DE19821462A1 - Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten

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Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten, umfassend in einem Gehäuse einen Magneten, ein Sensorelement zur Detektion von Magnetfeldern und eine Auswerteschaltung zur Auswertung des Ausgangssignals des Sensorelements, wobei der Magnet und das Sensorelement so angeordnet sind, daß der von dem Magneten erzeugte magnetische Fluß das Sensorelement und das zu erfassende ferromagnetische Objekt durchströmt, ist der Magnet eine Spule, die mit einem Strom beaufschlagt ist, dessen Polarität vorzugsweise periodisch mit kleiner Frequenz umkehrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten umfassend in einem Gehäuse einen Magneten, ein Sensor­ element zur Detektion von Magnetfeldern und eine Aus­ werteschaltung zur Auswertung des Ausgangssignals des Sensorelements, wobei der Magnet und das Sensorelement so angeordnet sind, daß der von dem Magneten erzeugte magnetische Fluß das Sensorelement und das zu erfassende ferromagnetische Objekt durchströmt.
Derartige Vorrichtungen werden als Näherungsschalter oder als Näherungssensor beispielsweise in hydraulischen Pressen eingesetzt, die beispielsweise bei der Her­ stellung von Fahrzeugteilen zum Einsatz kommen. Nicht selten sind diese Pressen bei der Fahrzeugherstellung in unmittelbarer Nähe von Schweißrobotern angeordnet. Aufgrund derartiger Anordnungen sind die Näherungs­ schalter oder Näherungssensoren hohen Drücken, hohen Temperaturen und bei einer Anordnung in unmittelbarer Nähe von Schweißanlagen auch hohen Magnetfeldern ausge­ setzt.
Bekannte Vorrichtungen gehen beispielsweise aus der Firmendruckschrift Hall-Effect IC Applications Guide der Firma Allegro MicroSystems, Inc., Massachusetts, USA, hervor.
Eine solche, aus dem Stand der Technik bekannte Vor­ richtung ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. In einem Gehäuse 80 ist ein Dauermagnet 82 angeordnet, in dessen magnetischem Feld ein Sensorelement 84 sowie ein Fluß­ leitelement 86 angeordnet sind. Das Gehäuse 80 ist beispielsweise in einer metallischen Umgebung 88 angeord­ net. Ein ferromagnetisches Objekt 89 soll mit dieser Vorrichtung detektiert werden. Die Funktion dieser Vorrichtung ist nun folgende: Das Sensorelement 84 zur Erfassung des Magnetfeldes erfaßt das von dem Magneten 82 erzeugte Magnetfeld, dessen Feld in das Flußleitelement 86, das Gehäuse 80, das Einbaumaterial 88 und das zu detektierende Objekt 89 eindringt. Dabei werden die Linien der magnetischen Induktion B, wie in Fig. 6 angedeutet, durch das Flußleitelement 86 den zwischen diesem und dem Gehäuse vorgesehenen Spalt sowie das Einbaumaterial 88 und das zu detektierende ferromagneti­ sche Objekt 89 beeinflußt. Nähert sich nun das zu detektierende ferromagnetische Objekt 89 der Vorrichtung, so findet eine signifikante Änderung der magnetischen Induktion B statt, welche von dem Sensorelement 84 erfaßt und in einer Auswerteschaltung ausgewertet wird.
Eine solche Vorrichtung weist aufgrund des schützenden Gehäuses eine hohe Resistenz gegen Druckwechselbean­ spruchungen, die beispielsweise bei Hydraulikanwendungen auftreten, auf, sie ist darüber hinaus gegenüber mechani­ schen Beschädigungen, beispielsweise Kratzer und der­ gleichen resistent.
Problematisch bei einer derartigen Vorrichtung ist jedoch zum Beispiel das Auftreten von Spänen, die beispielsweise bei der Metallbearbeitung entstehen oder die im Hydrauli­ köl einer Hydraulikpresse auftreten können. Diese Späne werden von dem Dauermagneten angezogen und sammeln sich vor dem Sensorelement 84, wodurch das Meßergebnis verfälscht wird.
