In einer ersten Ausgestaltung des induktiven Positionssensors ist die Referenzinduktivität zumindest abschnittsweise innerhalb der Messinduktivität angeordnet. Die Anordnung der Referenzinduktivität innerhalb der Messinduktivität kann derart verstanden werden, dass die Referenzinduktivität in der Messinduktivität eingebettet bzw. eingeschlossen ist, dass die Referenzinduktivität von der Messinduktivität umschlossen ist bzw. dass die Induktivitäten einander umgeben oder miteinander verschachtelt sind.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Referenzinduktivität platzsparend zumindest abschnittsweise innerhalb der Messinduktivität angeordnet ist, wobei zeitgleich durch die unterschiedlichen Abmessungen der Mess- und Referenzinduktivität unterschiedlich starke Variationen der Induktivitäten der verwendeten Spulen bei Annäherung an ein Target erreicht werden.
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In einer zweiten Ausgestaltung des induktiven Positionssensors ist die Referenzinduktivität zumindest abschnittsweise von der Messinduktivität umschlossen. Dies bedeutet, dass die Messinduktivität abschnittsweise vollständig um die Referenzinduktivität herum angeordnet ist.
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Dadurch, dass die Messinduktivität die Referenzinduktivität umschließt, weist die Messinduktivität radial eine größere Abmessung als die Referenzinduktivität auf. Ferner wird durch eine solche Anordnung der benötigte Bauraum des induktiven Positionssensors minimiert.
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Der induktive Positionssensor kann für jede der Referenzinduktivität und der Messinduktivität eine von der jeweiligen Induktivität in koaxialer Richtung distal gelegene Messzone aufweisen, wobei die Lage der Messzone abhängig von der im Wesentlichen senkrecht zur koaxialen Richtung gemessenen Abmessung der jeweiligen Induktivität sein kann. Die unterschiedlichen Abmessungen der Referenz- und Messinduktivität können folglich den Vorteil haben, dass zwei unterschiedliche Messzonen existieren können, deren Lage in Bezug zum induktiven Positionssensor unterschiedlich sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des induktiven Positionssensors ist die Referenzinduktivität und/oder die Messinduktivität als Flachspule ausgestaltet. Im Gegensatz zu einer klassisch gewickelten Spule erstreckt sich eine flache Spule nur in einer Ebene, d.h. die Windungen einer Flachspule werden in der Ebene der Flachspule um einen Mittelpunkt der Flachspule herum angeordnet. Eine Flachspule kann unterschiedliche Formen aufweisen, zum Beispiel quadratisch, sechseckig, achteckig oder n-eckig.
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In einer weiteren Ausgestaltung des induktiven Positionssensors weist die Referenzinduktivität und/oder die Messinduktivität mindestens eine Windung auf, deren Abstand zum Mittelpunkt der Referenzinduktivität und/oder der Messinduktivität proportional zum Drehwinkel wächst. Mit anderen Worten sind die Windungen der Referenzinduktivität und/oder der Messinduktivität spiralförmig um einen Mittelpunkt angeordnet. Eine derartige Anordnung der Windungen der Referenzinduktivität und/oder der Messinduktivität hat den Vorteil, dass der Stromfluss in den Windungen gleichmäßig und ohne abrupte Richtungsänderungen erfolgen kann und ferner ein homogenes Magnetfeld der Referenzinduktivität und/oder der Messinduktivität entsteht.
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Je nach Geometrie des vorhandenen Bauraums für den induktiven Positionssensor ist eine Ausgestaltung desselben in verschiedenen Formen möglich, wobei die kreisförmige Ausgestaltung, in der die Windungen der Spulen spiralförmig um einen Mittelpunkt mit zu- bzw. abnehmendem Abstand zum Mittelpunkt verlaufen, leicht realisierbar ist.
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In dieser Ausgestaltung kann die Messinduktivität als Kreisring mit einem inneren und äußeren Durchmesser ausgestaltet sein, wobei der innere Durchmesser geringer sein kann als der äußere Durchmesser der Messinduktivität. Die Messinduktivität ist bevorzugt ein vollständiger Kreis.
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In einer weiteren Ausgestaltung des induktiven Positionssensors überragt die Referenzinduktivität die Messinduktivität entgegen der koaxialen Richtung.
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Wie bereits oben beschrieben, ist es vorteilhaft, wenn die Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität ähnliche Werte aufweisen. Da die Messinduktivität eine größere radiale Abmessung als die Referenzinduktivität aufweist, ist es vorteilhaft, die Referenzinduktivität mit mehr Windungen zu versehen, sodass eine ähnliche Induktivität beider Spulen erreicht wird. Da die Referenzinduktivität zumindest abschnittsweise von der Messinduktivität umgeben sein kann, und die Referenzinduktivität in radialer Richtung somit nicht vergrößert werden kann, ist es vorteilhaft, die zur Angleichung der Induktivitäten notwendigen zusätzlichen Windungen der Referenzinduktivität entlang bzw. entgegen der radialen Richtung anzuordnen.
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Dies bedeutet, dass die Referenzinduktivität eine größere Ausdehnung entlang bzw. entgegen der koaxialen Richtung aufweist und folglich die Messinduktivität überragt.
