DE10352351B4 - Influencing unit e.g. piston, positioning determining process for measuring linear motion of influencing unit, involves measuring impedance of coil/tuned circuit with which position of influencing unit can be determined - Google Patents

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Abstract

The process involves measuring an impedance of only a coil/a tuned circuit which has been determined that the coil/tuned circuit with which a position of an influencing unit (2) e.g. piston, can be determined. An impedance of another coil or another tuned circuit is measured, if the measured value of the impedance of the determined coil or the tuned circuit has changed beyond a threshold amount.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements mit einem induktiven Positionssensor, mit mehreren linear oder kreisförmig hintereinander angeordneten Spulen, mit mindestens einem Kondensator, mit einem Verstärkerelement, mit mindestens einem Umschalter und mit einer Auswerteeinheit, wobei je eine Spule und der Kondensator einen Schwingkreis bilden und der Schwingkreis und das Verstärkerelement einen Oszillator bilden, gemäß der DE 101 30 572 A1 .The invention relates to a method for determining the position of an influencing element with an inductive position sensor, with a plurality of linear or circular successively arranged coils, with at least one capacitor, with an amplifier element, with at least one switch and with an evaluation unit, wherein each one coil and the capacitor form a resonant circuit and the resonant circuit and the amplifier element form an oscillator, according to the DE 101 30 572 A1 ,

Positionssensoren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen und für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten bekannt. Derartige Positionssensoren können zum einen danach unterteilt werden, ob es sich bei der Bewegung des zu überwachenden Beeinflussungselements in erster Linie um eine lineare Bewegung handelt, somit durch den Positionssensor eine Strecke erfaßt werden soll, oder ob es sich bei der Bewegung des Beeinflussungselements in erster Linie um eine kreisförmige Bewegung handelt, so daß durch den Positionssensor der Drehwinkel des Beeinflussungselements überwacht bzw. festgestellt wird. Positionssensoren, die eine Strecke erfassen, werden häufig als Wegsensoren bezeichnet, während Positionssensoren, die einen Drehwinkel erfassen, häufig als Drehwinkelgeber bezeichnet werden.position sensors for determining the position of an influencing element are in a variety of embodiments and for a variety of application areas known. Such position sensors can be subdivided according to whether it is the movement to be monitored Influencing element primarily to a linear movement acts, thus be detected by the position sensor a distance should, or whether it is the movement of the influencing element primarily a circular movement so that through monitors the position sensor, the rotation angle of the influencing element or is determined. Position sensors that sense a route become common referred to as displacement sensors while Position sensors that detect a rotation angle, often as Rotary encoder can be called.

Außerdem können Positionssensoren nach ihrem physikalischen Funktionsprinzip unterteilt werden. Bekannt sind zum Beispiel induktive, kapazitive oder optoelektronische Positionssensoren.In addition, position sensors divided according to their physical function principle. Known are for example inductive, capacitive or optoelectronic position sensors.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements mit einem induktiven Positionssensor, insbesondere mit einem induktiver Wegsensor, mit dem eine lineare Bewegung eines Beeinflussungselements, d.h. eine Strecke, gemessen werden kann. Derartige bekannte induktive Wegsensoren weisen mehrere Spulen auf, von denen mindestens eine Spule als Primärspule und mindestens eine andere Spule als Sekundärspule ausgebildet sind. Die Spulen sind dabei zumeist nach dem Transformatorprinzip aufgebaut, so daß einer Primärspule seitlich benachbart jeweils eine Sekundärspule angeordnet ist. Die induktive Kopplung zwischen der mittigen Primärspule und den beiden seitlich angeordneten Sekundärspulen wird dabei durch die Position eines im Bereich der Zylinderachse des zylindrischen Spulensystems angeordneten – beispielsweise als magnetisch leitender Stab ausgebildeten – Beeinflussungselements verändert. Derartige induktive Wegsensoren sind aus der DE 43 37 208 A1 und der DE 196 32 211 A1 bekannt.The present invention is a method for determining the position of an influencing element with an inductive position sensor, in particular with an inductive displacement sensor, with which a linear movement of an influencing element, ie a distance, can be measured. Such known inductive displacement sensors have a plurality of coils, of which at least one coil as a primary coil and at least one other coil are formed as a secondary coil. The coils are usually constructed according to the transformer principle, so that a primary coil laterally adjacent to a secondary coil is arranged. The inductive coupling between the central primary coil and the two laterally arranged secondary coils is thereby changed by the position of an arranged in the region of the cylinder axis of the cylindrical coil system - formed, for example, as a magnetically conductive rod - influencing element. Such inductive displacement sensors are from the DE 43 37 208 A1 and the DE 196 32 211 A1 known.

Die DE 31 02 439 A1 offenbart einen induktiven Wegsensor mit zwei voneinander weitgehend entkoppelten magnetischen Kreisen, mit zwei Luftspulen, wobei in die erste Luftspule ein Kern eintauchen kann, dessen jeweils momentane Eintauchtiefe induktiv abgetastet wird und in der zweiten Luftspule ein zweiter Kern fest angeordnet ist. Eine Bestimmung der Position des beweglichen Kerns erfolgt dabei durch eine Messung des Induktivitätsverhältnisses der ersten Luftspule zur zweiten Spule.The DE 31 02 439 A1 discloses an inductive displacement sensor with two mutually largely decoupled magnetic circuits, with two air coils, wherein in the first air core, a core can dip, whose respective momentary immersion depth is inductively scanned and in the second air core, a second core is fixed. A determination of the position of the movable core is carried out by measuring the inductance ratio of the first air coil to the second coil.

Aus der DE 42 13 866 A1 ist ein induktiver Drehsensor bekannt, bei dem mehrere Spulen so nebeneinander auf einer Grundplatte angeordnet sind, daß von mehreren Spulen gleichzeitig mehrere Meßwerte gewonnen werden, wodurch eine relativ genaue Extrapolation der Rotorlage möglich ist. Die einzelnen Spulen sind dabei jeweils mit einer Oszillatorstufe fest verbunden, wobei die Ausgänge der Oszillatorstufen parallel einer Auswerteeinheit zugeführt werden. Die Positionserfassung des Beeinflussungselements erfolgt dabei mittels einer Musteranalyse mehrerer gleichzeitig gemessener Frequenzwerte. Diese Art der Auswertung ist jedoch aufgrund der großen Informationsmenge für schnelle Anwendungen nur bedingt einsetzbar.From the DE 42 13 866 A1 an inductive rotary sensor is known in which a plurality of coils are arranged side by side on a base plate, that several measured values are obtained from several coils simultaneously, whereby a relatively accurate extrapolation of the rotor position is possible. The individual coils are each firmly connected to an oscillator stage, wherein the outputs of the oscillator stages are fed in parallel to an evaluation unit. The position detection of the influencing element takes place by means of a pattern analysis of several simultaneously measured frequency values. However, this type of evaluation is only limited use due to the large amount of information for fast applications.

Die US 2002/00 777 52 A1 offenbart einen berührungslos arbeitenden Positionssensor, der eine Vielzahl von Sensoren aufweist, mit denen die Position eines beweglichen Beeinflussungselement ermittelt werden soll. Bei dem bekannten Positionssensor werden zunächst die Ausgangssignale aller Sensoren gespeichert. Anschließend wird nur der Sensor mit dem höchsten Ausgangssignal sowie eine Anzahl benachbarter Sensoren zur Positionsbestimmung des Beeinflussungselements herangezogen.The US 2002/00 777 52 A1 discloses a non-contact position sensor, which has a plurality of sensors with which the position a movable influencing element to be determined. at The known position sensor, the output signals of all Sensors stored. Subsequently will only the sensor with the highest Output signal and a number of adjacent sensors for determining the position of the Influenced by influencing element.

Nachteilig ist bei den bekannten induktiven Wegsensoren, daß zum einen die Baulänge des Wegsensors deutlich länger als die maximal überwachbare Strecke des Beeinflussungselements ist, so daß bei einer vorgegebenen zu überwachenden Weglänge ein bis zu 100 % längerer Wegsensor erforderlich ist. Dies ist insbesondere dort, wo nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht, unerwünscht. Zum anderen ist bei den bekannten induktiven Wegsensoren die erreichbare Meßgenauigkeit häufig nicht ausreichend oder sie kann nur durch erhöhten schaltungstechnischen Aufwand verbessert werden.adversely is in the known inductive displacement sensors that on the one hand, the length of the displacement sensor much longer as the maximum monitorable Distance of the influencing element is, so that at a given path length to be monitored up to 100% longer Distance sensor is required. This is especially where only a limited Installation space available stands, undesirable. On the other hand, in the known inductive displacement sensors the achievable Measurement accuracy is often not sufficient or it can only by increased circuitry Effort can be improved.