Darüber hinaus kann eine derartige Vorrichtung nicht ohne weiteres bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, da in diesem Falle nicht auszuschließen ist, daß der Dauerma­ gnet seine Magnetisierung verliert. Schließlich kann eine solche Vorrichtung auch nicht ohne weiteres in der Nähe hoher Magnetfelder, die zum Beispiel von Schweißanlagen erzeugt werden, eingesetzt werden, da während des Schweißvorgangs sehr hohe magnetische Felder auftreten, die zu einer Sättigungsmagnetisierung beispielsweise des Gehäuses 80 oder des Einbaumaterials 88 führen. Die infolge davon auftretende Remanenz des Gehäuses 80 sowie des Einbaumaterials 88 verfälscht ebenfalls das Meß­ ergebnis.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von ferromagne­ tischen Objekten dahingehend weiterzubilden, daß sie eine hohe Resistenz gegen Druckwechselbeanspruchungen, Temperaturen, Drücken und Magnetfeldern zeigt und so zum Einsatz bei hohen Betriebstemperaturen, Betriebsdrücken und in der Umgebung von Schweißanlagen geeignet ist. Das durch die Vorrichtung erzielte Meßergebnis soll des weiteren nicht durch metallische Späne o. dgl., die beispielsweise bei der Metallbearbeitung oder in Hydrau­ likflüssigkeiten auftreten können, beeinflußt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur berührungs­ losen Erfassung ferromagnetischer Objekte der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Magnet mit einem Strom beaufschlagbar ist, dessen Polarität vorzugsweise periodisch mit kleiner Frequenz umkehrbar ist.
Die Ersetzung des Dauermagneten durch eine Spule, die mit einem Strom beaufschlagt wird, dessen Polarität vorzugs­ weise periodisch mit kleiner Frequenz umgekehrt wird, hat den besonders großen Vorteil, daß durch die kontinuierli­ che Umkehrung des Stromes und damit des Magnetfelds nicht nur jegliche Verfälschung des Meßergebnisses durch Remanenzerscheinungen eliminiert wird. Darüber hinaus wird hierdurch auch sehr vorteilhaft vermieden, daß Späne und dergleichen an der Vorrichtung haften bleiben, da einmal angezogene Späne in einer darauffolgenden Umpola­ risierung des Stromes und damit Umkehrung des Magnetfel­ des abgestoßen werden.
Zur Verbesserung der Flußleitung ist bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß wenigstens ein Flußleitelement in dem von der Spule erzeugten magnetischen Fluß angeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß das Flußleitelement im wesentlichen senkrecht zur Spule T-förmig angeordnet ist.
Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Flußleit­ element und der Kern der Spule einstückig ausgebildet sind.
Zur optimalen Leitung und Umkehrung des magnetischen Flusses und insbesondere dann, wenn die Vorrichtung in einer Umgebung zum Einsatz kommt, die selbst keine flußleitenden Eigenschaften aufweist und wenn auch das Gehäuse keine oder wenig flußleitende Eigenschaften aufweist, kann ferner bei einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsform vorgesehen sein, daß ein oder mehrere weitere, die Spule umgebende Flußleitelemente im wesentlichen parallel zur Spule angeordnet sind.
Hinsichtlich der Anordnung des Sensorelementes sind unterschiedliche Ausführungsformen denkbar.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Sensorelement zwischen dem T-förmig angeordneten Fluß­ leitelement und der Spule angeordnet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Sensor auf der dem T-förmig angeordneten Flußleitelement abgewandten Seite der Spule angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Sensorelement im wesentlichen mittig im Kern der Spule angeordnet ist.
Letztere Anordnung hat den besonders großen Vorteil, daß das das Sensorelement durchdringende elektrische Feld besonders homogen ist, woraus eine sehr hohe Meßgenau­ igkeit resultiert.