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Die Referenzinduktivität kann die Messinduktivität an einer oder an beiden Seiten überragen, wobei die Referenzinduktivität bevorzugt die Messinduktivität entgegen der koaxialen Richtung, d.h. weg vom Target, dessen Abstand zum induktiven Positionssensor gemessen werden soll, überragt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors ist die Referenzinduktivität und/oder die Messinduktivität als gedruckte Schaltung auf einer Leiterplatte ausgestaltet. Die Ausgestaltung einer bzw. beider Induktivitäten als gedruckte Schaltung hat den Vorteil, dass diese innerhalb eines Arbeitsschrittes, in welchem die Leiterplatte zum Beispiel mit elektrischen Leitungen versehen wird, hergestellt werden können. Ferner sind gedruckte Schaltungen platz- und kostensparend und auf diese Art hergestellte Spulen können leichter in bestehende Schaltkreise integriert werden.
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Wie bereits oben erwähnt, kann die Herstellung derart ausgestalteter Induktivitäten im Zuge der fotochemischen Herstellung der Leiterplatte erfolgen. D.h., dass das Design, sprich Größe, Windungen und Form der Spule bzw. Spulen mitsamt den möglichen weiteren Komponenten der Leiterplatte vorab festgelegt sein kann und die induktiven Positionssensoren in einem automatisierten Prozess zum Beispiel unter Nutzung eines Fotoresist, einer Belichtung, einer Entwicklung und anschließendem Ätzen hergestellt werden können.
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Die als gedruckte Schaltung ausgestaltete Referenzinduktivität und/oder Messinduktivität kann verschiedene Formen aufweisen, zum Beispiel spiralförmig, rechteckig, sechseckig bzw. n-eckig. Die Ausgestaltung als gedruckte Schaltung hat den Vorteil, dass nahezu jede beliebige Form der Spule erreicht werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors erstreckt sich die Referenzinduktivität und/oder die Messinduktivität über mindestens zwei Ebenen der Leiterplatte. Eine mehrschichtige bzw. Multilayer-Leiterplatte hat den Vorteil, dass auf der Leiterplatte angeordnete Elemente wie zum Beispiel Spulen nicht mehr auf eine einzelne Ebene begrenzt sind. D.h., dass sich eine Spule auf zwei, drei, vier oder mehr Schichten befinden kann.
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Üblicherweise angewandte Materialdicken der Leiterbahnen auf Leiterplatten liegen im Bereich unter 100 µm sodass eine mehrschichtige Leiterplatte im Vergleich zu einer einschichtigen Leiterplatte keinen merklichen Dickenzuwachs erfährt. Ferner erlauben mehrschichtige Leiterplatten die Aufnahme komplexerer elektrischer gedruckte Schaltungen.
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Ist beispielsweise dieser Durchmesser einer als gedruckte Schaltung auszugestaltender Spule vorgegeben, so begrenzt der Durchmesser die Anzahl möglicher Windungen der Spule auf einer Ebene der Leiterplatte. Die Ausgestaltung dieser Spule auf mehreren Ebenen erlaubt es, die Induktivität der als gedruckte Schaltung ausgestalteten Spule zu erhöhen, ohne die geometrische Ausdehnung der Spule auf der Leiterplatte zu vergrößern. Die Vergrößerung aufgrund der Ausgestaltung auf mehreren Ebenen der Leiterplatte ist im Vergleich zu einer klassischen aus Kupferdraht gewickelten Spule vernachlässigbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors sind die einzelnen Ebenen der Referenzinduktivität und/oder die einzelnen Ebenen der Messinduktivität jeweils untereinander mittels mindestens einer auf der Leiterplatte ausgestalteten Durchgangsbohrung verbunden.
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Die mindestens eine Durchgangsbohrung ist bevorzugt metallisiert, sodass zum Beispiel die Windungen einer ersten Ebene einer Spule elektrisch mit den Windungen einer zweiten Ebene derselben Spule verbunden werden können. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Drehsinn der Windungen der ersten und der zweiten Ebene derselben Spule identisch ist, damit sich die entstehenden Magnetfelder der Windungen der ersten Ebene und der Windungen der zweiten Ebene nicht aufheben.
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Ferner erlauben es Durchgangsbohrungen beispielsweise eine von außen nach innen spiralförmig angeordnete Anzahl von n Windungen an beiden Enden der Windungen elektrisch zu kontaktieren, indem das im Inneren der Spirale gelegene Ende der Windungen mittels einer Durchgangsbohrung, welche metallisiert ist, auf eine zweite Ebene geführt wird, von wo aus eine weitere Leiterbahn galvanisch getrennt von den Windungen der ersten Ebene zu einem gewünschten Kontaktpunkt geführt werden kann.
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Ebenso ist es möglich, dass die durch die Durchgangsbohrungen hindurchgeführte Leiterbahn auf der zweiten Ebene als Windungen ausgestaltet ist. Diese Windungen können im gleichen Richtungssinn wie die Windungen auf der ersten Ebene als spiralförmige von innen nach außen verlaufende Windungen ausgestaltet sein. Die Anzahl der Windungen auf der ersten Ebene (n) kann der Anzahl der Windungen auf der zweiten Ebene (m) entsprechen, sodass durch eine solche Anordnung die Induktivität der auf zwei Ebenen ausgestalteten Spule verdoppelt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung befinden sich die Referenzinduktivität und die Messinduktivität gemeinsam auf wenigstens einer Ebene der Leiterplatte. Eine derartige Anordnung der Referenzinduktivität und der Messinduktivität hat den Vorteil, dass beide Induktivitäten in dem Bearbeitungsschritt der entsprechenden Ebene der Leiterplatte zeitgleich hergestellt werden können. Dies kann zu einer Zeitersparnis der Herstellung, bzw. auch zur Kostenersparnis aufgrund geringerer Komplexität der mehrschichtigen Leiterplatte führen.
