DE102020216143A1 - Inductive position sensor device - Google Patents

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DE102020216143A1
DE102020216143A1 DE102020216143.7A DE102020216143A DE102020216143A1 DE 102020216143 A1 DE102020216143 A1 DE 102020216143A1 DE 102020216143 A DE102020216143 A DE 102020216143A DE 102020216143 A1 DE102020216143 A1 DE 102020216143A1
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position sensor
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DE102020216143.7A
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Inventor
Andreas Kurz
Sina Fella
Tim Krzyzanowski
Robert Alexander Dauth
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Induktiven Positionssensor (7) zum Erfassen einer Position eines an einem beweglichen Element (3) anordenbaren Koppelelementes (24), mit zumindest einer ansteuerbaren Senderspule (15) zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, mit zumindest einer Empfängerspule (16A) zum Erfassen der erzeugten und durch das Koppelelement (24) beeinflussten Wellen, mit einer Recheneinheit (13), die dazu ausgebildet ist, die Senderspule (15) anzusteuern und die durch die Empfängerspule (16A) erfassten Wellen auszuwerten, und mit einer zumindest eine Lage (11) aufweisenden Leiterplatte (8), wobei die Spulen (15,16A) derart auf der Leiterplatte (8) ausgebildet sind, dass eine äußere der Spulen (15) eine dann innere der Spulen (16A) bezogen auf eine senkrecht zu der Leiterplatte (8) ausgerichtete und durch die Mitte der Leiterplatte (8) verlaufende Achse (Z) radial umschließt, und wobei die Recheneinheit (13) auf einer Rückseite (10) der Leiterplatte (8) angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die Recheneinheit (13) derart angeordnet ist, dass sie sich radial über die äußere Spule (15) hinweg erstreckt.The invention relates to an inductive position sensor (7) for detecting a position of a coupling element (24) that can be arranged on a movable element (3), with at least one controllable transmitter coil (15) for generating electromagnetic waves, with at least one receiver coil (16A) for detection of the waves generated and influenced by the coupling element (24), with a computing unit (13) which is designed to control the transmitter coil (15) and to evaluate the waves detected by the receiver coil (16A), and with at least one layer (11 ) circuit board (8), wherein the coils (15,16A) are formed on the circuit board (8) in such a way that an outer one of the coils (15) then an inner one of the coils (16A) in relation to a direction perpendicular to the circuit board (8 ) aligned and through the center of the circuit board (8) extending axis (Z) radially encloses, and wherein the computing unit (13) on a back (10) of the circuit board (8) is arranged. It is provided that the arithmetic unit (13) is arranged in such a way that it extends radially beyond the outer coil (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Induktiven Positionssensor zum Erfassen einer Position eines an einem beweglichen Element anordenbaren Koppelelementes, mit zumindest einer ansteuerbaren Senderspule zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, mit zumindest einer Empfängerspule zum Erfassen der erzeugten und durch das Koppelelement beeinflussten Wellen, mit einer Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, die Senderspule anzusteuern und die durch die Empfängerspule erfassten Wellen auszuwerten, und mit einer zumindest eine Lage aufweisenden Leiterplatte, wobei die Spulen derart auf der Leiterplatte ausgebildet sind, dass eine äußere der Spulen eine dann innere der Spulen bezogen auf eine senkrecht zu der Leiterplatte ausgerichtete und durch die Mitte der Leiterplatte verlaufende Achse radial umschließt, und wobei die Recheneinheit auf einer Rückseite der Leiterplatte angeordnet ist.The invention relates to an inductive position sensor for detecting a position of a coupling element that can be arranged on a movable element, with at least one controllable transmitter coil for generating electromagnetic waves, with at least one receiver coil for detecting the waves that are generated and influenced by the coupling element, with a computing unit that is is designed to control the transmitter coil and to evaluate the waves detected by the receiver coil, and with a printed circuit board having at least one layer, the coils being designed on the printed circuit board in such a way that an outer one of the coils then an inner one of the coils in relation to a perpendicular to the Circuit board aligned and extending through the center of the circuit board axis radially encloses, and wherein the processing unit is arranged on a back side of the circuit board.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung, mit einem induktiven Positionssensor.The invention also relates to a device with an inductive position sensor.

Stand der TechnikState of the art

Induktive Positionssensoren sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Ein induktiver Positionssensor weist üblicherweise zumindest eine ansteuerbare Senderspule zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen auf. Die erzeugten Wellen werden durch ein Koppelelement des Positionssensors beeinflusst und die beeinflussten Wellen werden durch eine Empfängerspule des Positionssensors erfasst. Dabei nutzen induktive Positionssensoren den Effekt, dass die durch die Senderspule erzeugten Wellen in Abhängigkeit von der Position des Koppelelementes unterschiedlich durch das Koppelelement beeinflusst werden. Entsprechend werden auch die durch die Empfängerspule erfassten Wellen durch die Position des Koppelelementes beeinflusst. Entsprechend kann die Position des Koppelelementes in Abhängigkeit von den durch die Empfängerspule erfassten Wellen bestimmt beziehungsweise ermittelt werden. Ist das Koppelelement an einem beweglichen Element angeordnet, so kann durch Bestimmen der Position des Koppelelementes mittelbar die Position des beweglichen Elementes bestimmt werden. Die Spulen sind üblicherweise auf einer gemeinsamen, zumindest eine Lage aufweisenden Leiterplatte ausgebildet. Dabei ist es bekannt, die Spulen derart auf der Leiterplatte auszubilden, dass eine äußere der Spulen eine dann innere der Spulen bezogen auf eine senkrecht zu der Leiterplatte ausgerichtete und durch die Mitte der Leiterplatte verlaufende Achse radial umschließt. Die Spulen liegen sich dann also radial gegenüber.Inductive position sensors are already known from the prior art. An inductive position sensor usually has at least one controllable transmitter coil for generating electromagnetic waves. The waves generated are influenced by a coupling element of the position sensor and the influenced waves are detected by a receiver coil of the position sensor. In this case, inductive position sensors use the effect that the waves generated by the transmitter coil are influenced differently by the coupling element depending on the position of the coupling element. Correspondingly, the waves detected by the receiver coil are also influenced by the position of the coupling element. Accordingly, the position of the coupling element can be determined or ascertained as a function of the waves detected by the receiver coil. If the coupling element is arranged on a movable element, the position of the movable element can be determined indirectly by determining the position of the coupling element. The coils are usually formed on a common printed circuit board that has at least one layer. It is known to design the coils on the printed circuit board in such a way that an outer one of the coils then radially encloses an inner one of the coils relative to an axis that is aligned perpendicularly to the printed circuit board and runs through the center of the printed circuit board. The coils are then so radially opposite.