Das Gehäuse kann aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen. Beispielsweise kann es aus einem nicht ferroma­ gnetischen Metall, vorzugsweise aus Aluminium, Edelstahl oder Titan bestehen.
Darüber hinaus kann es auch aus Kunststoff bestehen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird darüber hinaus auch durch ein Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten mittels einer obenbeschriebe­ nen Vorrichtung gelöst, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
  • a) Man beaufschlagt die Spule mit einem Strom vor­ gegebener Polarität,
  • b) man wartet eine vorgegebene Wartezeit,
  • c) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • d) man beaufschlagt die Spule mit einem Strom umgekehr­ ter Polarität,
  • e) man wartet wiederum eine vorgegebene Wartezeit,
  • f) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • g) man bildet als Maß für das Ausgangssignal die Differenz der in den Schritten c) und f) erfaßten Flüsse.
Durch die Differenzbildung der erfaßten Flüsse wird eine eventuell vorhandene Remanenz des Gehäuses, eine Remanenz des zu detektierenden Objekts oder eine Remanenz der Umgebung eliminiert. Durch die Wartezeit wird sicherge­ stellt, daß Wirbelströme abgeklungen sind.
Vorteilhafterweise wiederholt man die Schritte a) bis g) periodisch und mittelt die Ausgangssignale. Hieraus resultiert eine Steigerung der Meßgenauigkeit.
Die Wartezeit wird vorzugsweise so eingestellt, daß die Wirbelströme abgeklungen sind.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird des weiteren durch ein Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagneti­ schen Objekten mit Hilfe einer oben beschriebenen Vorrichtung gelöst, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
  • a) Man beaufschlagt die Spule mit einem kontinuierlich ansteigenden Strom kleiner Anstiegsrate,
  • b) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • c) man beaufschlagt die Spule mit einem kontinuierlich abfallenden Strom kleiner Abfallrate,
  • d) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • e) man bildet als Maß für das Ausgangssignal die Differenz der in den Schritten b) und d) ermittelten Flüsse.
Die Anstiegs- bzw. Abfallrate des Stroms wird hierbei so gewählt, daß die durch die Änderung des Magnetfeldes induzierten Wirbelströme so gering bleiben, daß sie das Meßergebnis nicht wesentlich verfälschen.
Vorzugsweise wiederholt man die Schritte a) bis e) periodisch und mittelt zur Erhöhung der Meßgenauigkeit die Ausgangssignale.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner auch noch durch ein Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferroma­ gnetischen Objekten mit Hilfe einer oben beschriebenen Vorrichtung gelöst, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
  • a) Man beaufschlagt die Spule mit einem ansteigenden Strom kleiner Anstiegsrate,
  • b) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • c) man beaufschlagt die Spule mit einem abfallenden Strom kleiner Abfallrate,
  • d) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensor­ element,
  • e) man gibt ein Ausgangssignal vorgegebener Größe immer dann aus, wenn der magnetische Fluß eine vorgegebene Schaltschwelle über- bzw. unterschreitet.
Dabei wird die Anstiegs- bzw. Abfallrate des Stroms wiederum so gewählt, daß die durch die Änderung des Magnetfeldes induzierten Wirbelströme so gering bleiben, daß sie das Meßergebnis nicht wesentlich verfälschen.
Auch in diesem Falle werden zur Erhöhung der Meßgenau­ igkeit vorzugsweise die Schritte a) bis e) periodisch wiederholt und die sich ergebenden Ausgangssignale gemittelt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri­ schen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berüh­ rungslosen Erfassung ferromagnetischer Objek­ te;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung ferromagnetischer Objekte;
Fig. 3 schematisch eine Auswerteschaltung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungs­ losen Erfassung ferromagnetischer Objekte;
Fig. 4 schematisch den Spulenstrom sowie die magneti­ sche Induktion bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung ferromagnetischer Objekte;
Fig. 5 einen anderen Spulenstrom und die daraus resultierende magnetische Induktion sowie das Ausgangssignal bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung ferromagnetischer Objekte und
Fig. 6 eine aus dem Stand der Technik bekannte Vor­ richtung zur berührungslosen Erfassung ferro­ magnetischer Objekte.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur berührungs­ losen Erfassung ferromagnetischer Objekte 20 umfaßt ein aus Kunststoff oder aus einem nicht ferromagnetischen Metall, beispielsweise Aluminium, Titan oder Edelstahl bestehendes Gehäuse 10, in dem eine Spule 12 mit einem Kern 13 angeordnet ist.