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Es ist möglich, dass sich die Referenzinduktivität und die Messinduktivität gemeinsam auf zwei oder mehreren Ebenen der mehrschichtigen Leiterplatte befinden. Es ist besonders bevorzugt, dass sich die Referenzinduktivität und die Messinduktivität gemeinsam auf einer bzw. auf den zwei Ebenen der mehrschichtigen Leiterplatte befinden, welche im induktiven Positionssensor näher zum Target, dessen Abstand zum Positionssensor gemessen werden soll, angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors befindet sich auf einer äußeren Ebene der Leiterplatte lediglich die Referenzinduktivität, wobei der induktive Positionssensor um die Referenzinduktivität herum einen Freiraum zur Positionierung weiterer Bauelemente aufweist. Ein solcher Freiraum hat den Vorteil, dass dieser mit weiteren Bauelementen bestückt werden kann, welche platzsparend auf bzw. am induktiven Positionssensor angeordnet sein können.
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Der Freiraum um die Referenzinduktivität herum erstreckt sich in radialer Richtung und ist über der Messinduktivität angeordnet. Besagter Freiraum ist bevorzugt an jener äußeren Ebene der Leiterplatte angeordnet, welche vom Target weg weist. Die den Freiraum aufweisende äußere Ebene kann je nach Definition als oberste bzw. hinterste Ebene bezeichnet werden. Da der erfindungsgemäße induktive Positionssensor mit einer vordersten Ebene zum Target gewandt ist und mit der hintersten Ebene vom Target abgewandt ist, ist es vorteilhaft, weitere an der Leiterplatte zu befestigen Bauelemente an der hintersten Ebene zu befestigen, sodass diese bei weiterer Verkürzung des Abstandes zwischen dem induktiven Positionssensor und dem Target nicht an letzteres anstoßen können.
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Im Freiraum können beispielsweise eine Kapazität und ein integrierte Schaltkreis (IC) angeordnet sein. Diese Komponenten können für die Messung der Induktivität der entsprechenden Spule (über die Messung der Frequenz eines Schwingkreises aus Induktivität und Kapazität) verwendet werden. Beide zusätzlichen Komponenten müssen nicht außerhalb des induktiven Positionssensors angeordnet werden, was zu einer Reduzierung des benötigten Bauraums führt.
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Der erfindungsgemäße induktive Positionssensor weist das Referenzsignal und das Messsignal auf, welche jeweils in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen dem induktiven Positionssensor und einem elektrisch leitfähigen Element variieren, wobei sowohl das Referenz- als auch das Messsignal ohne das elektrisch leitfähigen Element, das Target, größer ist als das Referenz- und Messsignal mit dem elektrisch leitfähigen Element. In einer weiteren Ausgestaltung des Positionssensors nehmen die Induktivität der Referenzinduktivität und die Induktivität der Messinduktivität den gleichen Wert an, wenn sich das elektrisch leitfähigen Element in der Messzone der Messinduktivität an einem Triggerpunkt befindet.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die ermittelten Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität a priori einen Schnittpunkt aufweisen, ohne dass die abstandsabhängigen Funktionen der Induktivitäten bearbeitet werden müssen. D.h., es ist nicht notwendig, eine der gemessenen Induktivitäten mit einem Versatz, das heißt Offset, zu versehen, um somit einen Schnittpunkt beider Funktionen der Induktivitäten zu ermöglichen. Im Triggerpunkt schneiden sich die unbearbeiteten Funktionen der Induktivitäten, d.h. die Induktivität der Referenzinduktivität ist im Triggerpunkt genauso groß wie die Induktivität der Messinduktivität. Als Triggerpunkt ist ein Abstand zwischen dem induktiven Positionssensor und dem elektrisch leitfähigen Element zu verstehen, in welchem die Induktivitäten der Referenzinduktivität und Messinduktivität gleiche Werte annehmen. Der Triggerpunkt befindet sich bevorzugt in der Messzone der Messinduktivität, nicht aber in der Messzone der Referenzinduktivität.
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Im Triggerpunkt hat das elektrisch leitfähige Element die Induktivität der Messinduktivität beeinflusst, genauer gesagt herabgesetzt. Da sich ein im Triggerpunkt befindliches elektrisch leitfähigen Element noch nicht in der Messzone der Referenzinduktivität befindet, ist die Induktivität der Referenzinduktivität durch das elektrisch leitfähige Element noch nicht beeinflusst, d.h. verringert. Die Induktivität der Referenzinduktivität definiert somit eine Schwelleninduktivität. Innerhalb der Messzone der Messinduktivität findet bei Bewegung des elektrisch leitfähigen Elementes lediglich eine geringe Änderung der Induktivität der Referenzinduktivität im Vergleich zur Induktivität der Messinduktivität statt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors ist die Induktivität der Messinduktivität ohne das elektrisch leitfähigen Element größer als die Induktivität der Referenzinduktivität, und ferner ist bei einem Minimalabstand zwischen dem induktiven Positionssensor und dem elektrisch leitfähigen Element die Induktivität der Messinduktivität geringer als die Induktivität der Referenzinduktivität.