Zudem weist ein induktiver Positionssensor in der Regel eine Recheneinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Senderspule anzusteuern und die durch die Empfängerspule erfassten Wellen auszuwerten. Aus einer noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin geht ein wie vorstehend ausgebildeter induktiver Positionssensor hervor, bei dem die Recheneinheit auf einer Rückseite der Leiterplatte angeordnet ist.In addition, an inductive position sensor generally has a computing unit that is designed to control the transmitter coil and to evaluate the waves detected by the receiver coil. An inductive position sensor configured as above, in which the processing unit is arranged on a rear side of the printed circuit board, emerges from a patent application by the applicant that has not yet been published.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der erfindungsgemäße Positionssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Recheneinheit derart angeordnet ist, dass sie sich radial über die äußere Spule hinweg erstreckt. Das bedeutet, dass die Recheneinheit bezogen auf die senkrecht zu der Leiterplatte ausgerichtete und durch die Mitte der Leiterplatte verlaufende Achse radial sowohl innerhalb als auch außerhalb der äußeren Spule angeordnet ist. Die Recheneinheit weist also einen radial außerhalb der äußeren Spule gelegenen ersten Abschnitt auf und einen radial innerhalb der äußeren Spule gelegenen zweiten Abschnitt. Die äußere Spule wird also durch die Recheneinheit überbrückt. Die erfindungsgemäße Anordnung der Recheneinheit hat den Vorteil, dass die elektrische Anbindung an die Recheneinheit vereinfacht wird. Zudem können die Anzahl an Leiterplattenlagen sowie die Fläche der Leiterplatte verringert beziehungsweise minimiert werden. Beispielsweise kann die innere Spule einfach im Bereich des zweiten Abschnitts der Recheneinheit mit der Recheneinheit elektrisch verbunden werden. Radial außerhalb der äußeren Spule gelegene Einrichtungen sowie externe Einrichtungen können einfach im Bereich des ersten Abschnitts der Recheneinheit mit der Recheneinheit elektrisch verbunden werden. Die Recheneinheit ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, die durch die Empfängerspule erfassten Wellen auszuwerten. Beispielsweise ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von den erfassten Wellen die Position des Koppelelementes zu bestimmen. Alternativ dazu ist die Recheneinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, das durch die Empfängerspule erfasste Signal, also die durch die Empfängerspule erfassten Wellen, zu demodulieren. Auch unter dem Demodulieren des Signals ist ein Auswerten der erfassten Wellen zu verstehen. Dabei ist die Recheneinheit auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet. Unter der Rückseite der Leiterplatte ist die von dem Koppelelement abgewandte Seite der Leiterplatte zu verstehen. Unter der Vorderseite der Leiterplatte ist entsprechend die Seite der Leiterplatte zu verstehen, die dem Koppelelement zugewandt ist. Weist die Leiterplatte nur eine einzige Lage auf, so wird die Rückseite der Leiterplatte durch die Rückseite dieser Lage gebildet. Die Vorderseite der Leiterplatte wird dann durch die Vorderseite dieser Lage gebildet.The position sensor according to the invention with the features of claim 1 is characterized in that the computing unit is arranged in such a way that it extends radially beyond the outer coil. This means that the arithmetic unit is arranged radially both inside and outside the outer coil in relation to the axis which is aligned perpendicularly to the printed circuit board and runs through the center of the printed circuit board. The arithmetic unit thus has a first section located radially outside the outer coil and a second section located radially inside the outer coil. The outer coil is thus bridged by the computing unit. The arrangement of the processing unit according to the invention has the advantage that the electrical connection to the processing unit is simplified. In addition, the number of circuit board layers and the area of the circuit board can be reduced or minimized. For example, the inner coil can simply be electrically connected to the computing unit in the area of the second section of the computing unit. Devices located radially outside of the outer coil and external devices can easily be electrically connected to the processing unit in the area of the first section of the processing unit. According to the invention, the computing unit is designed to evaluate the waves detected by the receiver coil. For example, the computing unit is designed to determine the position of the coupling element as a function of the detected waves. As an alternative to this, the computing unit is preferably designed to demodulate the signal detected by the receiver coil, ie the waves detected by the receiver coil. Demodulating the signal also means evaluating the detected waves. The processing unit is arranged on the back of the printed circuit board. The back of the printed circuit board is to be understood as meaning the side of the printed circuit board facing away from the coupling element. The front side of the printed circuit board is to be understood accordingly as the side of the printed circuit board that faces the coupling element. If the printed circuit board has only a single layer, then the back of the printed circuit board is formed by the back of this layer. The front of the circuit board is then formed by the front of this layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Recheneinheit mehrere Ausgangsanschlüsse aufweist, die radial außerhalb der äußeren Spule angeordnet sind. Durch die Ausgangsanschlüsse ist die Recheneinheit einfach mit Einrichtungen verbindbar, die nicht auf der Leiterplatte angeordnet oder ausgebildet sind, und mit Einrichtungen, die radial außerhalb der äußeren Spule auf der Leiterplatte angeordnet oder ausgebildet sind. Vorzugsweise ist zumindest einer der Ausgangsanschlüsse als Versorgungsanschluss ausgebildet, wobei die Recheneinheit durch den Versorgungsanschluss elektrisch mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden ist. Vorzugsweise ist zumindest einer der Ausgangsanschlüsse als Signalanschluss ausgebildet, wobei die Recheneinheit durch den Signalanschluss mit einem Steuergerät verbunden ist, das dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den durch die Recheneinheit demodulierten Wellen die Position des Koppelelementes zu ermitteln.According to a preferred embodiment, it is provided that the arithmetic unit has a plurality of output connections, which are arranged radially outside the outer coil. The arithmetic unit can be easily connected to devices that are not arranged or formed on the printed circuit board and to devices that are arranged or formed radially outside of the outer coil on the printed circuit board by the output connections. At least one of the output connections is preferably designed as a supply connection, with the processing unit being electrically connected to an electrical energy storage device via the supply connection. At least one of the output connections is preferably designed as a signal connection, with the processing unit being connected via the signal connection to a control device which is designed to determine the position of the coupling element as a function of the waves demodulated by the processing unit.