Dieses Problem ist bei dem induktiven Wegsensor gemäß der DE 101 30 572 A1 dadurch gelöst, daß nacheinander die einzelnen Spulen bzw. die einzelnen Oszillatoren durch den Umschalter angewählt werden, indem die einzelnen Spulen nacheinander mit dem Kondensator verbunden werden und daß die Auswerteeinheit eine Veränderung der Impedanz der durch den Umschalter angewählten Spule bzw. des durch den Umschalter angewählten Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements relativ zur jeweiligen Spule mißt.This problem is with the inductive displacement sensor according to the DE 101 30 572 A1 solved in that successively the individual coils or the individual oscillators are selected by the switch by nachei the individual coils Nander be connected to the capacitor and that the evaluation unit measures a change in the impedance of the selected by the switch coil or the selected by the switch oscillating circuit in dependence on the position of the influencing element relative to the respective coil.

Es ist auch möglich, die einzelnen Spulen nacheinander nicht nur mit einem Kondensator sondern mit einem festen, definierten Schwingkreis zu verbinden. Ist dieser feste Schwingkreis mit dem Verstärkerelement verbunden, so weist die Schaltung einen ständig schwingenden Oszillator auf, dem jeweils nur eine andere (Meß-)Spule zugeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, daß ein Anschwingen des Schwingkreises bzw. des Oszillators nicht erforderlich ist.It is possible, too, the individual coils in succession not only with a capacitor but to connect with a fixed, defined resonant circuit. If this fixed resonant circuit is connected to the amplifier element, then has the circuit one constantly oscillating oscillator on which only one other (measuring) coil is switched on. This has the advantage that an oscillation of the resonant circuit or the oscillator is not required.

Wenn zuvor ausgeführt worden ist, daß die einzelnen Spulen nacheinander mit dem Kondensator – oder mit dem festen, definierten Schwingkreis – verbunden werden, so ist damit nicht gemeint, daß die einzelnen Spulen entsprechend ihrer räumlichen Anordnung nacheinander durch den Umschalter angewählt werden müssen. Grundsätzlich ist es auch möglich, beliebige Spulen zeitlich nacheinander durch den Umschalter anzuwählen.If previously executed it has been that the individual Coils in succession with the capacitor - or with the fixed, defined Oscillating circuit - connected be so it is not meant that the individual coils accordingly their spatial arrangement must be selected in succession by the switch. Basically it also possible to select any desired coils in succession through the switch.

Durch die Verwendung mehrerer hintereinander angeordneter Spulen, wobei die Spulen in Richtung der festzustellenden Position des Beeinflussungselements hintereinander angeordnet sind und wobei die Auswerteeinheit durch den Umschalter nacheinander eine Veränderung der Impedanz jeder Spule bzw. jedes Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements mißt, ist ein induktiver Wegsensor realisierbar, dessen Baulänge nur geringfügig größer als die Gesamtlänge der zu überwachenden Strecke ist.By the use of several successively arranged coils, wherein the coils in the direction of the position to be detected of the influencing element are arranged one behind the other and wherein the evaluation unit by the changeover switch in turn a change in the impedance of each coil or each resonant circuit as a function of The position of the influencing element is an inductive displacement sensor feasible, its overall length only slightly greater than the total length the one to be monitored Track is.

Bei dem Verfahren gemäß der DE 101 30 572 A1 kann die Position eines Beeinflussungselements mittels eines induktiven Positionssensors dadurch sehr präzise und zuverlässig erfaßt werden, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • • Anwählen je einer Spule bzw. eines Oszillators durch den Umschalter, indem die einzelnen Spulen nacheinander mit dem Kondensator verbunden werden,
  • • Messen der Impedanz der durch den Umschalter angewählten Spule bzw. des durch den Umschalter angewählten Schwingkreises durch die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements relativ zur Spule
wobei die vorgenannten Schritte so oft wiederholt werden, bis durch den Umschalter alle Spulen nacheinander angewählt, d. h. nacheinander mit dem Kondensator verbunden worden sind und die Impedanz aller Spulen durch die Auswerteeinheit gemessen worden ist.In the method according to the DE 101 30 572 A1 the position of an influencing element can be detected very precisely and reliably by means of an inductive position sensor in that the method has the following steps:
  • • Selecting a coil or an oscillator by the switch by connecting the individual coils one after the other to the capacitor,
  • • Measuring the impedance of the selected by the switch coil or the selected by the switch resonant circuit by the evaluation unit in dependence on the position of the influencing element relative to the coil
wherein the aforesaid steps are repeated so many times until all the coils have been selected successively by the change-over switch, that is to say have been successively connected to the capacitor and the impedance of all the coils has been measured by the evaluation unit.

Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es bei einer gewünschten hohen Genauigkeit eine unter Umständen nicht ausreichende Meßgeschwindigkeit bzw. Reaktionszeit aufweist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements mit einem induktiven Positionssensor anzugeben, welches auch bei einer hohen Meßgenauigkeit eine hohe Meßgeschwindigkeit aufweist.The However, known method has the disadvantage that it is at a desired high accuracy a possibly insufficient measuring speed or reaction time. The present invention is therefore The task is based on a method for determining the position an influencing element with an inductive position sensor indicate which, even with a high accuracy of measurement, a high measuring speed having.

Diese Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß im weiteren Betrieb zunächst nur die Impedanz der Spule bzw. des Schwingkreises gemessen wird, die zuvor als diejenige aktuelle Spule ermittelt worden ist, mit der die Position des Beeinflussungselements bestimmt werden kann und erst dann die Impedanz mindestens einer weiteren Spule bzw. eines weiteren Schwingkreises gemessen wird, wenn sich der gemessene Wert der Impedanz der aktuellen Spule verändert.These Task is solved in the inventive method characterized in that in the further Operation first only the impedance of the coil or the resonant circuit is measured, which has previously been determined as the current coil, with the position of the influencing element can be determined and only then the impedance of at least one other coil or a further resonant circuit is measured when the measured Value of the impedance of the current coil changed.

Erfindungsgemäß ist somit erkannt worden, daß im Betrieb – nachdem zu Beginn die aktuelle Position des Beeinflussungselements bestimmt worden ist – nicht dauernd die Impedanz sämtlicher Spulen bzw. sämtlicher Schwingkreise gemessen werden muß. Vielmehr ist es ausreichend, wenn zunächst nur die Impedanz der Spule gemessen wird, die zuvor als diejenige Spule ermittelt worden ist, mit der die Position des Beeinflussungselements bestimmt werden kann. Diese Spule wird nachfolgend immer als die "aktuelle" Spule bezeich net. Sobald das Beeinflussungselement seine Position verändert, wird dies dadurch erkannt, daß sich die Impedanz der aktuell durch den Umschalter angewählten Spule bzw. des angewählten Schwingkreises verändert. Erst wenn dies der Fall ist, ist es erforderlich, die veränderte Position des beeinflußten Elements neu zu bestimmen.According to the invention is thus been recognized in the Operation - after determined at the beginning of the current position of the influencing element has not been constantly the impedance of all Coils or all Oscillating circuits must be measured. Rather, it is sufficient if initially only The impedance of the coil is measured previously as that coil has been determined with the position of the influencing element can be determined. This coil is always referred to below as the "current" coil net. As soon as the influencing element changes its position, it will recognized by that the impedance of the currently selected by the switch coil or the selected one Resonant circuit changed. Only when this is the case, it is necessary to change the position that affected To redefine elements.

Erfindungsgemäß ist somit dadurch eine wesentliche Verkürzung der Meßzeit realisiert worden, daß im Betrieb nicht ständig die Impedanz sämtlicher Spulen gemessen wird. Erst wenn dies erforderlich ist, wird die Impedanz einer weiteren Spule bzw. eines weiteren Schwingkreises zur Bestimmung der Position des Beeinflussungselements gemessen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit auf die Messung der Impedanz der Spulen bzw. der Schwingkreise verzichtet, die aktuell keine neuen Informationen über die Position des Beeinflussungselements beitragen. Hierdurch kann eine Reduzierung der Meßzeit erreicht werden, die proportional zur Anzahl der verwendeten Spulen ist, d. h. bei insgesamt 16 Spulen läßt sich somit die Meßzeit im Betrieb auf ca. 1/16 der ursprünglichen Meßzeit reduzieren.Thus, according to the invention, a significant shortening of the measuring time has been realized in that the impedance of all coils is not constantly measured during operation. Only when this is necessary, the impedance of another coil or a further resonant circuit for determining the position of the influencing element is measured. The inventive method thus dispenses with the measurement of the impedance of the coils or the oscillating circuits, which currently do not contribute any new information about the position of the influencing element. As a result, a reduction of the measuring time can be achieved, which is proportional to the number of coils used, ie in total 16 coils can thus reduce the measurement time during operation to about 1/16 of the original measurement time.