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Mit anderen Worten weist die Messinduktivität in Luft eine a priori höhere Induktivität auf als die Referenzinduktivität in Luft. Unter der Bezeichnung „Induktivität in Luft“ ist ein Zustand zu verstehen, in welchem der induktive Positionssensor weit vom Target entfernt ist, wobei unter weit ein Abstand zu verstehen ist, in welchem eine Bewegung des Targets weder die Induktivität der Referenzinduktivität, noch die Induktivität der Messinduktivität merklich beeinflusst. Ein solcher Abstand kann zum Beispiel größer als der doppelte Abstand des induktiven Positionssensors von der Messzone der Messinduktivität sein.
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Unter einem Minimalabstand ist ein Abstand zwischen dem induktiven Positionssensor und dem Target zu verstehen, der größer als null und kleiner als ein Triggerabstand, d.h. der Abstand zwischen Positionssensor und Triggerpunkt, ist. Bevorzugt ist der Minimalabstand in der Nähe des induktiven Positionssensors und distal von der Messzone der Messinduktivität definiert.
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Bei Bewegung des elektrisch leitfähigen Elementes, d.h. des Targets, von einem großen Abstand (größer als der doppelte Triggerabstand) über den Triggerpunkt bis hin zum Minimalabstand zum induktiven Positionssensor wird die vom Abstand zum Target abhängige Induktivität der Messinduktivität von einem maximalen Messsignal auf ein minimales Messsignal herabgesetzt. Der Verlauf der Induktivität der Referenzinduktivität ist bei dieser Bewegung ebenso stetig fallend wie der Verlauf der Induktivität der Messinduktivität, allerdings variiert die Induktivität der Referenzinduktivität weniger stark als jene der Messinduktivität. D.h., dass das maximale Referenzsignal geringer ist als das maximale Messsignal und das minimale Referenzsignal größer ist als das minimale Messsignal. Die Kurvenverläufe der Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität schneiden sich im Triggerpunkt. Im Triggerpunkt weisen die Kurvenverläufe der Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität folglich unterschiedliche Steigungen auf, wobei der Betrag der Steigung des Messsignals größer ist als der Betrag der Steigung des Referenzsignals.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors beträgt der relative Unterschied zwischen der Induktivität der Messinduktivität und der Induktivität der Referenzinduktivität in Luft, d.h. ohne das elektrisch leitfähige Element, als auch beim Minimalabstand des elektrisch leitfähigen Elementes mindestens 3 %.
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Auch in dieser Ausgestaltung ist die Bezeichnung „ohne das elektrisch leitfähige Element“ als Zustand zu verstehen, in welchem das elektrisch leitfähigen Element, das heißt das Target, weit entfernt vom induktiven Positionssensor ist. In den Lösungen des Standes der Technik beträgt der relative Unterschied zwischen den Induktivitäten ungefähr 1 %, sodass sich bei diesen Lösungen des Standes der Technik ein sehr geringer Schnittwinkel zwischen den Kurvenverläufen der Induktivität der Referenzinduktivität und der Induktivität der Messinduktivität ergibt. Dies kann bei unzureichender Auflösung der zu messenden Induktivitäten dazu führen, dass der Schnittpunkt beider Kurvenverläufe nicht exakt ermittelt werden kann. In der Nähe des Triggerpunktes kann der relative Unterschied zwischen den Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität geringer als 1 % sein, beispielsweise 0,1 %. Die Induktivitäten der verwendeten Messinduktivität bzw. Referenzinduktivität können beispielsweise unter 100 Mikrohenry (µH), als nicht einschränkendes Beispiel 15 µH betragen, sodass zur Auflösung eines relativen Unterschiedes der Induktivitäten von 0,1 % die Induktivität mit einer Genauigkeit von etwa 15 Nanohenry (nH) messbar sein muss. Die notwendige Auflösung wird durch diese Ausgestaltung auf etwa 45 nH erhöht, was die Anforderungen an die Messung der Induktivität deutlich verringert.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors sieht dieser eine Hystereseschaltung zur Vermeidung instabiler Schaltsituation vor. Eine Hystereseschaltung, welche entweder am induktiven Positionssensor oder an einer Auswerteeinheit angeordnet sein kann, hat den Vorteil, dass beispielsweise eine periodische oder aperiodische Bewegung des Targets um den Triggerpunkt herum auf den induktiven Positionssensor zu bzw. von diesem weg nicht dazu führt, dass das Erreichen des Triggerpunktes periodisch oder aperiodisch mit derselben Frequenz der Bewegung des Targets angezeigt wird.
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Es ist denkbar, dass der induktive Positionssensor dazu genutzt wird, den Abstand zu einem Target zu kontrollieren und bei Erreichen eines vorbestimmten Abstandes, dem Triggerabstand, ein dieses Erreichen signalisierendes Signal zu generieren. Unter Nutzung einer Hystereseschaltung wird ein solches Signal erst generiert, wenn der Abstand des Targets zum induktiven Positionssensor den Triggerabstand bereits unterschritten hat (zum Beispiel um 0,2 %), wobei bei Vergrößerung des Abstandes zwischen Target und induktivem Positionssensor das Signal erst ausgeschaltet wird, wenn der Abstand des Targets zum induktiven Positionssensor den Triggerabstand bereits überschritten hat (zum Beispiel um 0,2 %).
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Eine Hystereseschaltung kann ferner die Kompensation von Herstellungstoleranzen der Induktivitäten ermöglichen.