Vorzugsweise weist die Recheneinheit mehrere Spulenanschlüsse auf, die radial innerhalb der äußeren Spule angeordnet sind. Durch die radial innerhalb der äußeren Spule angeordneten Spulenanschlüsse ist die Recheneinheit technisch einfach mit den Spulen elektrisch verbindbar. Vorzugsweise ist die Recheneinheit durch die radial innerhalb der äußeren Spule angeordneten Spulenanschlüsse elektrisch mit der inneren Spule verbunden. Vorzugsweise ist die Recheneinheit durch die radial innerhalb der äußeren Spule angeordneten Spulenanschlüsse auch elektrisch mit der äußeren Spule verbunden. Alternativ dazu weist die Recheneinheit mehrere radial außerhalb der äußeren Spule angeordnete Spulenanschlüsse auf, durch die die Recheneinheit elektrisch mit der äußeren Spule verbunden ist.The arithmetic unit preferably has a plurality of coil terminals which are arranged radially inside the outer coil. Due to the coil terminals arranged radially inside the outer coil, the computing unit can be electrically connected to the coils in a technically simple manner. The arithmetic unit is preferably electrically connected to the inner coil by the coil terminals arranged radially inside the outer coil. The arithmetic unit is preferably also electrically connected to the outer coil by the coil terminals arranged radially inside the outer coil. As an alternative to this, the arithmetic unit has a plurality of coil connections which are arranged radially outside of the outer coil and by means of which the arithmetic unit is electrically connected to the outer coil.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit durch jeweils zwei Verbindungsleitungen elektrisch mit den Spulen verbunden. Es sind also zwei erste Verbindungsleitungen vorhanden, durch die die Recheneinheit elektrisch mit der äußeren Spule verbunden ist, sowie zwei zweite Verbindungsleitungen, durch die die Recheneinheit elektrisch mit der inneren Spule verbunden ist. Vorzugsweise verlaufen die ersten Verbindungsleitungen zumindest abschnittsweise parallel zueinander. Dadurch sind Wirbelströme, die in die ersten Verbindungsleitungen induziert werden, einander entgegengerichtet. Vorzugsweise verlaufen die zweiten Verbindungsleitungen zumindest abschnittsweise parallel zueinander. Auch daraus ergibt sich der Vorteil im Hinblick auf die einander entgegen gerichteten Wirbelströme.The arithmetic unit is preferably electrically connected to the coils by two connecting lines each. There are therefore two first connecting lines, through which the computing unit is electrically connected to the outer coil, and two second connecting lines, through which the computing unit is electrically connected to the inner coil. The first connecting lines preferably run parallel to one another, at least in sections. As a result, eddy currents that are induced in the first connecting lines are directed in opposite directions. The second connecting lines preferably run parallel to one another, at least in sections. This also results in the advantage with regard to the eddy currents directed in opposite directions.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Senderspule die äußere Spule ist. Die Empfängerspule ist dann entsprechend die innere Spule. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die Senderspule in der Regel eine geringere Radialerstreckung als die Empfängerspule aufweist und insofern einfacher zu überbrücken ist. Alternativ dazu ist vorzugsweise die Empfängerspule die äußere Spule. Die Senderspule ist dann entsprechend die innere Spule.According to a preferred embodiment it is provided that the transmitter coil is the outer coil. The receiver coil is then the inner coil. This is particularly advantageous because the transmitter coil generally has a smaller radial extent than the receiver coil and is therefore easier to bridge. Alternatively, the receiver coil is preferably the outer coil. The transmitter coil is then the inner coil.

Vorzugsweise weist die Recheneinheit eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) auf. Die Recheneinheit ist also an die Ansteuerung der Senderspule sowie die Auswertung der durch die Empfängerspule erfassten Wellen spezifisch angepasst. Dadurch kann die Recheneinheit diese Aufgaben effizient und schnell durchführen.The computing unit preferably has an application-specific integrated circuit (ASIC). The computing unit is therefore specifically adapted to the control of the transmitter coil and the evaluation of the waves detected by the receiver coil. As a result, the computing unit can perform these tasks efficiently and quickly.

Vorzugsweise weist die Recheneinheit ein Gehäuse auf, das sich radial über die äußere Spule hinweg erstreckt. Durch das Gehäuse sind elektrische Schaltungen der Recheneinheit vor mechanischen Einflüssen geschützt. Weil sich das Gehäuse radial über die äußere Spule hinweg erstreckt, weist das Gehäuse einen radial außerhalb der äußeren Spule angeordneten ersten Gehäuseteil sowie einen radial innerhalb der äußeren Spule angeordneten zweiten Gehäuseteil auf. Die Ausgangsanschlüsse und/oder die Spulenanschlüsse sind vorzugsweise zur Kontaktierung zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet.The arithmetic unit preferably has a housing which extends radially across the outer coil. The housing protects electrical circuits of the arithmetic unit from mechanical influences. Because the housing extends radially beyond the outer coil, the housing has a first housing part located radially outside of the outer coil and a second housing part located radially inward of the outer coil. The output connections and/or the coil connections are preferably arranged at least in sections outside the housing for contacting.