Bei der aktuellen Spule kann es sich um diejenige Spule handeln, der das Beeinflussungselement am nächsten ist. Es kann jedoch auch die Spule sein, die benachbart zu der Spule angeordnet ist, der das Beeinflussungselement am nächsten ist. Dies hängt mit der nichtlinearen Kennlinie der Impedanz der einzelnen Spulen in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements zusammen und ist darüber hinaus auch abhängig von der Breite des Beeinflussungselements relativ zur Breite der einzelnen Spulen. Ist die Breite des Beeinflussungselements größer als die Breite der einzelnen Spulen, wie dies bevorzugt der Fall ist, so ist das Meßergebnis der Spule, der das Beeinflussungselement direkt gegenüber steht, nur bedingt zur Bestimmung der Position des Beeinflussungselements geeignet, da sich bei einer kleinen Bewegung des Beeinflussungselements die Impedanz dieser Spule kaum verändert. Bei der benachbarten Spule, der das Beeinflussungselement nicht direkt gegenüber steht, bewirkt dagegen eine kleine Bewegung des Beeinflussungselements eine relativ große Änderung der Impedanz dieser Spule, so daß in diesem Fall diese Spule diejenige ist, mit der die Position des Beeinflussungselements – am Besten – bestimmt werden kann. Diese Spule ist dann die aktuelle Spule.at The current coil may be that coil which the influencing element closest is. However, it may also be the coil adjacent to the coil is arranged, which is the influencing element closest. This depends with the non-linear characteristic of the impedance of the individual coils dependent on is composed of the position of the influencing element and beyond also dependent from the width of the influencing element relative to the width of the individual coils. Is the width of the influencing element greater than the width of each coil, as is preferred, that is the result of the measurement the coil, which is directly opposite the influencing element, only conditionally for determining the position of the influencing element suitable because with a small movement of the influencing element the Impedance of this coil hardly changed. In the adjacent coil, not the influencing element directly opposite on the other hand causes a small movement of the influencing element a relatively big change the impedance of this coil, so that in this case this coil that is, with which the position of the influencing element - determines the best can be. This coil is then the current coil.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dann, wenn sich der gemessene Wert der Impedanz der aktuellen Spule bzw. des Schwingkreises verändert, die Impedanz der Spule bzw. des Schwingkreises gemessen, die der aktuellen Spule räumlich benachbart angeordnet ist. Hierbei ist erkannt worden, daß sich die Position des Beeinflussungselements nicht sprunghaft ändert. Daher ist es ausreichend, daß in dem nächsten Schritt zunächst nur die Impedanz der benachbarten Spule bzw. des benachbarten Schwingkreises, nicht jedoch zwingend die Impedanz sämtlicher Spulen neu gemessen werden muß. Nur wenn dies erforderlich ist, wird anschließend die Impedanz einer weiteren – wiederum benachbarten – Spule gemessen.According to one preferred embodiment of the invention is then when the Measured value of the impedance of the current coil or resonant circuit changed measured the impedance of the coil or the resonant circuit, the current coil spatially is arranged adjacent. It has been recognized that the Position of the influencing element does not change abruptly. thats why it is sufficient that in the next Step first only the impedance of the adjacent coil or the adjacent resonant circuit, but not necessarily the impedance of all coils re-measured must become. Only if this is necessary, then the impedance of another - in turn adjacent - coil measured.

Wie zuvor bereits ausgeführt, ist das Verhältnis der Impedanz der durch den Umschalter angewählten Spule bzw. des durch den Umschalter angewählten Schwingkreises zur Position des Beeinflussungselements nicht linear. Je weiter das Beeinflussungselement von der jeweiligen Spule entfernt ist, desto geringer ist die Änderung der Impedanz durch die Anwesenheit des Beeinflussungselements. Daneben gibt es für jede Spule einen Bereich, innerhalb dessen eine bestimmte Positionsänderung des Beeinflussungselements eine maximale Impedanzänderung der Spule bewirkt. Innerhalb dieses Bereiches kann die Position des Beeinflussungselements dann von der jeweiligen Spule mit der höchsten Meßgenauigkeit bestimmt werden. Mit zunehmender Entfernung von diesem "optimalen" Bereich einer jeden Spule bewirkt eine Positionsänderung des Beeinflussungselements eine immer kleinere Impedanzänderung der Spule, so daß auch die Meßgenauigkeit die dann mit dieser Spule erreicht werden kann, immer geringer wird.As previously executed, is the relationship the impedance of the selected by the switch coil or by the switch selected Oscillating circuit to the position of the influencing element is not linear. The farther the influencing element is removed from the respective coil is, the lower the change the impedance due to the presence of the influencing element. Besides Is available for Each coil has an area within which a certain position change of the influencing element a maximum impedance change the coil causes. Within this range, the position of the influencing element then from the respective coil with the highest measurement accuracy be determined. With increasing distance from this "optimal" range of each coil causes a change in position of the influencing element an ever smaller impedance change the coil, so that too the measuring accuracy which can then be achieved with this coil is getting smaller.

Vorteilhafterweise werden daher bei einer Bewegung des Beeinflussungselements innerhalb einer Messung bedarfsweise zwei Spulen, nämlich die aktu- elle Spule und die räumlich benachbarte Spule gemessen. Hierdurch ergibt sich eine Erhöhung der Meßgenauigkeit, wobei vorteilhafterweise die beiden Spulen abwechselnd gemessen werden und zur Ermittlung der Position des Beeinflussungselements die Meßwerte der einzelnen Spulen gewichtet werden. Dabei wird der Meßwert derjenigen Spule stärker gewichtet, bei der sich der Meßwert innerhalb des linearen Bereichs der Kennlinie befindet, d. h. das Beeinflussungselement näher an dem "optimalen " Bereich der Spule ist.advantageously, Therefore, during a movement of the influencing element within If necessary, two coils are required for a measurement, namely the current coil and the spatially adjacent coil measured. This results in an increase in the accuracy of measurement, wherein advantageously the two coils are measured alternately and for determining the position of the influencing element the readings the individual coils are weighted. In this case, the measured value of those Coil stronger weighted at which the measured value is within the linear range of the characteristic, i. H. the influencing element closer to the "optimal" area of the coil is.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Kalibriervorgang das Beeinflussungselement über die maximal meßbare Länge des induktiven Weggebers verfahren und werden die während des Kalibriervorgangs erhaltenen Werte der einzelnen Spulen bzw. der einzelnen Schwingkreise als Korrektur- bzw. Referenzwerte in der Auswerteeinheit oder in einen zusätzlichen Speicher gespeichert. Hierdurch ist es zunächst möglich, unterschiedliche Beeinflussungselemente mit unterschiedlichen Abmessungen oder aus unterschiedlichen Materialien zu verwenden. Auch können durch einen solchen Kalibriervorgang Bauteiltoleranzen, insbesondere geringfügig unterschiedliche Induktivitäten der Spulen, oder Veränderungen aufgrund von Temperaturschwanken kompensiert werden.According to one further advantageous embodiment of the method according to the invention In a calibration process, the influencing element via the maximum measurable Length of the inductive Weggebers procedure and are the during the calibration process obtained values of the individual coils or the individual resonant circuits as correction or reference values in the evaluation unit or in An additional Memory saved. This makes it possible initially, different influencing elements with different dimensions or different materials to use. Also can by such a calibration process component tolerances, in particular slight different inductances the coils, or changes be compensated due to temperature fluctuations.

Aufgrund des Kalibriervorgangs ist außerdem die Position des Beeinflussungselements zu Beginn des Betriebs, d. h. nach dem Anwählen der einzelnen Spulen bzw. Schwingkreise und der Messung der Impedanzen, besonders sicher und genau ermittelbar. Insbesondere wenn eingangs des Verfahrens ein derartiger Kalibriervorgang durchgeführt wird, kann aufgrund der laufend durchgeführten Messung der Impedanz der "ausgewählten" Spule sogar eine Aussage darüber gemacht werden, in welche Richtung sich das Beeinflussungselement bewegt. Dies ist aufgrund der sich mit der Wegänderung des Beeinflussungselements verändernden Frequenz und der durch den Kalibriervorgang bekannten "Grundfrequenz" der Spule möglich.by virtue of the calibration process is also the position of the influencing element at the beginning of the operation, d. H. after dialing the individual coils or resonant circuits and the measurement of the impedances, very safe and accurate. Especially if at the beginning the method such a calibration process is performed can because of the ongoing Measuring the impedance of the "selected" coil even a statement about that be made in which direction the influencing element emotional. This is due to dealing with the path change of the influencing element changing Frequency and the known by the calibration "fundamental frequency" of the coil possible.