Über der Spule 12, beispielsweise wie in Fig. 1 darge­ stellt, einstückig mit dem Kern 13 der Spule 12 ver­ bunden, ist ein Flußleitelement 14 im wesentlichen senkrecht zum Kern 13 der Spule 12, T-förmig angeordnet. Das Flußleitelement 14 weist eine sehr hohe Permeabilität µr auf. Dem T-förmigen Flußleitelement 14 abgewandt ist ein Sensorelement 16 zur Erfassung eines Magnetfelds angeordnet. Die gesamte Vorrichtung ist beispielsweise in einem Einbaumaterial 30 angeordnet, dessen Permeabilität ebenfalls sehr hoch ist, beispielsweise in einem ferroma­ gnetischen Stahl.
Bei Beaufschlagung der Spule 12 mit einem Strom erzeugt diese ein Magnetfeld und eine magnetische Induktion B, deren Linien durch das Flußleitelement 14, den zwischen diesem und dem Gehäuse 10 vorhandenen Spalt S1, das Ein­ baumaterial 30, den Spalt S2 zwischen der Vorrichtung und dem zu erfassenden ferromagnetischen Objekt 20, das ferromagnetische Objekt 20 und das Sensorelement 16 verlaufen.
In Fig. 1 ist schematisch eine Induktionslinie der magnetischen Induktion B dargestellt. Die magnetische Induktion B hängt davon ab, ob vor dem Sensorelement 16 ein oder kein ferromagnetisches Objekt 20 angeordnet ist. Die magnetische Induktion B ändert sich signifikant, wenn vor dem Sensorelement 16 ein ferromagnetisches Objekt angeordnet wird. In letzterem Falle steigt die magneti­ sche Induktion B an, da die Feldlinien in dem ferromagne­ tischen Objekt gewissermaßen "gebündelt" und umgelenkt werden. Hierdurch ist eine Detektion des ferromagneti­ schen Objekts auf weiter unten noch näher zu beschreiben­ de Weise möglich.
Der Strom, mit dem die Spule 12 beaufschlagt wird, wird mit einer kleinen Frequenz periodisch umgekehrt. Als Folge davon kehren sich das magnetische Feld und die magnetische Induktion B periodisch mit kleiner Frequenz um. Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Einsatz der Vorrichtung beispielsweise in der Umgebung von span­ abhebenden Werkzeugmaschinen oder in Hydraulikaggregaten, in denen aufgrund von Verschleißerscheinungen Späne auftreten, diese Späne nicht unterhalb des Sensorelements an dem Gehäuse 10 haften bleiben, da sie bei Umkehrung des Magnetfelds abgestoßen werden. Darüber hinaus wird durch die Umkehrung des Magnetfelds auch eine eventuell auftretende Remanenz des Gehäuses 10 und/oder des zu erfassenden ferromagnetischen Objekts 20 und/oder des Einbaumaterials 30 eliminiert, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß weitere Flußleitelemente 15 vorgesehen sind, die die Spule 12 umgeben. Derartige Flußleitelemente 15 werden zur Verbesserung der Flußleitung angeordnet.