Vorzugsweise weist die Leiterplatte mehrere Lagen auf. Dadurch wird der für die Ausbildung der Spulen zur Verfügung stehende Bauraum auf der Leiterplatte vergrößert. Demnach kann die Windungszahl der Spulen erhöht werden. Vorzugsweise ist die Senderspule auf mehreren Lagen der Leiterplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Empfängerspule auf mehreren Lagen der Leiterplatte ausgebildet. Übergänge von einer Lage in eine andere der Lagen werden vorzugsweise durch Durchkontaktierungen erreicht. Sind mehrere Lagen vorhanden, so wird die der Rückseite der Leiterplatte zugeordnete Lage auch als unterste Lage bezeichnet. Die Rückseite der untersten Lage bildet dann die Rückseite der Leiterplatte. Vorzugsweise sind die Verbindungsleitungen auf der untersten Lage ausgebildet.The printed circuit board preferably has a number of layers. As a result, the space available on the printed circuit board for forming the coils is increased. Accordingly, the number of turns of the coils can be increased. The transmitter coil is preferably formed on several layers of the printed circuit board. The receiver coil is preferably formed on several layers of the printed circuit board. Transitions from one layer to another of the layers are preferably achieved by vias. If there are several layers, the layer assigned to the back of the printed circuit board is also referred to as the bottom layer. The back of the lowest layer then forms the back of the printed circuit board. Preferably, the connecting lines are formed on the bottom layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die unterste Lage frei von der inneren Spule ist. Ist die unterste Lage frei von der inneren Spule, so kann der Abschnitt der untersten Lage, der der inneren Spule axial gegenüberliegt, zur Verdrahtung der Spulen genutzt werden. Entsprechend ist dann zumindest eine der Verbindungsleitungen, vorzugsweise mehrere der Verbindungsleitungen, in diesem Abschnitt der untersten Lage ausgebildet.According to a preferred embodiment, it is provided that the bottom layer is free of the inner coil. If the bottom layer is free of the inner coil, the section of the bottom layer that is axially opposite the inner coil can be used for wiring the coils. Correspondingly, at least one of the connecting lines, preferably several of the connecting lines, is then formed in this section of the lowest layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die unterste Lage frei von der äußeren Spule ist. Ist die unterste Lage frei von der äußeren Spule, so kann der Abschnitt der untersten Lage, der der äußeren Spule axial gegenüberliegt, zur Verdrahtung der Spulen genutzt werden. Entsprechend ist dann zumindest eine der Verbindungsleitungen, vorzugsweise mehrere der Verbindungsleitungen, in diesem Abschnitt der untersten Lage ausgebildet.According to a preferred embodiment, it is provided that the bottom layer is free of the outer coil. If the bottom layer is free of the outer coil, the section of the bottom layer that is axially opposite the outer coil can be used for wiring the coils. Correspondingly, at least one of the connecting lines, preferably several of the connecting lines, is then formed in this section of the lowest layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sowohl die innere Spule als auch die äußere Spule auf der untersten Lage der Leiterplatte ausgebildet sind, wobei die Verbindungsleitungen nur in einem Zwischenraum radial zwischen der äußeren Spule und der inneren Spule ausgebildet sind. Sind sowohl die innere Spule als auch die äußere Spule auf der untersten Lage ausgebildet, so wird der verfügbare Bauraum optimal für die Ausbildung der Spulen genutzt. Weil die Verbindungsleitungen in dem Zwischenraum ausgebildet sind, kann eine elektrische Verbindung der Spulen mit der Recheneinheit dennoch technisch einfach erreicht werden.According to a preferred embodiment, it is provided that both the inner coil and the outer coil are formed on the bottom layer of the printed circuit board, with the connecting lines being formed only in a radial gap between the outer coil and the inner coil. If both the inner coil and the outer coil are formed on the lowest layer, the available space is optimally used for forming the coils. Because the connecting lines are formed in the intermediate space, an electrical connection between the coils and the processing unit can nevertheless be achieved in a technically simple manner.

Vorzugsweise ist die Leiterplatte kreisscheibenförmig, insbesondere kreisringscheibenförmig, oder streifenförmig ausgebildet. Ist der Positionssensor als Drehwinkelsensor ausgebildet, so ist die Leiterplatte vorzugsweise kreisscheibenförmig ausgebildet. Der als Drehwinkelsensor ausgebildete Positionssensor ist dann dazu ausgebildet, als Position des Koppelelementes eine Drehposition beziehungsweise einen Drehwinkel des Koppelelementes zu erfassen. Ist der Positionssensor jedoch als Linearwegsensor ausgebildet, so ist die Leiterplatte vorzugsweise streifenförmig ausgebildet. Der als Linearwegsensor ausgebildet Positionssensor ist dann dazu ausgebildet, als Position des Koppelelementes eine Verschiebeposition des Koppelelementes zu erfassen.The printed circuit board is preferably designed in the form of a circular disk, in particular in the form of a circular ring disk, or in the form of a strip. If the position sensor is designed as an angle of rotation sensor, the printed circuit board is preferably designed in the shape of a circular disk. The position sensor designed as a rotational angle sensor is then designed to detect a rotational position or a rotational angle of the coupling element as the position of the coupling element. However, if the position sensor is in the form of a linear displacement sensor, the printed circuit board is preferably in the form of a strip. The position sensor designed as a linear displacement sensor is then designed to detect a displacement position of the coupling element as the position of the coupling element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Positionssensor zumindest zwei Empfängerspulen aufweist. Der Positionssensor weist also eine erste Empfängerspule und eine zweite Empfängerspule auf. Dabei sind die Empfängerspulen vorzugsweise derart ausgebildet beziehungsweise angeordnet, dass die erste Empfängerspule ein sinusförmiges Signal und die zweite Empfängerspule ein kosinusförmiges Signal erfasst. Ist der Positionssensor als Drehwinkelsensor ausgebildet, so ist der Drehwinkel des Koppelelementes dann durch Ermitteln des Arkustangens (sin/cos) bestimmbar. According to a preferred embodiment, it is provided that the position sensor has at least two receiver coils. The position sensor thus has a first receiver coil and a second receiver coil. The receiver coils are preferably designed or arranged in such a way that the first receiver coil registers a sinusoidal signal and the second receiver coil registers a cosine signal. If the position sensor is designed as an angle of rotation sensor, the angle of rotation of the coupling element can then be determined by determining the arctangent (sin/cos).

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist ein bewegliches Element und einen dem Element zugeordneten induktiven Positionssensor zum Erfassen einer Position des beweglichen Elementes auf. Die Einrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 14 durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Positionssensors aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie aus den Ansprüchen. Das Koppelelement ist zum Erfassen der Position des Elementes direkt oder indirekt an dem Element angeordnet. Vorzugsweise ist die Einrichtung als Antriebseinrichtung ausgebildet. Bei dem beweglichen Element handelt es sich dann um ein Aktuatorelement der Antriebseinrichtung. Das Aktuatorelement ist vorzugsweise drehbar oder verschiebbar gelagert. Ist das Aktuatorelement drehbar gelagert, so ist der Positionssensor als Drehwinkelsensor ausgebildet. Ist das Aktuatorelement verschiebbar gelagert, so ist der Positionssensor als Linearwegsensor ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Element beispielsweise um ein betätigbares Pedal. Der Positionssensor ist dann als Pedalwegsensor ausgebildet.The device according to the invention has a movable element and an inductive position sensor assigned to the element for detecting a position of the movable element. The device is characterized with the features of claim 14 by the inventive design of the position sensor. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features emerge from the description and from the claims. The coupling element is arranged directly or indirectly on the element for detecting the position of the element. The device is preferably designed as a drive device. The movable element is then an actuator element of the drive device. The actuator element is preferably rotatably or displaceably mounted. If the actuator element is rotatably mounted, the position sensor is designed as a rotation angle sensor. If the actuator element is mounted in a displaceable manner, the position sensor is designed as a linear displacement sensor. According to a further embodiment, the element is, for example, an actuatable pedal. The position sensor is then designed as a pedal travel sensor.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

  • 1 eine Antriebseinrichtung mit einem induktiven Positionssensor,
  • 2 den Positionssensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
  • 3 den Positionssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. to show
  • 1 a drive device with an inductive position sensor,
  • 2 the position sensor according to a first embodiment and
  • 3 the position sensor according to a second embodiment.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine vorteilhafte Antriebseinrichtung 1 für einen hier nicht näher dargestellten Verbraucher, beispielsweise ein Bremssystem, insbesondere eine Parkbremse, eines Kraftfahrzeugs. 1 shows a simplified representation of an advantageous drive device 1 for a consumer not shown here, for example a braking system, in particular a parking brake, of a motor vehicle.