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Die obigen Ausgestaltungen des induktiven Positionssensors haben allesamt den Vorteil, dass Abweichungen der Induktivitäten der Referenzinduktivität und/oder der Messinduktivität einen geringeren störenden Einfluss haben als bei den Lösungen des Standes der Technik.
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Ferner erlauben die obigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors, einen zuverlässigen Schaltpunkt zu generieren, an welchem die Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität identisch sind.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltungen können auch dazu verwendet werden, eine Bewegung eines Targets senkrecht zur koaxialen Richtung der Referenzinduktivität und der Messinduktivität zu überwachen. Eine solche Bewegung des Targets kann aufgrund des klar definierten Schaltpunktes des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors genauer überwacht werden, als dies mit den Lösungen des Standes der Technik möglich ist.
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Der erfindungsgemäße induktive Positionssensor kann in einem Abstand zum Target angeordnet sein, in welchem der Triggerabstand bereits unterschritten ist. Ferner ist es möglich, dass bei 50-prozentiger Überdeckung des induktiven Positionssensors mit dem Target die Induktivität der Referenzinduktivität identisch mit der Induktivität der Messinduktivität ist. Wird das Target weiter in Überdeckung mit dem induktiven Positionssensor gebracht, so verringert die Überdeckung die Induktivität der Messinduktivität stärker als die Induktivität der Referenzinduktivität. D.h., dass die Kurvenverläufe der Induktivitäten der Referenzinduktivität und der Messinduktivität unterschiedlich große Anstiege aufweisen, wobei beide Kurvenverläufe monoton und stetig sind.
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Im Folgenden werden explizite Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen werden gleiche technische Merkmale bzw. technische Merkmale mit gleicher Funktion oder technischer Wirkung mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Einzelne technische Merkmale können dabei beliebig kombiniert und/oder weggelassen werden, solange es nicht auf den mit dem weggelassenen technischen Merkmale erzielten technischen Effekt ankommt.
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Es zeigen:
- 1: das Prinzip der induktiven berührungslosen Abstandsmessung;
- 2: induktive Positionssensoren aus dem Stand der Technik;
- 3: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors;
- 4: Kurvenverläufe der Induktivitäten des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors im Vergleich zu Lösungen des Standes der Technik;
- 5: Anwendung des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors zur Detektion einer Überlappung;
- 6: Kurvenverläufe der Induktivitäten bei Überlappung der Anwendung aus 5 im Vergleich zu Lösungen aus dem Stand der Technik; und
- 7: Ober- und Unterseite des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors der 3.
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Anhand der 1 soll das Wirkprinzip der berührungslosen induktiven Abstandsmessung 3 mittels eines induktiven Positionssensors 1 (nicht gezeigt) erörtert werden.
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Die 1 trägt die Induktivität L über einen Abstand x auf. Der Abstand x wird zwischen dem induktiven Positionssensor 1 und einen elektrisch leitfähigen Element bzw. einem Target (beide nicht gezeigt) gemessen. Im Koordinatensystem der 1 werden zwei Kurvenverläufe 5 dargestellt, der Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 und der Kurvenverlauf 5 des Messsignals 9.
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Sowohl das Referenzsignal 7 als auch das Messsignal 9 weisen einen Anstieg Δ auf, welcher in der Nähe eines Schnittpunktes 11 angedeutet ist. Zu erkennen ist deutlich, dass der Anstieg des Referenzsignals Δ7 kleiner ist als der Anstieg des Messsignals Δ9 .
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Ferner ist erkennbar, dass die Anstiege des Referenzsignals und des Messsignals Δ7 , Δ9 abhängig von vom Abstand x sind.
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In 1 ist ebenso eine Messzone 13 eingezeichnet, welche von zwei gestrichelten Linien begrenzt wird. Der Schnittpunkt 11 beider Kurvenverläufe 5 liegt innerhalb dieser Messzone 13, wobei der Schnittpunkt 11 am Triggerabstand 15 liegt.
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1 zeigt ebenso den doppelten Triggerabstand 17, welcher als ungefähre Grenze zwischen dem Zustand der Induktivität in Luft 19 (der Zustand der Induktivität in Luft 19 kann ebenso als Zustand der Induktivität ohne das elektrisch leitfähigen Element 21 bezeichnet werden) und dem Zustand der Induktivität mit dem elektrisch leitfähigen Element 23 angesehen werden kann. Distal vom Triggerabstand 15 ist der Minimalabstand 24 gezeigt. Dieser Minimalabstand 24 ist größer als null und kleiner als der Triggerabstand 15.
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Im Zustand der Induktivität in Luft 19 zeigen beide Kurvenverläufe 5 nur eine geringe Änderung bei Änderung des Abstandes x. Dahingegen variiert die Induktivität L im Zustand Induktivität mit dem leitfähigen Element 23 stark in Abhängigkeit vom Abstand x.
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1 zeigt ferner eine zweite Abszissenachse 25, auf welcher ein Schaltsignal 27 aufgetragen ist. Der Kurvenverlauf 5 des Schaltsignals 27 ist durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet und weist in der in 1 gezeigten Ausgestaltung eine Stufenform auf, wobei das Schaltsignal 27 den Wert 0 für alle Abstände x kleiner als der Triggerabstand 15 und den Wert 1 für alle Abstände x größer als der Triggerabstand 15 aufweist. D.h., dass das Schaltsignal 27 seinen Zustand ändert, wenn sich das Referenzsignal 7 und das Messsignal 9 schneiden.