In Fig. 3 ist schematisch eine Schaltung dargestellt, welche zur Auswertung des von dem Sensorelement 16 ausgegebenen Signals verwendet werden kann. Diese Schaltung umfaßt im wesentlichen einen Microcontroller 100, der die Spule 12 über Treiber 110 die Spule 12 mit einem Strom periodisch, mit kleiner Frequenz umkehrbarer Polarität beaufschlagt. Die von dem Sensorelement 16 ausgegebenen Signale werden über einen Kondensator 115 und einen Verstärker 120 dem Microcontroller 100 zu­ geführt und in diesem zur Ausgabe eines Ausgangssignals verarbeitet. Ein Temperaturabgleich der Auswerteschaltung kann auf an sich bekannte Weise beispielsweise mittels eines NTC oder PTC 130 erfolgen.
Ausführungsbeispiele von Verfahren zur berührungslosen Erfassung ferromagnetischer Objekte mittels der oben beschriebenen Vorrichtung werden nachfolgend in Ver­ bindung mit den Fig. 4 und 5 beschrieben.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Spule 16 mit einem Strom J beaufschlagt, dessen Polarität sich periodisch mit kleiner Frequenz ändert. Durch diesen Strom J wird eine magnetische Induktion B erzeugt, die in der unteren Hälfte der Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Die magnetische Induktion B bei Nichtvorhandensein eines ferromagnetischen Objekts ist in der linken, mit I bezeichneten Bildhälfte dargestellt, wohingegen die magnetische Induktion B bei Vorhandensein eines ferroma­ gnetischen Objekts in der rechten, mit II bezeichneten Bildhälfte dargestellt ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird nach Umkehrung der Polarität zunächst solange gewartet, bis eventuell in dem Gehäuse 10 und/oder in dem zu detektierenden Objekt 20 und/oder in dem Einbaumateri­ al 30 eventuell auftretende Wirbelströme abgeklungen sind und sich die magnetische Induktion B nicht mehr ändert. Die sich dabei einstellenden magnetischen Induktionen B werden voneinander subtrahiert, wobei die dabei gewonnene Differenz AB ein Maß für das Vorhandensein oder Nicht­ vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts darstellt.
Wie aus der mit II bezeichneten rechten Bildhälfte hervorgeht, ist ΔB bei Vorhandensein eines ferroma­ gnetischen Objekts größer als bei Nichtvorhandensein eines ferromagnetischen Objekts. In dem Microcontroller 100 kann nun beispielsweise dann, wenn ΔB eine vor­ gegebene Schwelle überschreitet, das Vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts signalisiert werden.
Das Verfahren zur Erfassung ferromagnetischer Objekte mittels einer der obenbeschriebenen Vorrichtungen umfaßt folgende Schritte:
  • a) man beaufschlagt die Spule 12 mit einem Strom I vorgegebener Polarität;
  • b) man wartet eine vorgegebene Wartezeit;
  • c) man erfaßt den magnetischen Fluß B durch das Sensor­ element 16;
  • d) man beaufschlagt die Spule 12 mit einem Strom I umgekehrter Polarität;
  • e) man wartet eine vorgegebene Wartezeit;
  • f) man erfaßt den magnetischen Fluß B durch das Sensor­ element 16;
  • g) man bildet als Maß für das Ausgangssignal die Differenz der in den Schritten c) und f) erfaßten Flüsse ΔB.
Eine andere Ausführungsform des Verfahrens zur berüh­ rungslosen Erfassung ferromagnetischer Objekte mittels einer der oben beschriebenen Vorrichtungen ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, kann die Spule 12 auch mit einem kontinuierlich ansteigenden oder abfallenden Strom J beaufschlagt werden, wobei die Anstiegsrate/Abfallrate dJ/dt so klein eingestellt wird, daß eventuell auftretende Wirbelströme abgeklungen sind. Dabei stellt sich ein magnetischer Fluß B ein, der links in dem mit I bezeichneten Bereich der Figur einer Situation ohne Vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts und rechts, in dem mit II bezeichneten Bereich der Figur einer Situation bei Vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts vor der Vorrichtung entspricht.