Die Antriebseinrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 2 auf. Die Maschine 2 weist als Aktuatorelement eine Antriebswelle 3 auf, die um eine Rotationsachse R drehbar gelagert ist. Zur Lagerung der Welle ist vorliegend ein eine Radialkraft übertragendes Lager 4 vorgesehen. Ein Rotor 5 ist drehfest mit der Antriebswelle 3 gekoppelt. Dem Rotor 5 ist ein gehäusefester Stator 6 zugeordnet. Der Rotor 5 und somit die Antriebswelle 3 sind durch eine geeignete Bestromung einer nicht dargestellten Statorwicklung des Stators 6 drehbar. Die Antriebswelle 3 ist mit dem Verbraucher mechanisch gekoppelt oder koppelbar, um diesen anzutreiben.The drive device 1 has an electric machine 2 . The machine 2 has a drive shaft 3 as an actuator element, which is rotatably mounted about an axis of rotation R. In the present case, a bearing 4 that transmits a radial force is provided for supporting the shaft. A rotor 5 is coupled to the drive shaft 3 in a torque-proof manner. A stator 6 fixed to the housing is associated with the rotor 5 . The rotor 5 and thus the drive shaft 3 can be rotated by suitably energizing a stator winding of the stator 6 (not shown). The drive shaft 3 is mechanically coupled or can be coupled to the consumer in order to drive it.

Die Antriebseinrichtung 1 weist außerdem einen der Maschine 2 zugeordneten induktiven Positionssensor 7 auf. Der Positionssensor 7 weist ein Koppelelement 24 auf, das drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden ist. Das Koppelelement 24 ist also mit der Antriebswelle 3 mitdrehbar.The drive device 1 also has an inductive position sensor 7 assigned to the machine 2 . The position sensor 7 has a coupling element 24 which is connected to the drive shaft 3 in a torque-proof manner. The coupling element 24 can therefore rotate with the drive shaft 3 .

Der Positionssensor 7 weist außerdem eine Leiterplatte 8 auf, die dem Koppelelement 24 bezogen auf die Rotationsachse R axial gegenüberliegt. Die Leiterplatte 8 ist derart gehäusefest angeordnet, dass die Leiterplatte 8 und die Antriebswelle 3 zueinander verdrehbar sind. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte 8 einen zentralen Axialdurchbruch auf, durch den die Welle 3 berührungslos hindurchgreift. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die Leiterplatte 8 einer Stirnseite der Antriebswelle 3 bezogen auf die Rotationsachse R axial gegenüber. In diesem Fall ist die Leiterplatte 8 vorzugsweise frei von einem Axialdurchbruch.The position sensor 7 also has a printed circuit board 8 which is located axially opposite the coupling element 24 with respect to the axis of rotation R. The printed circuit board 8 is fixed to the housing in such a way that the printed circuit board 8 and the drive shaft 3 can be rotated in relation to one another. According to the 1 illustrated embodiment, the printed circuit board 8 has a central axial opening through which the shaft 3 reaches without contact. According to a further exemplary embodiment, the printed circuit board 8 is located axially opposite an end face of the drive shaft 3 in relation to the axis of rotation R. In this case, the circuit board 8 is preferably free of an axial opening.

Die Leiterplatte 8 weist mehrere Lagen 11 auf, die bezogen auf eine Achse Z axial hintereinander angeordnet sind, wobei die Achse Z senkrecht zu der Leiterplatte 8 ausgerichtet ist und durch die Mitte der Leiterplatte 8 verläuft. Ist der zentrale Axialdurchbruch vorhanden, so verläuft die Achse Z durch die Mitte des Axialdurchbruchs. Vorliegend ist die Leiterplatte 8 derart angeordnet, dass die Achse Z der Rotationsachse R der Antriebswelle 3 entspricht. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine erste Lage 11A, eine zweite Lage 11B und eine dritte Lage 11C vorhanden. Die Leiterplatte 8 kann jedoch auch eine von drei abweichende Anzahl an Lagen 11 aufweisen. Beispielsweise weist die Leiterplatte 8 nur zwei Lagen 11 auf oder mehr als drei Lagen 11.The printed circuit board 8 has a plurality of layers 11 which are arranged axially one behind the other in relation to an axis Z, the axis Z being aligned perpendicularly to the printed circuit board 8 and running through the center of the printed circuit board 8 . If the central axial opening is present, the Z axis runs through the center of the axial opening. In the present case, the circuit board 8 is arranged in such a way that the axis Z corresponds to the axis of rotation R of the drive shaft 3 . According to the 1 illustrated embodiment, a first layer 11A, a second layer 11B and a third layer 11C are present. However, the printed circuit board 8 can also have a number of layers 11 that differs from three. For example, the circuit board 8 has only two layers 11 or more than three layers 11.

Die erste Lage 11A weist den geringsten Abstand zum Koppelelement 24 auf und wird auch als oberste Lage 11A bezeichnet. Die Vorderseite der ersten Lage 11A bildet die Vorderseite 9 der Leiterplatte 8. Die dritte Lage 11C weist den größten Abstand zum Koppelelement 24 auf und wird auch als unterste Lage 11C bezeichnet. Die Rückseite der dritten Lage 11C bildet die Rückseite 10 der Leiterplatte 8.The first layer 11A has the smallest distance from the coupling element 24 and is also referred to as the topmost layer 11A. The front side of the first layer 11A forms the front side 9 of the printed circuit board 8. The third layer 11C is at the greatest distance from the coupling element 24 and is also referred to as the bottom layer 11C. The back of the third layer 11C forms the back 10 of the circuit board 8.

Der Positionssensor 7 weist außerdem eine Sensoreinheit 12 auf. Die Sensoreinheit 12 weist mehrere Spulen auf, die in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Die Spulen sind auf den Lagen 11 der Leiterplatte 8 ausgebildet. Dabei sind zumindest eine ansteuerbare Senderspule und zumindest eine Empfängerspule vorgesehen.The position sensor 7 also has a sensor unit 12 . The sensor unit 12 has several coils that are 1 are not shown for reasons of clarity. The coils are formed on the layers 11 of the circuit board 8 . At least one controllable transmitter coil and at least one receiver coil are provided.