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In 2 sind Lösungen aus dem Stand der Technik vorgestellt. Eine erste Lösung 29 aus dem Stand der Technik zeigt einen induktiven Positionssensor 1, der eine Referenzinduktivität 31 und eine Messinduktivität 33 aufweist.
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Die Referenzinduktivität 31 und die Messinduktivität 33 sind jeweils als Flachspule (34) ausgestaltet. Die Referenzinduktivität 31 befindet sich in einem festen Referenzabstand 35 zu einem Referenztarget 37, wohingegen sich die Messinduktivität 33 in einem variablen Abstand x zu einem Target 39 befindet. Das Target 39 kann ein elektrisch leitfähiges Element 41 sein. Sowohl die Referenzinduktivität 31, die Messinduktivität 33, als auch das Referenztarget 37 sind im festgelegten Abstand zueinander miteinander in Bezug auf das Target 39 beweglich.
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Sowohl die Referenzinduktivität 31 als auch die Messinduktivität 33 weisen eine Abmessung 42 auf, die für beide Induktivitäten 31, 33 ungefähr gleich ist. Die Abmessung 42 der gezeigten Induktivitäten 31, 33 ist ein Durchmesser D.
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Im ersten Diagramm 43 sind verschiedene Kurvenverläufe 5 dargestellt. Der Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 der Referenzinduktivität 31 der ersten Lösung 29 ist eine Konstante, d.h. die Induktivität L ändert sich mit dem Abstand x nicht. Der Kurvenverlauf 5 der Messinduktivität 33 der ersten Lösung 29, d.h. der Kurvenverlauf 5 des Messsignals 9 beschreibt eine Kurve, welche den Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 im Schnittpunkt 11 schneidet. Dieser Schnittpunkt 11 kennzeichnet den Triggerabstand 15.
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Eindeutiger Nachteil der ersten Lösung 29 ist die Anordnung der Referenzinduktivität 31 und der Messinduktivität 33 nebeneinander, was den Platzbedarf des induktiven Positionssensors 1 erheblich erhöht.
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2 zeigt ebenso eine zweite Lösung 45 eines induktiven Positionssensors 1 aus dem Stand der Technik. Diese zweite Lösung 45 weist ebenso eine Messinduktivität 33 und eine Referenzinduktivität 31 auf, wobei beide Induktivitäten 31, 33 entlang der x-Achse über- bzw. nebeneinander angeordnet sind. D.h., dass die Messinduktivität 33 weiter in X-Richtung positioniert ist als die Referenzinduktivität 31.
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Für diese zweite Lösung 45 aus dem Stand der Technik ergeben sich, aufgrund des identischen Aufbaus der Referenzinduktivität 31 und der Messinduktivität 33 Kurvenverläufe 5, die sich sehr ähneln. Diese Kurvenverläufe 5 sind im ersten Diagramm 43 eingezeichnet. Der Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 der zweite Lösung 43 liegt für kleinere Abstände x über dem Kurvenverlauf 5 des Messsignals 9 der zweiten Lösung 45. Da bei der Lage der Kurvenverläufe 5 der zweiten Lösung 45 kein Schnittpunkt 11 ermittelt werden kann, ist es notwendig, einen der Kurvenverläufe 5 mit einem Versatz 47, das heißt einem Offset, zu beaufschlagen. In der zweiten Lösung 45 des Standes der Technik wird der Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 mit einem Versatz 47 verringert, was zu einem korrigierten Kurvenverlauf 49 führt, welcher die Differenz des Kurvenverlaufs 5 des Referenzsignals 7 mit dem Versatz 47 darstellt. Erst nach dieser Bearbeitung bzw. Berechnung des korrigierten Kurvenverlaufs 49 ist es möglich, einen Schnittpunkt 11 für die zweite Lösung 45 zu ermitteln.
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3 zeigt einen erfindungsgemäßen induktiven Positionssensor 1, der auf einer Leiterplatte 51 angeordnet ist. Zu sehen ist eine vorderste Ebene 53, auf welcher die als Flachspule 34 ausgestaltete Messinduktivität 33 und die ebenfalls als Flachspule 34 ausgestaltete Referenzinduktivität 31 zu sehen ist.
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Sowohl die Referenzinduktivität 31 als auch die Messinduktivität 33 sind als gedruckte Schaltungen 55 ausgestaltet. Die Referenzinduktivität 31 liegt in Form eines Kreises 57, die Messinduktivität 33 in Form eines Ringes 59 vor. Die Referenzinduktivität 31 und die Messinduktivität 33 weisen unterschiedliche Abmessungen 42, genauer unterschiedliche Durchmesser D auf. Die in 3 gezeigte Ausgestaltung des induktiven Positionssensors 1 zeigt ein Design mit einer mehrschichtigen Leiterplatte 51a, welche aus unterschiedlichen Ebenen 61 aufgebaut ist. Die unterschiedlichen Ebenen 61 sind in der unteren Ansicht einzeln dargestellt.
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Auf der hintersten Ebene 61a ist ein erster Teil der Referenzinduktivität 31a als gedruckte Schaltung 55 ausgestaltet. In der ersten Mittelebene 61b ist ein zweiter Teil der Referenzinduktivität 31b angeordnet. In einer zweiten mit der Ebene 61 c und einer vordersten Ebene 61d ist jeweils ein dritter und vierter Teil der Referenzinduktivität (31c, 31d) angeordnet.