Schließlich wird gemäß einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die hier noch kurz erläutert werden soll, zusätzlich zur Messung der aktuellen Spule oder zur abwechselnden Messung zweier benachbarter Spulen eine dritte Spule gemessen, wobei die dritte Spule nicht benachbart zur aktuellen Spule ist. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise eine Plausibilitätsüberprüfung des Meßergebnisses möglich, da bei einer Beeinflussung der aktuellen Spule durch das Beeinflussungselement die dritte Spule im wesentlichen unbeeinflußt ist. Ist dies nicht der Fall, d. h. ist die dritte Spule beeinflußt, so muß ein Fehler bei der Bestimmung der Position des Beeinflussungselements aufgetreten sein.Finally, according to a last advantageous embodiment of the invention, which will be briefly explained here, in addition to the measurement the current coil or for alternately measuring two adjacent coils measured a third coil, wherein the third coil is not adjacent to the current coil. As a result, a plausibility check of the measurement result is possible in a simple manner, since the third coil is essentially unaffected when the current coil is influenced by the influencing element. If this is not the case, ie if the third coil is influenced, an error must have occurred in the determination of the position of the influencing element.

Zuvor ist ausgeführt worden, daß die Auswerteeinheit eine Veränderung der Impedanz einer jeden Spule bzw. eines jeden Schwingkreises mißt. Bevorzugt wird dabei von der Auswerteeinheit eine Veränderung der Frequenz einer jeden Spule bzw. eines jeden Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements gemessen. Daneben ist es jedoch auch möglich, daß die Auswerteeinheit eine Veränderung der Induktivität der Spule bzw. des Schwingkreises oder eine Veränderung der Amplitude des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements mißt.before is executed been that the Evaluation unit a change the impedance of each coil or each resonant circuit measures. Prefers In this case, the evaluation unit changes the frequency of a Each coil or each resonant circuit in dependence measured from the position of the influencing element. Next to it is but it is also possible that the Evaluation unit a change the inductance the coil or the resonant circuit or a change in the amplitude of the resonant circuit dependent on from the position of the influencing element measures.

Wird gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch die Auswerteeinheit die Veränderung der Frequenz gemessen, so wird in der Regel die Frequenzänderung des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements gemessen. Zumindest theoretisch ist es jedoch auch möglich, daß die Veränderung der Frequenz allein der Spule gemessen wird, insofern, als jede reale Spule neben der in erster Linie charakteristischen Induktivität auch einen ohmschen Widerstand und mehrere parasitäre Kapazitäten aufweist. Somit weist eine reale Spule eine Eigenresonanzfrequenz auf, die durch die Induktivität und die parasitären Kapazitäten der Spule bestimmt ist. In der Regel wird jedoch die Veränderung der Frequenz des Schwingkreises, bestehend aus einer Spule und dem Kondensator, von der Auswerteeinheit gemessen.Becomes according to the preferred Embodiment of the invention by the evaluation unit the change the frequency is measured, so is usually the frequency change of the resonant circuit in dependence measured from the position of the influencing element. At least theoretically, however, it is also possible that the change the frequency of the coil alone is measured, insofar as each real coil in addition to the primarily characteristic inductance also one has ohmic resistance and multiple parasitic capacitances. Thus, one has real coil has a self-resonant frequency due to the inductance and the parasitic capacities the spool is determined. In general, however, the change will be the frequency of the resonant circuit, consisting of a coil and the capacitor, measured by the evaluation unit.

Die Beeinflussung der Spule bzw. des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements beruht theoretisch auf drei unterschiedlichen physikalischen Effekten, die sich je nachdem, welche Art von Beeinflussungselement verwendet wird, unterschiedlich stark auswirken.The Influencing the coil or the oscillating circuit depending on from the position of the influencing element is theoretically based three different physical effects, depending on which type of influencing element is used, different strong impact.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ausgewertet eine Beeinflussung der Impedanz des Schwingkreises durch das Beeinflussungselement aufgrund des Transformatorprinzips. Der hier als Transformatorprinzip bezeichnete physikalische Effekt beruht darauf, daß die Spule des Schwingkreises ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das in einem benachbarten Körper – dem Beeinflussungselement – zunächst nach dem Induktionsgesetz eine Spannung induziert. Bei Verwendung eines Beeinflussungselements aus einem Material mit einer hinreichend großen Leitfähigkeit führt die induzierte Spannung zu einem Stromfluß im Beeinflussungselement. Dieser aus der im Beeinflussungselement induzierten "sekundären" Spannung resultierende Strom hat seinerseits ein elektromagnetisches Wechselfeld zur Folge, das dem "primären" elektromagnetischen Wechselfeld, d.h. dem durch die Spule erzeugten elektromagnetischen Wechselfeld, entgegengerichtet ist. Dieses entgegengerichtete "sekundäre" elektromagnetische Wechselfeld bewirkt eine Verringerung der Induktivität und somit eine Vergrößerung der Frequenz des Schwingkreises. Bevorzugt wird nun diese Frequenzerhöhung in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements durch die Auswerteeinheit gemessen und ausgewertet.in the Within the scope of the present invention, one preferably evaluates Influencing the impedance of the resonant circuit by the influencing element due to the transformer principle. The here as a transformer principle designated physical effect based on the fact that the coil the resonant circuit generates an electromagnetic alternating field, in an adjacent body - the influencing element - first after induces a voltage according to the law of induction. When using a Influencing element of a material with a sufficient huge Conductivity leads the induced voltage to a current flow in the influencing element. This resulting from the induced in the influencing element "secondary" voltage Electricity in turn causes an alternating electromagnetic field, that the "primary" electromagnetic Alternating field, i. the electromagnetic alternating field generated by the coil, is opposite. This opposite "secondary" alternating electromagnetic field causes a reduction of the inductance and thus an increase in the Frequency of the resonant circuit. Now, this frequency increase in dependence from the position of the influencing element by the evaluation unit measured and evaluated.

Der zweite physikalische Effekt, der bei der Beeinflussung der Impedanz des Schwingkreises durch das Beeinflussungselement auftritt, ist die Beeinflussung des magnetischen Widerstandes des magnetischen Kreises. Befindet sich kein Beeinflussungselement in der Nähe der Spule, so ist der magnetische Widerstand allein durch die Luft bestimmt und somit sehr groß. Befindet sich ein Beeinflussungselement aus einem vorzugsweise ferromagnetischen Material in der Nähe der Spule, so wird dadurch der elektromagnetische Widerstand des magnetischen Kreises reduziert, was an einer Reduzierung der Frequenz des Schwingkreises festgestellt werden kann.Of the second physical effect, which in influencing the impedance of the resonant circuit by the influencing element occurs is the influence of the magnetic resistance of the magnetic Circle. Is there no influencing element near the coil, so the magnetic resistance is determined solely by the air and thus very big. Is an influencing element of a preferably ferromagnetic Material nearby the coil, this is the electromagnetic resistance of the reduced magnetic circuit, resulting in a reduction in frequency the resonant circuit can be detected.

Der dritte physikalische Effekt, der bei der Beeinflussung der Impedanz des Schwingkreises durch ein Beeinflussungselement auftritt, ist die "echte" Bedämpfung des Schwingkreises, indem dem elektromagnetischem Wechselfeld des Schwingkreises aufgrund von Wirbelstromverlusten im Beeinflussungselement Energie entzogen wird. Dieser hier als "echte" Bedämpfung bezeichnete physikalische Effekt wird in der Regel bei induktiven Näherungsschaltern ausgewertet.Of the third physical effect, which in influencing the impedance of the resonant circuit by an influencing element occurs is the "real" damping of the Oscillation circuit by the electromagnetic alternating field of the resonant circuit due to eddy current losses in the influencing element energy is withdrawn. This here called "real" damping Physical effect is usually used in inductive proximity switches evaluated.

Da theoretisch alle drei Effekte wirksam sind, muß dafür gesorgt werden, daß die beiden Effekte, die zur Auswertung nicht herangezogen werden sollen, vernachlässigbar klein sind gegenüber dem Effekt, der zur Auswertung herangezogen werden soll.There theoretically all three effects are effective, it must be ensured that the two Effects that should not be used for the evaluation, negligible are small opposite the effect to be used for the evaluation.