Bei Vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts ändert sich der Fluß B wesentlich stärker und weist wesentlich größere Werte auf gegenüber dem magnetischen Fluß B, der bei Nichtvorhandensein eines ferromagnetischen Objekts durch das Sensorelement 16 detektiert wird. Zur Bestim­ mung des Ausgangssignals kann der magnetische Fluß auch mit festen Schwellen +s und -s verglichen werden und der Zeitpunkt der Überschreitung dieser Schwellen +s, -s zur Auswertung verwendet werden, beispielsweise durch die Bestimmung des Tastverhältnisses des sich nach dem Vergleich ergebenden Signals, wie es in Fig. 5 darge­ stellt ist.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten (20) umfassend in einem Gehäuse (10) einen Magneten, ein Sensorelement (16) zur Detektion von Magnetfeldern und eine Auswerte­ schaltung zur Auswertung des Ausgangssignals des Sensorelements (16), wobei der Magnet und das Sensorelement (16) so angeordnet sind, daß der von dem Magneten erzeugte magnetische Fluß das Sensor­ element (16) und das zu erfassende ferromagnetische Objekt (20) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet eine Spule (12) ist, die mit einem Strom beaufschlagt ist, dessen Polarität vorzugsweise periodisch mit kleiner Frequenz umkehrbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Flußleitelement (14) in dem von der Spule erzeugten magnetischen Fluß angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flußleitelement (14) im wesentli­ chen senkrecht zur Spule (12) T-förmig angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußleitelement (14) und ein Kern (13) der Spule (12) einstückig ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, die Spule (12) umgebende Flußleitelemente (15) im wesentlichen parallel zur Spule (12) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) zwischen dem T-förmig angeordneten Flußleitelement (14) und dem Kern (13) der Spule (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) auf der dem T-förmig angeordneten Flußleitelement (14) abgewandten Seite der Spule (12) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) vorzugsweise mittig im Kern (13) der Spule (12) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem leitfähigen Material geringer Permeabilität besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem nichtleitenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff, besteht.
11. Verfahren zur berührungslosen Erfassung ferromagne­ tischer Objekte (20) unter Verwendung einer Vor­ richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
  • a) man beaufschlagt die Spule (12) mit einem Strom vorgegebener Polarität;
  • b) man wartet eine vorgegebene Wartezeit;
  • c) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement (16);
  • d) man beaufschlagt die Spule (12) mit einem Strom umgekehrter Polarität;
  • e) man wartet wiederum eine vorgegebene Warte­ zeit;
  • f) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement (16);
  • g) man bildet als Maß für das Ausgangssignal die Differenz der in den Schritten c) und f) erfaßten Flüsse.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schritte a) bis g) periodisch wiederholt und die Ausgangssignale mittelt.
13. Verfahren zur berührungslosen Erfassung ferromagne­ tischer Objekte unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) man beaufschlagt die Spule mit einem kontinu­ ierlich ansteigenden Strom kleiner Anstiegs­ rate,
  • b) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement,
  • c) man beaufschlagt die Spule mit einem kontinu­ ierlich abfallenden Strom kleiner Abfallrate,
  • d) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement,
  • e) man bildet als Maß für das Ausgangssignal die Differenz der in den Schritten b) und d) ermittelten Flüsse.
14. Verfahren zur berührungslosen Erfassung ferromagne­ tischer Objekte (20) unter Verwendung einer Vor­ richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
  • a) man beaufschlagt die Spule (12) mit einem kontinuierlich ansteigenden Strom kleiner Anstiegsrate;
  • b) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement (16);
  • c) man beaufschlagt die Spule mit einem abfallen­ den Strom kleiner Abfallrate;
  • d) man erfaßt den magnetischen Fluß durch das Sensorelement (16);
  • e) man gibt ein Ausgangssignal vorgegebener Größe immer dann aus, wenn der magnetische Fluß eine vorgegebene Schaltschwelle (s, -s) über- bzw. unterschreitet.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Schritte a) bis e) periodisch wiederholt und die Ausgangssignale mittelt.
DE1998121462 1998-05-13 1998-05-13 Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Erfassung von ferromagnetischen Objekten Withdrawn DE19821462A1 (de)

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