Der Positionssensor 7 weist außerdem eine Recheneinheit 13 auf, die auf der Rückseite 10 der Leiterplatte 8 angeordnet ist. Die Recheneinheit 13 weist als elektrische Schaltung eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) auf. Die Recheneinheit 13 ist elektrisch mit den Spulen der Sensoreinheit 12 verbunden. Dabei ist die Recheneinheit 13 dazu ausgebildet, die Senderspule dazu anzusteuern, ein Signal mittels elektromagnetischer Wellen auszusenden, das das Koppelelement 24 durchdringt. Die elektromagnetischen Wellen werden durch das Koppelelement 24 beeinflusst und zu der Empfängerspule reflektiert oder geleitet, wobei die Wellen in Abhängigkeit von der Drehposition beziehungsweise dem Drehwinkel des Koppelelementes 24 beeinflusst werden. Die Recheneinheit 12 ist dazu ausgebildet, das durch das Koppelelement 24 beeinflusste und durch die Empfängerspule erfasste Signal zu demodulieren.The position sensor 7 also has a computing unit 13 which is arranged on the back 10 of the printed circuit board 8 . The computing unit 13 has an application-specific integrated circuit (ASIC) as the electrical circuit. The computing unit 13 is electrically connected to the coils of the sensor unit 12 . The arithmetic unit 13 is designed to control the transmitter coil to emit a signal by means of electromagnetic waves, which signal penetrates the coupling element 24 . The electromagnetic waves are influenced by the coupling element 24 and reflected or conducted to the receiver coil, the waves being influenced depending on the rotational position or the rotational angle of the coupling element 24 . The computing unit 12 is designed to demodulate the signal that is influenced by the coupling element 24 and detected by the receiver coil.

Im Folgenden wird anhand von 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Positionssensors 7 näher erläutert. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite 10 der Leiterplatte 8.The following is based on 2 a first exemplary embodiment of the position sensor 7 is explained in more detail. 2 shows a top view of the back 10 of the printed circuit board 8.

Die Leiterplatte 8 weist gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Grundfläche auf. Lediglich in dem Bereich, in dem die Recheneinheit 13 angeordnet ist, ist eine Ausbuchtung 14 vorhanden. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 8 frei von einem zentralen Axialdurchbruch. Insofern ist die Leiterplatte 8 kreisscheibenförmig ausgebildet. Wäre ein zentraler Axialdurchbruch für die Welle 3 vorhanden, so wäre die Leiterplatte 8 kreisringscheibenförmig ausgebildet.The circuit board 8 has according to in 2 illustrated embodiment has a circular base. A bulge 14 is only present in the area in which the arithmetic unit 13 is arranged. According to the 2 illustrated embodiment, the circuit board 8 is free of a central axial opening. In this respect, the printed circuit board 8 is designed in the shape of a circular disk. If there were a central axial opening for the shaft 3, the printed circuit board 8 would have the shape of a circular ring.

Die Sensoreinheit 12 weist vorliegend eine Senderspule 15 und zwei Empfängerspulen 16A und 16B auf. Wie vorstehend erwähnt sind die Spulen 15, 16A und 16B auf den Lagen 11A, 11B und 11C ausgebildet.In the present case, the sensor unit 12 has a transmitter coil 15 and two receiver coils 16A and 16B. As mentioned above, the coils 15, 16A and 16B are formed on the sheets 11A, 11B and 11C.

Die Senderspule 15 ist ringförmig ausgebildet und weist mehrere konzentrisch zueinander angeordnete Windungen auf. Auch die Empfängerspulen 16A, 16B sind ringförmig ausgebildet. Dabei sind die Spulen 15, 16A und 16B derart dimensioniert und angeordnet, dass die Senderspule 15 die Empfängerspulen 16A und 16B bezogen auf die Achse Z radial umschließt. Bei der Senderspule 15 handelt es sich demnach um eine äußere Spule 15. Bei den Empfängerspulen 16A und 16B handelt es sich um innere Spulen 16A, 16B. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Spulen 15, 16A und 16B derart dimensioniert und angeordnet, dass die Empfängerspulen 16A und 16B bezogen auf die Achse Z die Senderspule 15 radial umschließen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Senderspule 15 dann um eine innere Spule 15 und bei den Empfängerspulen 16A und 16B handelt es sich um äußere Spulen 16A und 16 B.The transmitter coil 15 is ring-shaped and has a plurality of turns arranged concentrically to one another. The receiver coils 16A, 16B are also ring-shaped. The coils 15, 16A and 16B are dimensioned and arranged in such a way that the transmitter coil 15 radially encloses the receiver coils 16A and 16B with respect to the Z axis. The transmitter coil 15 is therefore an outer coil 15. The receiver coils 16A and 16B are inner coils 16A, 16B. According to a further exemplary embodiment, the coils 15, 16A and 16B are dimensioned and arranged in such a way that the receiver coils 16A and 16B radially enclose the transmitter coil 15 in relation to the Z axis. According to this exemplary embodiment, the transmitter coil 15 is then an inner coil 15 and the receiver coils 16A and 16B are outer coils 16A and 16B.

Die Recheneinheit 13 weist ein Gehäuse 17 auf, in dem die ASIC angeordnet ist. Das Gehäuse 17 ist derart angeordnet, dass es sich radial über die äußere Spule 15 hinweg erstreckt. Somit weist das Gehäuse 17 einen radial außerhalb der äußeren Spule 15 angeordneten ersten Gehäuseteil 18 und einen radial innerhalb der äußeren Spule 15 angeordneten zweiten Gehäuseteil 19 auf. Entsprechend weist die Recheneinheit 13 einen radial außerhalb der äußeren Spule 15 angeordneten ersten Abschnitt 20 und einen radial innerhalb der äußeren Spule 15 angeordneten zweiten Abschnitt 21 auf.The processing unit 13 has a housing 17 in which the ASIC is arranged. The housing 17 is arranged to extend radially across the outer coil 15 . Thus, the housing 17 has a radially outside of the outer coil 15 arranged first housing part 18 and a second housing part 19 arranged radially inside the outer coil 15 . Correspondingly, the processing unit 13 has a first section 20 arranged radially outside the outer coil 15 and a second section 21 arranged radially inside the outer coil 15 .