Wird zur Auswertung der Transformatoreffekt herangezogen, wie vorzugsweise vorgesehen, dann darf dieser Transformatoreffekt nicht konterkariert werden dadurch, daß durch ferromagnetisches Material der Widerstand des magnetischen Kreises und damit die Frequenz reduziert wird. Vorzugsweise wird die Beeinflussung aufgrund des Transformatorprinzips ausgewertet, weil dabei durch eine geeignete Wahl der Frequenz sichergestellt werden kann, daß die Meßergebnisse im wesentlichen unabhängig von dem verwendeten Material des Beeinflussungselements sind. Der ferromagnetische Einfluß kann dann unberücksichtigt bleiben. Die dafür zu wählende Frequenz des unbeeinflußten Schwingkreises liegt vorzugsweise oberhalb von 500 kHz, beispielsweise zwischen 500 kHz und 10 MHz.Is used for evaluation of the transformer effect, as preferably provided, then this transformer effect must not be counteracted by the fact that the resistance of the magnetic circuit and thus the frequency is reduced by ferromagnetic material. Preferably, the influence is evaluated on the basis of the transformer principle, because it can be ensured by a suitable choice of the frequency, that the measurement results are substantially independent of the material used of the influencing element. The ferromagnetic influence can then be disregarded. The frequency of the unaffected oscillatory circuit to be chosen for this purpose is preferably above 500 kHz, for example between 500 kHz and 10 MHz.

Wird gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Veränderung der Frequenz des Schwingkreises durch das Beeinflussungselement gemessen, so sollte der induktive Positionssensor mindestens einen Zähler aufweisen, der einerseits mit dem Oszillator und andererseits mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Der Zähler kann dabei auch direkt in der Auswerteeinheit, beispielsweise in einem Mikroprozessor, integriert sein. In diesem Fall ist dann die Auswerteeinheit einerseits mit dem Oszillator und andererseits mit dem Umschalter verbunden.Becomes according to the preferred Embodiment of the invention, the change in the frequency of the resonant circuit measured by the influencing element, so should the inductive Position sensor have at least one counter, on the one hand with the oscillator and on the other hand connected to the evaluation unit is. The counter can also directly in the evaluation, for example in a microprocessor, integrated. In this case, then the Evaluation unit on the one hand with the oscillator and the other with connected to the switch.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung zählt dann der Zähler die Anzahl der Schwingungen so lange, bis ein voreingestellter Wert erreicht ist und mißt die Auswerteeinheit die Zeit, die vergeht, bis der Zähler diesen voreingestellten Wert erreicht hat. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß eine Zeitmessung mit der Auswerteeinheit, beispielsweise einem Mikroprozessor, sehr einfach realisiert werden kann. Wird nach dem Transformatorprinzip gearbeitet, so daß die Anwesenheit des Beeinflussungselements vor der angewählten Spule die Frequenz des Schwingkreises erhöht, so wird dies bei der zuvor beschriebenen An der Auswertung dadurch festgestellt, daß der Zähler den voreingestellten Wert schneller erreicht, verglichen mit dem Zustand, daß die Spule und damit der Schwingkreis von dem Beeinflussungselement unbeeinflußt ist. Die Auswerteeinheit mißt somit eine im Vergleich zum unbeeinflußten Zustand kürzere Zeit.According to one first embodiment then counts the counter the number of oscillations until a preset value is achieved and measures the evaluation unit the time that elapses until the counter receives this has reached the preset value. Particularly advantageous here is that one Time measurement with the evaluation unit, for example a microprocessor, can be realized very easily. Will after the transformer principle worked, so that the Presence of the influencing element in front of the selected coil increases the frequency of the resonant circuit, this will be the case before At the evaluation determined by the fact that the counter the preset value reached faster, compared with the state, that the Coil and thus the resonant circuit of the influencing element is unaffected. The evaluation unit measures thus a shorter time compared to the unaffected state.

Bei einer alternativen Ausgestaltung zählt der Zähler – oder direkt die Auswerteeinheit – die Anzahl der Schwingungen des Oszillators während einer vorgegebenen Zeitdauer und wird diese Anzahl von der Auswerteeinheit ausgewertet.at In an alternative embodiment, the counter counts - or directly the evaluation unit - the number the oscillations of the oscillator during a predetermined period of time and this number is evaluated by the evaluation unit.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements, beispielsweise eines Kolbens, gemäß der zuvor genannten zweiten Ausgestaltung durchgeführt. Dabei wird von der Auswerteeinheit nicht nur die Anzahl der Schwingungen des Oszillators gezählt, sondern auch der Umschalter in Abhängigkeit vom ermittelten Ergebnis gesteuert.Prefers becomes the method according to the invention for determining the position of an influencing element, for example a piston according to the above said second embodiment. It is not from the evaluation only the number of oscillations of the oscillator counted, but also the switch in dependence controlled by the determined result.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements mit einem induktiven Positionssensor auszugestalten und weiterzubilden. Solche Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:in the Individual there are now a variety of ways, the inventive method for determining the position of an influencing element with a design and develop inductive position sensor. Such Embodiments and developments emerge from the claim 1 subordinate claims as well as from the following description of a preferred embodiment in conjunction with the drawing. In the drawing show:

1 eine Prinzipsskizze eines Schaltungsaufbaus eines induktiven Positionssensors zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, 1 a schematic diagram of a circuit structure of an inductive position sensor for use in the inventive method,

2 ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und 2 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention and

3 ein Diagramm der Kennlinien zweier Spulen. 3 a diagram of the characteristics of two coils.

Die 1 zeigt schematisch den Schaltungsaufbau eines induktiven Wegsensors 1 zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements 2, der sich besonders gut zur Durchführung des Verfahrens eignet. Das Beeinflussungselement 2 kann beispielsweise am Ende einer Stange 3 angeordnet sein. An Stelle eines induktiven Wegsensors 1 kann das Verfahren jedoch auch mit einem induktiven Drehwinkelgeber durchgeführt werden.The 1 shows schematically the circuit construction of an inductive displacement sensor 1 for determining the position of an influencing element 2 which is particularly well suited for carrying out the method. The influencing element 2 For example, at the end of a pole 3 be arranged. Instead of an inductive displacement sensor 1 However, the method can also be performed with an inductive rotary encoder.

Bei der prinzipiellen Darstellung gemäß 1 sind nur die wesentlichen Bauteile dargestellt, nicht jedoch sämtliche elektrischen bzw. elektronischen oder mechanischen Bauteile des induktiven Wegsensors 1, so daß der Wegsensor 1 nur unvollständig dargestellt ist; insbesondere ist auch kein den induktiven Wegsensor 1 aufnehmendes Gehäuse dargestellt. Im übrigen wird bezüglich spezieller Ausführungsformen eines geeigneten induktiven Wegsensors 1 auch auf den Offenbarungsgehalt der DE 101 30 572 verwiesen.In the basic representation according to 1 only the essential components are shown, but not all electrical or electronic or mechanical components of the inductive displacement sensor 1 so that the displacement sensor 1 is shown only incompletely; In particular, neither is the inductive displacement sensor 1 receiving housing shown. Incidentally, with respect to specific embodiments of a suitable inductive displacement sensor 1 also on the disclosure of the DE 101 30 572 directed.

Der 1 kann entnommen werden, daß der induktive Wegsensor 1 mehrere hintereinander angeordnete Spulen 4 – im Ausführungsbeispiel gemäß 1 insgesamt acht Spulen 4 -, einen Kondensator 5, ein Verstärkerelement 6, mindestens einen Umschalter 7 und eine Auswerteeinheit 8 aufweist. Die Spulen 4 sind in Richtung der festzustellenden Position s des Beeinflussungselements 2 hintereinander angeordnet. Ebenso können die Spulen jedoch auch kreisförmig hintereinander angeordnet werden, wobei dann auch das Beeinflussungselement eine kreisförmige Bewegung ausführt und somit der Drehwinkel des Beeinflussungselements gemessen werden kann.Of the 1 can be seen that the inductive displacement sensor 1 several coils arranged one behind the other 4 - According to the embodiment 1 a total of eight coils 4 -, a capacitor 5 , an amplifier element 6 , at least one switch 7 and an evaluation unit 8th having. The spools 4 are in the direction of the position to be detected s of the influencing element 2 arranged one behind the other. Likewise, however, the coils can also be arranged in a circle one behind the other, wherein then also the influencing element performs a circular movement and thus the angle of rotation of the influencing element can be measured.

Als Umschalter 7 wird bei insgesamt acht Spulen 4 ein Multiplexer 1 aus 8 verwendet. Durch den Umschalter 7 wird jeweils eine Spule 4 mit dem Kondensator 5 verbunden, so daß die durch den Umschalter 7 angewählte Spule 4 und der Kondensator 5 einen Schwingkreis bilden. Zusammen mit dem Verstärkerelement 6 bildet der Schwingkreis dann einen Oszillator 9 mit einer durch die Induktivität der Spule 4 und die Kapazität des Kondensators 5 bestimmten Resonanzfrequenz. Alternativ kann neben dem Kondensator 5 auch eine feste Spule 10 vorgesehen sein, die zusammen mit dem Kondensator 5 einen festen Schwingkreis 11 bildet. Diesem – gestrichelt dargestellten – Schwingkreis 11 wird dann jeweils eine Spule 4 dazu geschaltet, so daß dann der feste Schwingkreis 11 und die Spule 4 einen Schwingkreis bilden, der zusammen mit dem Verstärkerelement 6 dann den Oszillator 9 bildet.As a changeover switch 7 gets a total of eight coils 4 a multiplexer 1 out 8th used. Through the switch 7 each becomes a coil 4 with the capacitor 5 connected so that through the switch 7 selected coil 4 and the capacitor 5 form a resonant circuit. Together with the amplifier element 6 The resonant circuit then forms an oscillator 9 with a through the inductance of the coil 4 and the capacitance of the capacitor 5 certain resonant frequency. Alternatively, in addition to the capacitor 5 also a fixed coil 10 be provided, which together with the capacitor 5 a fixed resonant circuit 11 forms. This - dashed line - resonant circuit 11 then becomes a coil 4 switched to, so that then the fixed resonant circuit 11 and the coil 4 form a resonant circuit, which together with the amplifier element 6 then the oscillator 9 forms.