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Die hinterste Ebene 61a und die vorderste Ebene 61d stellen äußere Ebenen 61e des induktiven Positionssensors 1 dar.
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In der zweiten Mittelebene 61c ist zusätzlich ein erster Teil der Messinduktivität 33a und in der vordersten Ebene 61d ein zweiter Teil der Messinduktivität 33b angeordnet. Die Teile der Messinduktivität (33a, 33b) umschließen jeweils die entsprechenden Teile der Referenzinduktivität (31c, 31d).
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In der in 3 gezeigten vordersten Ebene 53 weist die koaxiale Richtung 63 aus der Zeichenebene heraus. Die in der unteren Ansicht gezeigten einzelnen Ebenen 61 sind somit von links nach rechts entlang der koaxialen Richtung 63 angeordnet.
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Die unterschiedlichen Ebenen (61a-41b) sind mittels metallisierter Durchgangsbohrungen 65 miteinander verbunden, d.h. dass beispielsweise Windungen 67 des ersten Teils der Referenzinduktivität 31a, welcher auf der hintersten Ebene 61a angeordnet ist, mit Windungen 67 des zweiten Teils der Referenzinduktivität 31b, welcher auf der ersten Mittelebene 61b angeordnet ist, elektrisch verbunden sind.
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Ebenso sind die Windungen 67 des ersten Teils der Messinduktivität 33a mittels einer metallisierten Durchgangsbohrung 65 mit den Windungen 67 des zweiten Teils der Messinduktivität 33b elektrisch verbunden.
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4 zeigt Kurvenverläufe 5 der Induktivitäten 31, 33 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1 im Vergleich zu der zweiten Lösung 45 des Standes der Technik.
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Im Diagramm der 4 ist die Induktivität L über den Abstand x aufgetragen. Die Messinduktivität 33 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1 ist identisch mit der Messinduktivität 33 der zweiten Lösung 45 des Standes der Technik. Der Kurvenverlauf 5 des Messsignals 9 ist somit ein gemeinsamer Kurvenverlauf 5a, welcher sowohl für den erfindungsgemäßen induktiven Positionssensor 1, als auch für die zweite Lösung 45 aus dem Stand der Technik gilt.
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Ferner zeigt das Diagramm der 4 den Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1 und den Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 der zweiten Lösung 45 aus dem Stand der Technik, wobei in beiden Fällen eine Hystereseschaltung 69 angewandt wird. Die Hystereseschaltung 69 ist in 3 gezeigt.
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Schaltpunkte 71 der Hystereseschaltung 69 sind in der in 4 gezeigten Ausgestaltung der induktiven Positionssensoren 1 bei einem relativen Unterschied zwischen Referenzsignal 7 und Messsignal 9 von 0,2 % definiert.
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Der Anstieg des Messsignals Δ9 in der Nähe des jeweiligen Schnittpunktes 11 unterscheidet sich im Fall der zweiten Lösung aus dem Stand der Technik 45 nur geringfügig vom Anstieg des Referenzsignals Δ7 , so dass sich für die zweite Lösung aus dem Stand der Technik 45 ein erster Schaltbereich 73a ergibt, der deutlich größer ist als ein zweiter Schaltbereich 73b, der sich für den erfindungsgemäßen induktiven Positionssensor 1 ergibt.
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Der verringerte zweite Schaltbereich 73b hat zur Folge, dass ein Schaltbereich 73 durch 2 näher aneinanderliegende Schaltpunkte 71 klarer eingegrenzt werden kann.
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5 zeigt den erfindungsgemäßen induktiven Positionssensor 1 zur Detektion einer Überlappung 75 mit einem elektrisch leitfähigen Element 41 bzw. einem Target 39. In diesem Anwendungsfall wird der induktive Positionssensor 1 nicht entlang der koaxialen Richtung 63, d.h. nicht entlang der x-Achse bewegt, sondern entlang der y-Achse.
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Der prinzipielle Aufbau des induktiven Positionssensors 1 der 5 ist identisch mit dem in 3 gezeigten, lediglich die Bewegungsrichtung des induktiven Positionssensors 1 ist unterschiedlich.
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6 zeigt Kurvenverläufe 5, die bei der Detektion einer Überlappung 75 mit einem Target 39 auftreten. Das Diagramm zeigt die Induktivität L aufgetragen über den Abstand y.
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Auch in diesem Diagramm ist der Kurvenverlauf 5 des Messsignals 9 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1 und der zweiten Lösung aus dem Stand der Technik 45 identisch gewählt (das heißt die Messinduktivität ist in beiden Fällen gleich), lediglich der Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 der zweiten Lösung aus dem Stand der Technik 45 unterscheidet sich vom Kurvenverlauf 5 des Referenzsignals 7 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1.
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Es ist erkennbar, dass sich die beiden Kurvenverläufe 5 der zweiten Lösung aus dem Stand der Technik 45 unter einem sehr spitzen Winkel im Schnittpunkt 11 schneiden, so das eine Bestimmung der Überlappung 75 mit geringerer Genauigkeit erfolgen kann als bei den beiden Kurvenverläufen 5 des erfindungsgemäßen induktiven Positionssensors 1, die sich unter einem weniger spitzen Winkel schneiden und eine höhere Genauigkeit in der Bestimmung des Unterschiedes zwischen dem Referenzsignal 7 und dem Messsignal 9 ermöglichen.