Die Recheneinheit 13 weist mehrere Ausgangsanschlüsse 22 auf. Die Ausgangsanschlüsse 22 sind radial außerhalb der äußeren Spule 15 angeordnet. Weil die Ausgangsanschlüsse 22 radial außerhalb der äußeren Spule 15 angeordnet sind, ist die Recheneinheit 13 durch die Ausgangsanschlüsse 22 technisch einfach mit Einrichtungen elektrisch verbindbar, die nicht auf der Leiterplatte 8 angeordnet oder ausgebildet sind, und mit Einrichtungen, die radial außerhalb der äußeren Spule 15 auf der Leiterplatte 8 angeordnet oder ausgebildet sind. Vorzugsweise ist zumindest einer der Ausgangsanschlüsse 22 als Versorgungsanschluss 22 ausgebildet, wobei die Recheneinheit 13 durch den Versorgungsanschluss 22 elektrisch mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden ist. Vorzugsweise ist zumindest einer der Ausgangsanschlüsse 22 als Signalanschluss 22 ausgebildet, wobei die Recheneinheit 13 durch den Signalanschluss 22 mit einem Steuergerät verbunden ist, das dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem durch die Recheneinheit 13 demodulierten Signal die Position des Koppelelementes 24 zu ermitteln. Die Recheneinheit 13 stellt dem Steuergerät dann das demodulierte Signal durch den Signalanschluss 22 bereit.The processing unit 13 has a number of output connections 22 . The output terminals 22 are arranged radially outside of the outer coil 15 . Because the output connections 22 are arranged radially outside of the outer coil 15, the computing unit 13 can be electrically connected through the output connections 22 in a technically simple manner to devices that are not arranged or formed on the printed circuit board 8 and to devices that are radially outside of the outer coil 15 are arranged or formed on the circuit board 8. At least one of the output connections 22 is preferably embodied as a supply connection 22 , the arithmetic unit 13 being electrically connected to an electrical energy store via the supply connection 22 . At least one of the output connections 22 is preferably embodied as a signal connection 22, with the arithmetic unit 13 being connected via the signal connection 22 to a control device which is designed to determine the position of the coupling element 24 as a function of the signal demodulated by the arithmetic unit 13. The computing unit 13 then provides the control unit with the demodulated signal through the signal connection 22 .

Die Recheneinheit 13 weist außerdem mehrere Spulenanschlüsse 23 auf. Die Spulenanschlüsse 23 sind radial innerhalb der äußeren Spule 15 angeordnet. Weil die Spulenanschlüsse 23 radial innerhalb der äußeren Spule 15 angeordnet sind, ist die Recheneinheit 13 durch die Spulenanschlüsse 23 technisch einfach mit den Spulen 15, 16A und 16B verbindbar.The arithmetic unit 13 also has a number of coil connections 23 . The coil terminals 23 are arranged radially inside the outer coil 15 . Because the coil connections 23 are arranged radially inside the outer coil 15, the arithmetic unit 13 can be connected to the coils 15, 16A and 16B in a technically simple manner through the coil connections 23.

Vorliegend sind ein erster und ein zweiter der Spulenanschlüsse 23 durch eine erste beziehungsweise eine zweite elektrische Verbindungsleitung elektrisch mit der Senderspule 15 verbunden. Ein dritter und ein vierter der Spulenanschlüsse 23 sind durch eine dritte beziehungsweise eine vierte elektrische Verbindungsleitung elektrisch mit der ersten Empfängerspule 16A verbunden. Ein fünfter und ein sechster der Spulenanschlüsse 23 sind durch eine fünfte beziehungsweise eine sechste elektrische Verbindungsleitung elektrisch mit der zweiten Empfängerspule 16B verbunden. Die Verbindungsleitungen sind aus Übersichtlichkeitsgründen in 2 nicht dargestellt.In the present case, a first and a second of the coil terminals 23 are electrically connected to the transmitter coil 15 by a first and a second electrical connecting line, respectively. A third and a fourth of the coil terminals 23 are electrically connected to the first receiver coil 16A by third and fourth electrical connection lines, respectively. A fifth and a sixth of the coil terminals 23 are electrically connected to the second receiver coil 16B through fifth and sixth electrical connection lines, respectively. For reasons of clarity, the connecting lines are in 2 not shown.

Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die unterste Lage 11C frei von den inneren Spulen 16A und 16B. Die inneren Spulen 16A und 16B sind demnach nur auf der ersten Lage 11A, nur auf der zweiten Lage 11B oder auf der ersten Lage 11A und der zweiten Lage 11B ausgebildet. Der Abschnitt der untersten Lage 11C, der den inneren Spulen 16A und 16B bezogen auf die Achse Z axial gegenüberliegt, kann demnach für die Verdrahtung der Spulen 15, 16A und 16B genutzt werden. Entsprechend sind die Verbindungsleitungen vorzugsweise zumindest teilweise in diesem Abschnitt ausgebildet.According to the 2 In the illustrated embodiment, the bottom layer 11C is free of the inner coils 16A and 16B. Accordingly, the inner coils 16A and 16B are formed only on the first layer 11A, only on the second layer 11B, or on the first layer 11A and the second layer 11B. The portion of the lowermost layer 11C which is axially opposite to the inner coils 16A and 16B with respect to the axis Z can therefore be used for the wiring of the coils 15, 16A and 16B. Correspondingly, the connecting lines are preferably formed at least partially in this section.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind sowohl die inneren Spulen 16A und 16B als auch die äußere Spule 15 auf der untersten Lage 11C ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit 13 derart angeordnet, dass die Spulenanschlüsse 23 in einem Zwischenraum radial zwischen der äußeren Spule 15 einerseits und den inneren Spulen 16A, 16B andererseits angeordnet sind. Auch die elektrischen Verbindungsleitungen sind dann in diesem Zwischenraum ausgebildet.According to a further embodiment, both the inner coils 16A and 16B and the outer coil 15 are formed on the bottom layer 11C. In this exemplary embodiment, the arithmetic unit 13 is arranged in such a way that the coil connections 23 are arranged in an intermediate space radially between the outer coil 15 on the one hand and the inner coils 16A, 16B on the other hand. The electrical connecting lines are then also formed in this intermediate space.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die unterste Lage 11C frei von der äußeren Spule 15 und die inneren Spulen 16A, 16B sind auf der untersten Lage ausgebildet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit 13 dann derart angeordnet, dass die Spulenanschlüsse 23 in dem Zwischenraum radial zwischen der äußeren Spule 15 einerseits und den inneren Spulen 16A, 16B andererseits angeordnet sind. Auch die elektrischen Verbindungsleitungen sind dann in dem Zwischenraum ausgebildet.According to another embodiment, the bottom layer 11C is free of the outer coil 15 and the inner coils 16A, 16B are formed on the bottom layer. In this exemplary embodiment, too, the arithmetic unit 13 is then arranged in such a way that the coil connections 23 are arranged in the intermediate space radially between the outer coil 15 on the one hand and the inner coils 16A, 16B on the other. The electrical connecting lines are then also formed in the intermediate space.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Positionssensors 7. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Positionssensor 7 als Linearwegsensor für ein verschiebbar gelagertes Element ausgebildet, beispielsweise ein verschiebbar gelagertes Linearaktuatorelement einer elektrischen Maschine. Insofern ist das Koppelelement 24 mit dem verschiebbar gelagerten Element verbunden und der Positionssensor 7 ist dazu ausgebildet, eine Verschiebeposition des Koppelelementes zu erfassen. Hierzu ist die Leiterplatte 8 nicht kreisscheibenförmig, sondern streifenförmig ausgebildet. Die Senderspule 15 ist rechteckringförmig ausgebildet und erstreckt sich in Längserstreckung der Leiterplatte 8. Auch die Empfängerspulen 16A und 16B erstrecken sich in Längserstreckung der Leiterplatte 8. Ansonsten ist auch in dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel die Recheneinheit 13 derart angeordnet, dass sie sich radial über die äußere Spule 15, bei der es sich wieder um die Senderspule 15 handelt, hinweg erstreckt. 3 12 shows a second exemplary embodiment of the position sensor 7. According to the second exemplary embodiment, the position sensor 7 is designed as a linear travel sensor for a displaceably mounted element, for example a displaceably mounted linear actuator element of an electrical machine. In this respect, the coupling element 24 is connected to the displaceably mounted element and the position sensor 7 is designed to detect a displacement position of the coupling element. For this purpose, the printed circuit board 8 is not in the form of a circular disk, but in the form of a strip. The transmitter coil 15 is in the form of a rectangular ring and extends in the longitudinal extension of the printed circuit board 8. The receiver coils 16A and 16B also extend in the longitudinal extension of the printed circuit board 8. Otherwise, in FIG 3 illustrated second embodiment, the computing unit 13 is arranged in such a way that it extends radially over the outer coil 15, which is again the transmitter coil 15, away.