Ausgewertet wird nun nacheinander die Veränderung der Frequenz des Oszillators 9 bzw. des Schwingkreises für jede Spule 4 in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements 2. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird von der Auswerteeinheit 8 eine Veränderung der Frequenz des Oszillators 9 gemessen, ebenso kann jedoch auch eine Veränderung der Amplitude des Oszillators 9 in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements 2 ausgewertet werden.The change in the frequency of the oscillator is evaluated one after the other 9 or the resonant circuit for each coil 4 depending on the position of the influencing element 2 , In the embodiment according to 1 is from the evaluation unit 8th a change in the frequency of the oscillator 9 but also a change in the amplitude of the oscillator 9 depending on the position of the influencing element 2 be evaluated.

Die bevorzugte Auswertung einer Frequenzänderung erfolgt nun dadurch, daß der induktive Wegsensor 1 einen Zähler 12 aufweist, wobei der Zähler 12 Be standteil der Auswerteeinheit 8 ist. Der Eingang der Auswerteeinheit 8 bzw. der Zähler 12 ist mit dem Oszillator 9 und der Ausgang der Auswerteeinheit 8 mit dem Umschalter 7 verbunden. Der Umschalter 7 wird somit durch die Auswerteeinheit 8 geschaltet. Der Zähler 12 zählt dabei die Anzahl N der Schwingungen des Oszillators 9 innerhalb einer vorgegebenen Zeit.The preferred evaluation of a frequency change now takes place in that the inductive displacement sensor 1 a counter 12 has, wherein the counter 12 Part of the evaluation unit 8th is. The input of the evaluation unit 8th or the counter 12 is with the oscillator 9 and the output of the evaluation unit 8th with the switch 7 connected. The switch 7 is thus by the evaluation 8th connected. The counter 12 counts the number N of the oscillations of the oscillator 9 within a given time.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt nun der zuvor beschriebene Meßablauf nur einmal zu Beginn des Verfahrens. Ist die Frequenzänderung aller Spulen 4 gemessen worden, d. h. ist der Umschalter 7 durch die Auswerteeinheit 8 einmal von der ersten bis zur letzten Position durchgeschaltet worden, so wird anschließend der Umschalter 7 auf die Position eingestellt, die der Spule 4 entspricht, die zuvor als diejenige Spule 4 (aktuelle Spule) ermittelt worden ist, mit der die Position des Beeinflussungselements 2 – am Besten – bestimmt werden kann. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Position des Umschalter 7 gestrichelt eingezeichnet.In accordance with the method according to the invention, the measurement sequence described above now takes place only once at the beginning of the method. Is the frequency change of all coils 4 has been measured, ie is the switch 7 through the evaluation unit 8th Once switched from the first to the last position, then the switch 7 set to the position of the coil 4 corresponds to that previously as that coil 4 (Current coil) has been determined with which the position of the influencing element 2 - Best - can be determined. At the in 1 illustrated embodiment, this position of the switch 7 dashed lines.

Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun anhand der 2 erläutert werden. Nach dem Start des Meßvorganges findet zunächst ein Kalibriervorgang statt, bei dem das Beeinflussungselement über die maximale meßbare Länge des induktiven Weggebers bzw. über den maximal meßbaren Winkel des Drehwinkelgebers verfahren wird und die erhaltenen Werte der einzelnen Spulen als Korrektur- bzw. Referenz-Werte gespeichert werden. Dadurch kann jeder einzelnen Spule ein exakter Referenzwert zugewiesen werden, der aufgrund von Fertigungstoleranzen auch bei eigentlich gewollt identischen Spulen für die einzelnen Spulen geringfügig variieren kann.A preferred embodiment of the method according to the invention will now be described with reference to 2 be explained. After the start of the measuring process, a calibration process takes place, in which the influencing element is moved over the maximum measurable length of the inductive displacement sensor or over the maximum measurable angle of the rotary encoder, and stores the values obtained for the individual coils as correction or reference values become. As a result, an exact reference value can be assigned to each individual coil, which, due to manufacturing tolerances, can also vary slightly even for actually intentionally identical coils for the individual coils.

Nun beginnt der eigentliche Meßvorgang zur Bestimmung der aktuellen Position des Beeinflussungselements. In einem ersten Verfahrensschritt wird hierzu zunächst die erste Spule bzw. der erste Oszillator durch den Umschalter angewählt und die Impedanz dieser Spule bzw. des Schwingkreises gemessen. Anschließend wird entsprechend die Impedanz der zweiten Spule bzw. des zweiten Schwingkreises gemessen. Dieser Vorgang wird nun so oft wiederholt, bis nacheinander alle Spulen durch den Umschalter angewählt und die Impedanz der einzelnen Spulen bzw. Schwingkreise durch die Auswerteeinheit gemessen worden ist. Sind insgesamt n = 8 Spulen vorhanden, so wird der zuvor beschriebene Meßvorgang somit acht mal wiederholt. Am Ende dieses ersten Verfahrensschrittes kann durch die Auswertung der unterschiedlichen Impedanzen der einzelnen Spulen bzw. Schwingkreise die aktuelle Position des Beeinflussungselements bestimmt werden.Now the actual measuring process begins for determining the current position of the influencing element. In a first method step, the first coil or the first oscillator selected by the switch and measured the impedance of this coil or the resonant circuit. Subsequently, will corresponding to the impedance of the second coil or the second resonant circuit measured. This process is repeated as many times as one after the other all coils selected by the switch and the impedance of each Coils or resonant circuits have been measured by the evaluation unit is. If a total of n = 8 coils are present, then the measurement procedure described above thus repeated eight times. At the end of this first process step can by evaluating the different impedances of the individual Coils or oscillating circuits the current position of the influencing element be determined.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird nun durch den Umschalter diejenige Spule x angewählt, die in dem ersten Verfahrensschritt als diejenige Spule ermittelt worden ist, mit der die Position des Beeinflussungselements – am Besten – bestimmt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wäre dies die vierte Spule, d. h. x = 4. Anschließend wird die Impedanz der Spule x gemessen und ausgewertet, ob sich der gemessene Wert im Vergleich zum Wert der Impedanz der Spule x im ersten Verfahrensschritt geändert hat. Ist dies nicht der Fall oder liegt die gemessene Änderung unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes, so bedeutet dies, daß das Beeinflussungselement seine Position nicht verändert hat. In diesem Fall folgt als nächstes kein Anwählen einer anderen Spule, sondern es wird erneut die Impedanz der Spule x gemessen, d. h. der Umschalter wird nicht weitergeschaltet. Der zweite Meßdurchgang ist damit bereits nach der Messung der Impedanz einer Spule beendet; eine Messung der Impedanzen der übrigen Spulen ist nicht erforderlich.In a second method step, that coil x is now selected by the changeover switch which has been determined in the first method step as that coil with which the position of the influencing element can be determined - at best. In the embodiment according to 1 If this is the fourth coil, ie x = 4. Then, the impedance of the coil x is measured and evaluated whether the measured value has changed compared to the value of the impedance of the coil x in the first process step. If this is not the case or if the measured change is below a predetermined limit value, this means that the influencing element has not changed its position. In this case, next no selection of another coil, but it is again measured the impedance of the coil x, ie, the switch is not incremented. The second measuring passage is thus finished already after the measurement of the impedance of a coil; a measurement of the impedances of the other coils is not required.