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Der Schnittpunkt 11 stellt sowohl in 6, als auch in den 1, 2 und 4 einen Triggerpunkt 77 dar.
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7 zeigt die sichtbaren äußeren Ebenen 61e des induktiven Positionssensors 1. Diese äußeren Ebenen 61e sind die hinterste Ebene 61a und die vorderste Ebene 61d. In der hintersten Ebene 61a ist lediglich der erste Teil der Referenzinduktivität 31a erkennbar, genauer gesagt die Windungen 67, welche ausgehend von einem Mittelpunkt M der Referenzinduktivität 31 proportional zu einem Drehwinkel 79 ihren Abstand zum Mittelpunkt 81 vergrößern.
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Der Drehwinkel 79 ist durch einen gebogenen Pfeil angedeutet und beispielhaft ist ein erster Abstand zum Mittelpunkt 81a und ein zweiter Abstand zum Mittelpunkt 81b in 7 gezeigt. Die entsprechenden Drehwinkel 79 sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet, aber unterscheiden sich um einen Vollkreis, d.h. 2π. Die Abstände zum Mittelpunkt 81a und ein 81b unterscheiden sich um den Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen 67.
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Auf der hintersten Ebene 61a ist ein radial um die Referenzinduktivität 31 angeordneter Freiraum 83 angeordnet. Dieser Freiraum 83 ist durch einen Ring angedeutet und in diesem können weitere Bauelemente 85 positioniert werden. Die weiteren Bauelemente 85 sind in 7 lediglich symbolisch dargestellt.
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Auf der vordersten Ebene 61d ist sowohl die Referenzinduktivität 31, als auch die Messinduktivität 33 erkennbar. Die Referenzinduktivität 31 ist auf der vordersten Ebene 61d komplett von der Messinduktivität 33 umschlossen.
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Auch die Windungen 67 der Messinduktivität 33 verlaufen spiralförmig um den Mittelpunkt M, wobei der Abstand vom Mittelpunkt 81 (symbolisch für eine Windung 67 der Messinduktivität 33 eingezeichnet) proportional abhängig vom Drehwinkel 79 ist.
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7 zeigt ferner, dass die Referenzinduktivität 31 die Messinduktivität 33 entgegen der koaxialen Richtung 63 überragt. In der Darstellung der hintersten Ebene 61a zeigt die koaxiale Richtung in die Zeichenebene hinein, wohingegen in der Darstellung der vordersten Ebene 61d die koaxiale Richtung aus der Zeichenebene herausragt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- induktiver Positionssensor
- 3
- berührungslose induktive Abstandsmessung
- 5
- Kurvenverlauf
- 5a
- gemeinsamer Kurvenverlauf
- 7
- Referenzsignal
- 9
- Messsignal
- 11
- Schnittpunkt
- 12
- Triggerpunkt
- 13
- Messzone
- 15
- Triggerabstand
- 17
- doppelter Triggerabstand
- 19
- Zustand der Induktivität in Luft
- 21
- Zustand der Induktivität ohne elektrisch leitfähiges Element
- 23
- Zustand der Induktivität mit dem leitfähigen Element
- 24
- Minimalabstand
- 25
- zweite Abszissenachse
- 27
- Schaltsignal
- 29
- erste Lösung aus dem Stand der Technik
- 31
- Referenzinduktivität
- 31a
- erster Teil der Referenzinduktivität
- 31b
- zweiter Teil der Referenzinduktivität
- 31c
- dritter Teil der Referenzinduktivität
- 31d
- vierter Teil der Referenzinduktivität
- 33
- Messinduktivität
- 33a
- erster Teil der Messinduktivität
- 33b
- zweiter Teil der Messinduktivität
- 34
- Flachspule
- 35
- Referenzabstand
- 37
- Referenztarget
- 39
- Target
- 41
- elektrisch leitfähiges Element
- 42
- Abmessung
- 43
- Diagramm
- 45
- zweite Lösung aus dem Stand der Technik
- 47
- Versatz, Offset
- 49
- korrigierter Kurvenverlauf
- 51
- Leiterplatte
- 51a
- mehrschichtige Leiterplatte
- 53
- vorderste Ebene
- 55
- gedruckte Schaltung
- 57
- Kreis
- 59
- Ring
- 61
- Ebene
- 61a
- hinterste Ebene
- 61b
- erste Mittelebene
- 61c
- zweite Mittelebene
- 61d
- vorderste Ebene
- 61e
- äußere Ebene
- 63
- koaxiale Richtung
- 65
- Durchgangsbohrung
- 67
- Windung
- 69
- Hystereseschaltung
- 71
- Schaltpunkt
- 73
- Schaltbereich
- 73a
- erster Schaltbereich
- 73b
- zweiter Schaltbereich
- 75
- Überlappung
- 77
- Triggerpunkt
- 79
- Drehwinkel
- 81
- Abstand zum Mittelpunkt
- 81a
- erster Abstand zum Mittelpunkt
- 81b
- zweiter Abstand zum Mittelpunkt
- 83
- Freiraum
- 85
- weitere Bauelemente
- Δ
- Anstieg
- Δ7
- Anstieg des Referenzsignals
- Δ9
- Anstieg des Messsignals
- D
- Durchmesser
- L
- Induktivität
- M
- Mittelpunkt
- x
- Abstand