Claims (14)

Induktiver Positionssensor zum Erfassen einer Position eines an einem beweglichen Element (3) anordenbaren Koppelelementes (24), mit zumindest einer ansteuerbaren Senderspule (15) zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, mit zumindest einer Empfängerspule (16A) zum Erfassen der erzeugten und durch das Koppelelement (24) beeinflussten Wellen, mit einer Recheneinheit (13), die dazu ausgebildet ist, die Senderspule (15) anzusteuern und die durch die Empfängerspule (16A) erfassten Wellen auszuwerten, und mit einer zumindest eine Lage (11) aufweisenden Leiterplatte (8), wobei die Spulen (15,16A) derart auf der Leiterplatte (8) ausgebildet sind, dass eine äußere der Spulen (15) eine dann innere der Spulen (16A) bezogen auf eine senkrecht zu der Leiterplatte (8) ausgerichtete und durch die Mitte der Leiterplatte (8) verlaufende Achse (Z) radial umschließt, und wobei die Recheneinheit (13) auf einer Rückseite (10) der Leiterplatte (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) derart angeordnet ist, dass sie sich radial über die äußere Spule (15) hinweg erstreckt.Inductive position sensor for detecting a position of a movable element (3) arrangable coupling element (24), with at least one controllable transmitter coil (15) for generating electromagnetic waves, with at least one receiver coil (16A) for detecting the waves generated and influenced by the coupling element (24), with a computing unit (13) , which is designed to control the transmitter coil (15) and to evaluate the waves detected by the receiver coil (16A), and with a printed circuit board (8) having at least one layer (11), the coils (15,16A) being on the Printed circuit board (8) are formed such that an outer coil (15) then radially encloses an inner coil (16A) relative to an axis (Z) which is aligned perpendicular to the printed circuit board (8) and runs through the center of the printed circuit board (8). , And wherein the arithmetic unit (13) on a back (10) of the circuit board (8) is arranged, characterized in that the arithmetic unit (13) is arranged such that it radially over the outer coil (15) hinwe g extends. Positionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) mehrere Ausgangsanschlüsse (22) aufweist, die radial außerhalb der äußeren Spule (15) angeordnet sind.position sensor claim 1 , characterized in that the computing unit (13) has a plurality of output terminals (22) which are arranged radially outside the outer coil (15). Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) mehrere Spulenanschlüsse (23) aufweist, die radial innerhalb der äußeren Spule (15) angeordnet sind.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (13) has a plurality of coil connections (23) which are arranged radially inside the outer coil (15). Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) durch jeweils zwei Verbindungsleitungen elektrisch mit den Spulen (15,16A) verbunden ist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (13) is electrically connected to the coils (15, 16A) by two connecting lines each. Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderspule (15) die äußere Spule (15) ist, oder dass die Empfängerspule (16A) die äußere Spule ist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter coil (15) is the outer coil (15) or that the receiver coil (16A) is the outer coil. Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung aufweist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (13) has an application-specific integrated circuit. Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13) ein Gehäuse (17) aufweist, das sich radial über die äußere Spule (15) hinweg erstreckt.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (13) has a housing (17) which extends radially beyond the outer coil (15). Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) mehrere Lagen (11A,11B) aufweist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit board (8) has several layers (11A, 11B). Positionssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rückseite (10) der Leiterplatte (8) zugeordnete unterste Lage (IIB) frei von der inneren Spule (16A) ist.position sensor claim 8 , characterized in that one of the rear (10) of the printed circuit board (8) associated bottom layer (IIB) is free of the inner coil (16A). Positionssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Lage (IIB) frei von der äußeren Spule (15) ist.position sensor claim 8 , characterized in that the bottom layer (IIB) is free of the outer coil (15). Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die innere Spule (15) als auch die äußere Spule (16A) auf der untersten Lage (11B) der Leiterplatte (8) ausgebildet sind, wobei die Verbindungsleitungen nur in einem Zwischenraum radial zwischen der äußeren Spule (15) und der inneren Spule (16A) ausgebildet sind.Position sensor according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that both the inner coil (15) and the outer coil (16A) are formed on the bottom layer (11B) of the printed circuit board (8), the connecting lines only being in a space radially between the outer coil (15) and the inner coil (16A). Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) kreisscheibenförmig, insbesondere kreisringscheibenförmig, oder streifenförmig ausgebildet ist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (8) is designed in the form of a circular disk, in particular in the form of a circular ring disk, or in the form of strips. Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (7) zumindest zwei Empfängerspulen (16A,16B) aufweist.Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the position sensor (7) has at least two receiver coils (16A, 16B). Einrichtung, mit einem beweglichen Element (3), und mit einem dem Element (3) zugeordneten induktiven Positionssensor (7) zum Erfassen einer Position des beweglichen Elementes (3), gekennzeichnet durch die Ausbildung des Positionssensors (7) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Device with a movable element (3) and with an inductive position sensor (7) assigned to the element (3) for detecting a position of the movable element (3), characterized by the design of the position sensor (7) according to one of the preceding claims.
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