Ergibt dagegen die Messung der Impedanz der Spule x, daß sich der Wert der Impedanz im Vergleich zur vorangegangenen Messung verändert hat, so bedeutet dies, daß sich auch die Position des Beeinflussungselements verändert hat. In diesem Fall erfolgt als nächstes das Anwählen der der Spule x benachbarten Spule x + 1 bzw. der Spule x – 1 sowie die Messung der Impedanz dieser Spule. Die Entscheidung, ob die Spule x + 1 oder die Spule x – 1 angewählt wird, hängt davon ab, ob sich bei der Messung der Spule x der Wert vergrößert oder verkleinert hat. Da diese Information, Wert vergrößert oder verkleinert, in der Auswerteeinheit vorhanden ist, kann entsprechend die Position des Umschalters gewählt werden. Durch die Messung der Impedanz der Spule x und der Impedanz der Spule x + 1 oder der Spule x – 1 kann durch die Auswerteeinheit nunmehr die neue Position des Beeinflussungselements bestimmt werden.On the other hand, if the measurement of the impedance of the coil x shows that the value of the impedance has changed in comparison with the previous measurement, this means that the position of the influencing element has also changed. In this case, next to the coil x adjacent coil x + 1 and the coil x - 1 and the measurement of the impedance of this coil is done next. The decision as to whether the coil x + 1 or the coil x - 1 is selected depends on whether the mea- Solution of the coil x has the value increased or decreased. Since this information, value increased or decreased, is present in the evaluation, the position of the switch can be selected accordingly. By measuring the impedance of the coil x and the impedance of the coil x + 1 or the coil x - 1 can be determined by the evaluation now the new position of the influencing element.

In einem nächsten Schritt wird dann wiederum durch Messung der Impedanz der Spule x + 1 oder der Spule x – 1 überprüft, ob sich die Position des Beein flussungselements erneut verändert hat. Auch hierfür ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Impedanz sämtlicher Spulen gemessen wird. Es wird wiederum nur die Impedanz einer einzigen Spule – und gegebenenfalls der benachbarten Spule – gemessen, so daß die jeweilige Meßzeit zur Bestimmung der Position des Beeinflussungselements deutlich reduziert ist.In one next Step then turn by measuring the impedance of the coil x + 1 or the coil x - 1 checks to see if has changed the position of the influencing element again. Also therefor However, it is not necessary that the impedance of all Coils is measured. It will turn only the impedance of a single one Coil - and optionally the adjacent coil - measured so that the respective measuring time for determining the position of the influencing element clearly is reduced.

Die 3 zeigt ein Diagramm der Kennlinien zweier Spulen, wobei in dem Diagramm auf der x-Achse die Position s des Beeinflussungselements 2 und auf der y-Achse die Anzahl N der Schwingungen der beiden Spulen 4, 4' aufgetragen ist. Den beiden Kennlinien 13, 13' der beiden Spulen 4, 4' kann entnommen werden, daß es jeweils eine optimale Position 14, 14' der Vorderkante 15 des Beeinflussungselements 2 gibt, bei der eine geringe Positionsänderung des Beeinflussungselements 2 eine maximale Änderung der Anzahl N der Schwingungen der jeweiligen Spule 4, 4' bewirkt. Je weiter das Beeinflussungselement 2 von dieser optimalen Position 14, 14' entfernt ist, desto geringer ist der Einfluß des Beeinflussungselements 2 auf die jeweilige Spule 4, 4', so daß bei einer geringen Änderung der Position s des Beeinflussungselements 2 sich die Anzahl N der Schwingungen der jeweiligen Spule 4, 4' innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nicht – oder nur sehr gering – verändert. Dann kann durch diese Spule 4, 4' die Position s des Beeinflussungselements 2 nicht mehr bestimmt werden.The 3 shows a diagram of the characteristics of two coils, wherein in the diagram on the x-axis, the position s of the influencing element 2 and on the y-axis, the number N of vibrations of the two coils 4 . 4 ' is applied. The two characteristics 13 . 13 ' the two coils 4 . 4 ' can be seen that there is an optimal position 14 . 14 ' the leading edge 15 of the influencing element 2 There is a slight change of position of the influencing element 2 a maximum change in the number N of vibrations of each coil 4 . 4 ' causes. The further the influencing element 2 from this optimal position 14 . 14 ' is removed, the lower the influence of the influencing element 2 to the respective coil 4 . 4 ' , so that with a small change in the position s of the influencing element 2 the number N of vibrations of each coil 4 . 4 ' within a given period not - or only very slightly - changed. Then through this coil 4 . 4 ' the position s of the influencing element 2 no longer be determined.

Anhand der 3 soll nun erläutert werden, welche Spule 4, 4' in Abhängigkeit von der Position s des Beeinflussungselements 2 gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Position s des Beeinflussungselements 2 ausgewertet wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich das Beeinflussungselement 2 – bei der Darstellung gemäß 3 – von links nach rechts bewegt, wobei als Position s des Beeinflussungselements 2 stets dessen Vorderkante 15 genommen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Spulen 4, 4' jeweils eine Breite von ca. 4 mm auf. Bevorzugt weist dann das Beeinflussungselement 2 eine Länge von ca. 8 mm auf, so daß sich die Vorderkante 15 des Beeinflussungselements 2 zunächst bei der Position s ≈ 8 mm befindet.Based on 3 will now be explained which coil 4 . 4 ' depending on the position s of the influencing element 2 according to the advantageous embodiment of the method according to the invention for determining the position s of the influencing element 2 is evaluated. It is assumed that the influencing element 2 - in the presentation according to 3 - Moved from left to right, where as position s of the influencing element 2 always its leading edge 15 is taken. In the illustrated embodiment, the two coils 4 . 4 ' each has a width of about 4 mm. The influencing element preferably then has 2 a length of about 8 mm, so that the front edge 15 of the influencing element 2 initially located at the position s ≈ 8 mm.

Der 3 kann entnommen werden, daß in dieser Position s des Beeinflussungselements 2 eine geringe Positionsänderung des Beeinflussungselements 2 eine relativ große Änderung der Anzahl N der Schwingungen der Spule 4 bewirkt wird. Bei dieser Position s des Beeinflussungselements 2 ist somit die Spule 4 diejenige Spule, mit der die Position s des Beeinflussungselements 2 am Besten bestimmt werden kann. Die Spule 4 ist dann in diesem Fall die "aktuelle" Spule.Of the 3 can be seen that in this position s of the influencing element 2 a small change in position of the influencing element 2 a relatively large change in the number N of the vibrations of the coil 4 is effected. At this position s of the influencing element 2 is thus the coil 4 that coil with which the position s of the influencing element 2 can best be determined. The sink 4 is then in this case the "current" coil.

Wird das Beeinflussungselement 2 weiterbewegt, so verringert sich allmählich die mit der Spule 4 erreichbare Meßgenauigkeit. Daher wird innerhalb des schraffierten Bereichs 16 zur Bestimmung der Position s des Beeinflussungselements 2 zusätzlich die Spule 4' gemessen. Je weiter sich dabei die Vorderkante 15 des Beeinflussungselements 2 von der optimalen Position 14 der Spule 4 in Richtung der optimalen Position 14' der Spule 4' bewegt, desto "besser" ist das Meßergebnis der Spule 4' im Vergleich zum Meßergebnis der Spule 4. Dies wird bei dem Verfahren dadurch berücksichtigt, daß bei der Bestimmung der Position s des Beeinflussungselements 2 die Meßwerte der beiden gemessenen Spulen 4, 4' gewichtet werden. Die Gewichtung für die jeweilige Spule 4, 4' ist dabei um so größer, je näher die Vorderkante 15 des Beeinflussungselements 2 bei der optimalen Position 14, 14' der Spule 4, 4' ist. Bei einer Bewegung des Beeinflussungselements 2 von der Position s ≈ 10 zur Position s ≈ 12,5 wird somit die Gewichtung des Meßergebnisses für die Spule 4 ständig geringer, während die Gewichtung des Meßergebnisses für die Spule 4' entsprechend größer wird.Becomes the influencing element 2 moved on, so gradually decreases with the coil 4 achievable accuracy. Therefore, within the hatched area 16 for determining the position s of the influencing element 2 in addition the coil 4 ' measured. The further the front edge 15 of the influencing element 2 from the optimal position 14 the coil 4 in the direction of the optimal position 14 ' the coil 4 ' moved, the "better" is the measurement result of the coil 4 ' in comparison to the measurement result of the coil 4 , This is taken into account in the method in that when determining the position s of the influencing element 2 the measured values of the two measured coils 4 . 4 ' be weighted. The weight for each coil 4 . 4 ' is the bigger, the closer the leading edge 15 of the influencing element 2 at the optimal position 14 . 14 ' the coil 4 . 4 ' is. During a movement of the influencing element 2 from the position s ≈ 10 to the position s ≈ 12.5 thus becomes the weighting of the measurement result for the coil 4 constantly lower, while the weighting of the measurement result for the coil 4 ' becomes larger accordingly.

Innerhalb des Bereichs 17, der sich etwa von der Position s = 12,8 bis s = 14,8 erstreckt, wird zur Bestimmung der Position des Beeinflussungselements 2 nur die Spule 4' gemessen. Bewegt sich das Beeinflussungselement 2 über die Position s ≈ 14,8 mm hinaus, so werden wiederum abwechselnd zwei Spulen, nämlich die – vorher aktuelle – Spule 4' und die räumlich benachbarte – hier nicht dargestellt – Spule gemessen. Auch dabei werden wiederum die Meßwerte der beiden Spulen in Abhängigkeit von der Position s des Beeinflussungselements 2 gewichtet. Der Bereich, in dem zur Bestimmung der Position des Beeinflussungselements 2 die Spule 4' und die nächste benachbarte Spule gemessen werden, ist mit dem Bezugszeichen 18 versehen.Within the range 17 , which extends approximately from the position s = 12.8 to s = 14.8, is used to determine the position of the influencing element 2 only the coil 4 ' measured. Does the influencing element move? 2 Beyond the position s ≈ 14.8 mm, in turn, two coils, namely the - previously current - coil, are alternated 4 ' and the spatially adjacent - not shown here - coil measured. Here again, the measured values of the two coils are dependent on the position s of the influencing element 2 weighted. The area in which to determine the position of the influencing element 2 the sink 4 ' and the next adjacent coil is measured by the reference numeral 18 Mistake.

Claims (13)

Verfahren zur Bestimmung der Position eines Beeinflussungselements, mit einem induktiven Positionssensor, mit mehreren linear oder kreisförmig hintereinander angeordneten Spulen, mit einem Kondensator oder mit einem definierten Schwingkreis, mit einem Verstärkerelement, mit mindestens einem Umschalter und mit einer Auswerteeinheit, wobei je eine Spule und der Kondensator oder je eine Spule und der definierte Schwingkreis einen Schwingkreis bilden und der Schwingkreis und das Verstärkerelement einen Oszillator bilden, mit folgenden Schritten • Anwählen je einer Spule durch den Umschalter, indem die einzelnen Spulen zeitlich nacheinander mit dem Kondensator oder dem definierten Schwingkreis verbunden werden, • Messen der Impedanz der durch den Umschalter angewählten Spule oder des mit der durch den Umschalter angewählten Spule sich bildenden Schwingkreises durch die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements relativ zu der Spule, wobei die vorgenannten Schritte so oft wiederholt werden, bis durch den Umschalter alle Spulen nacheinander angewählt, d. h. nacheinander mit dem Kondensator oder dem definierten Schwingkreis verbunden worden sind und die Impedanz aller Spulen oder aller mit der durch den Umschalter angewählten Spule sich bildenden Schwingkreise durch die Auswerteeinheit gemessen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im weiteren Betrieb zunächst nur die Impedanz der Spule oder des mit der durch den Umschalter angewählten Spule sich bildenden Schwingkreises gemessen wird, die zuvor als diejenige aktuelle Spule oder der zuvor als derjenige aktuelle Schwingkreis ermittelt worden ist, mit der oder dem die Position des Beeinflussungselements bestimmt werden kann und daß erst dann die Impedanz mindestens einer weiteren Spule oder eines weiteren mit der durch den Unschalter angewählten Spule sich bildenden Schwingkreises gemessen wird, wenn sich der gemessene Wert der Impedanz der aktuellen Spule oder des aktuellen Schwingkreises ausreichend verändert.Method for determining the position of an influencing element, with an inductive position sensor, with several linear or circular outlets arranged one behind another coils, with a capacitor or with a defined resonant circuit, with an amplifier element, with at least one switch and with an evaluation unit, each one coil and the capacitor or each coil and the defined resonant circuit form a resonant circuit and the resonant circuit and the amplifier element forming an oscillator, with the following steps: • selecting one coil at a time by connecting the individual coils one after the other to the capacitor or the defined oscillating circuit, • measuring the impedance of the coil selected by the changeover switch or that selected by the changeover switch Coil forming resonant circuit through the evaluation unit as a function of the position of the influencing element relative to the coil, wherein the aforementioned steps are repeated until repeated by the switch all coils selected sequentially, ie successively with the capacitor or have been connected to the defined resonant circuit and the impedance of all coils or all with the selected by the switch coil forming resonant circuits has been measured by the evaluation unit, characterized in that in the further operation initially only the impedance of the coil or with the by the switch selected coil forming resonant circuit is measured, which has previously been determined as the current coil or previously as the current resonant circuit with or the position of the influencing element can be determined and that only then the impedance of at least one other coil or another with the coil selected by the non-switch is measured when the measured value of the impedance of the current coil or the current oscillation circuit changes sufficiently. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn sich der gemessene Wert der Impedanz der aktuellen Spule oder des aktuellen Schwingkreises verändert, die Impedanz der räumlich benachbarten Spule oder des Schwingkreises der räumlich benachbarten Spule gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that then, if the measured value of the impedance of the current coil or the current resonant circuit changes, the impedance of the spatially adjacent coil or the resonant circuit of the spatially adjacent coil measured becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionsbestimmung zwei Spulen, nämlich die aktuelle Spule und die räumlich benachbarte Spule ausgewertet werden.Method according to claim 2, characterized in that that to Positioning two coils, namely the current coil and the spatially adjacent coil to be evaluated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen abwechselnd gemessen werden, wobei vorzugsweise die erste Messung nach dem Umschalten nicht zur Auswertung herangezogen wird.Method according to claim 3, characterized that the Both coils are alternately measured, preferably the first measurement after switching was not used for the evaluation becomes. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung der Position des Beeinflussungselements die Meßwerte der beiden gemessenen Spulen gewichtet werden.Method according to claim 3 or 4, characterized that at the determination of the position of the influencing element, the measured values of the two Weighted coils are weighted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulen adressierbar sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the individual coils are addressable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kalibriervorgang das Beeinflussungselement über den maximal meßbaren Weg des induktiven Positionssensors verfahren wird und die erhaltenen Werte der einzelnen Spulen oder Schwingkreise als Korrektur- oder Referenz-Werte gespeichert werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that in a calibration process, the influencing element on the maximum measurable Path of the inductive position sensor is moved and the obtained Values of the individual coils or resonant circuits as correction or Reference values are stored. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Messung der aktuellen Spule oder der abwechselnden Messung zweier Spulen eine dritte Spule gemessen wird, wobei die dritte Spule nicht benachbart zur aktuellen Spule ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that in the Connection to the measurement of the current coil or the alternate measurement of two Coils a third coil is measured, the third coil is not is adjacent to the current coil. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit eine Veränderung der Frequenz einer jeden Spule oder eines jeden mit der durch den Umschalter angewählten Spule sich bildenden Schwingkreises in Abhängigkeit von der Position des Beeinflussungselements relativ zu den jeweiligen Spulen mißt.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the Evaluation unit a change the frequency of each coil or each with the by the Switch selected Coil forming resonant circuit depending on the position of the Influencing element relative to the respective coils measures. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der induktive Positionssensor einen Zähler aufweist, der einerseits mit dem Oszillator und andererseits mit der Auswerteeinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler nacheinander die Anzahl der Schwingungen des Oszillators zählt, der sich mit der gerade durch den Umschalter angewählten Spule bildet, und die Auswerteeinheit jeweils die Zeit mißt, die vergeht, bis der Zähler einen voreingestellten Wert erreicht hat.The method of claim 9, wherein the inductive position sensor a counter has, on the one hand with the oscillator and the other with the evaluation unit is connected, characterized in that the counter successively the number of oscillations of the oscillator counts with the straight through the switch selected Coil forms, and the evaluation unit respectively measures the time that passes until the counter has reached a preset value. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der induktive Positionssensor einen Zähler aufweist, der einerseits mit dem Oszillator und andererseits mit der Auswerteeinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler jeweils während einer vorgegebenen Zeit die Anzahl der Schwingungen des Oszillators zählt, der sich mit der gerade durch den Umschalter angewählten Spule bildet, und die Auswerteeinheit diese Anzahl auswertet.The method of claim 9, wherein the inductive position sensor a counter has, on the one hand with the oscillator and the other with the evaluation unit is connected, characterized in that the counter respectively while a predetermined time the number of oscillations of the oscillator counts, the forms with the currently selected by the switch coil, and the Evaluation unit evaluates this number. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit während einer vorgegebenen Zeit die Anzahl der Schwingungen des Oszillators zählt, der sich mit der gerade durch den Umschalter angewählten Spule bildet, diese Anzahl auswertet und in Abhängigkeit davon den Umschalter ansteuert.Method according to claim 9, characterized in that that the Evaluation unit during a predetermined time the number of oscillations of the oscillator counts who deals with the currently selected by the switch coil forms, evaluates this number and depending on the switch controls. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit von einem Mikroprozessor gebildet wird und dem Mikroprozessor ein Vorteiler vorgeschaltet wird.Method according to claim 12, characterized in that that the Evaluation unit is formed by a microprocessor and the microprocessor a prescaler is connected upstream.
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