DE202004009637U1 - Hydraulic cylinders monitoring system e.g. for monitoring position of a piston, has ultrasonic sensors divided into segments, and located on cylinder walls and applied using self adhesive carriers - Google Patents

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Abstract

The position of a piston (4) within cylinder is measured by attached ultrasonic sensors (2a,b). The ultrasonic sensors can be flexible such as piezo film sensors and are divided into segments. The sensors are located on the cylinder walls and applied using self adhesive carriers. The sensors face the cylinder wall (1) and the position monitoring is obtained through an impulse echo. The segments of the ultrasonic sensors form a coded series in direction of motion of the piston and are connected together by a multiplexer and follow a successive length increment. The segments share a common electrode for the piezoelectric substrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Position eines in einem druckbeaufschlagten Zylinder bewegbaren Kolbens.The The invention relates to a device for monitoring the position of a piston movable in a pressurized cylinder.

Ein solches Messsystem wird beispielsweise für Druckspeicher (auch Energiespeicher) genutzt. Diese werden zum Beispiel bei Umformmaschinen benutzt.On Such a measuring system is used, for example, for pressure storage (also energy storage) used. These are used, for example, in forming machines.

Aber auch an herkömmlichen Hydraulikzylindern sind Positionsbestimmungen und Überwachungen der Endlagen notwendig.But also on conventional ones Hydraulic cylinders are position determination and monitoring of the end positions necessary.

Bisher gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen physikalischen Lösungen für dieses Problem. Einige Lösungen erfordern zusätzliche Anbauten, wie Messstangen, deren Bewegung erfasst wird (optisch, induktiv oder resistiv).So far there are a variety of different physical solutions to this Problem. Some solutions require additional Attachments, such as measuring rods, the movement of which is recorded (optically, inductive or resistive).

Magnetfeldsensoren auf dem Hydraulikzylinder erfordern aber zum Teil Umbauten am Kolben für zusätzliche Magnete. Es sind Systeme bekannt, die die Stellung des Kolbens überwachen und zur Erzielung der Wiederholgenauigkeit den Zylinder durchfahren müssen.magnetic field sensors on the hydraulic cylinder, however, sometimes require modifications to the piston for additional Magnets. Systems are known which monitor the position of the piston and drive through the cylinder to achieve repeatability have to.

Mechanische Endlagenschalter mit Schaltstange und Permanentmagnet erlauben nur eine maximale Kolbengeschwindigkeit bis etwa 0,5 m/s.mechanical Limit switches with switch rod and permanent magnet only allow a maximum piston speed of up to 0.5 m / s.

Darüber hinaus gibt es noch Vorrichtungen, welche die Kolbenposition kontinuierlich anzeigen.Furthermore there are still devices that keep the piston position continuously Show.

Dazu werden Seilzugmesssysteme mit Drehpotentiometern oder Magnetklappen verbunden. Auch hier gelten die Beschränkungen bezüglich der Kolbengeschwindigkeit.To wire rope measuring systems with rotary potentiometers or magnetic flaps connected. The restrictions regarding the piston speed also apply here.

Neuere Positionsmesssysteme erfassen die Position des Kolbens mit Ultraschall-Messsystemen. Derartige Systeme müssen meist in den Zylinderboden eingeschraubt werden. Durch spezielle Impedanzanpassungen für den Einsatz in Hydraulikölen werden die Ultraschallwandler für diese Systeme optimiert.newer Position measuring systems record the position of the piston with ultrasonic measuring systems. such Systems must usually screwed into the cylinder base. Through special Impedance adjustments for use in hydraulic oils the ultrasonic transducers for optimized these systems.

Die Zuverlässigkeit dieser System wird durch die Temperaturabhängigkeit stark eingeschränkt. Die Ultraschallgeschwindigkeit ist stark temperaturabhängig. Über den Einsatztemperaturbereich können Fehler bis zu 30% oder mehr auftreten. So ändert zum Beispiel eine Ölsorte ihre Schallgeschwindigkeit von 1550 m/s bei –20°C auf 1250 m/s bei +80°C. Weiterhin ist die Viskosität des Hydrauliköles auch stark temperaturabhängig. Die erhöhte Viskosität bewirkt wiederum eine erhöhte Dämpfung der Ultraschallwellen. Damit wird bei tiefen Temperaturen die Reichweite dieser Systeme eingeschränkt.The reliability this system is severely limited by the temperature dependence. The ultrasound speed is strongly temperature dependent. On the Operating temperature range can be errors up to 30% or more occur. For example, one type of oil changes its Speed of sound from 1550 m / s at –20 ° C to 1250 m / s at + 80 ° C. Farther is the viscosity of the hydraulic oil also strongly temperature-dependent. The increased viscosity in turn causes an increased damping the ultrasonic waves. So that the range at low temperatures of these systems restricted.

Zur Minimierung des Temperaturfehlers werden mehrere Maßnahmen vorgeschlagen.to Minimizing the temperature error will take several measures proposed.

So können Referenzmessstrecken mit in das Hydrauliköl eingebaut werden. Dazu wird ein fest mit dem Sensor verbundener Referenzreflektor in den Hydraulikkolben eingebaut. Andere Ultraschallmesssysteme verwenden einen zweiten Ultraschallsensor zur Kompensation. Auch mit einer zusätzlichen Temperaturmessung wird versucht diese Fehlermöglichkeit zu minimieren.So can Reference measuring sections must be built into the hydraulic oil. This will a reference reflector firmly connected to the sensor in the hydraulic piston built-in. Other ultrasonic measuring systems use a second one Ultrasonic sensor for compensation. Even with an additional one Temperature measurement tries to minimize this possibility of error.

In den Patentschriften JP 10-224946 und JP 10-241707 werden solche Positionsdetektoren für Hydraulkzylinder beschrieben.In JP 10-224946 and JP 10-241707 are such Position detectors for hydraulic cylinders described.

Nach der Patentschrift JP 11-240365 ist ein Temperatursensor über einen Analog-Digitalwandler mit dem Mikroprozessor verbunden, der aus der ermittelten Laufzeit den korrigierten Abstand des Kolbens zum Ultraschallsensor bestimmt.To JP 11-240365 is a temperature sensor over a Analog-to-digital converter connected to the microprocessor that made up the determined transit time the corrected distance of the piston to Ultrasonic sensor determined.

Der oben genannte Temperaturfehler der Ultraschallmessung ist aber bei schnell bewegten Hydrauliksystemen nur einer von mehreren Mängeln. Bedingt durch die Laufzeit der Ultraschallimpulse ergibt sich ein zusätzlicher Fehler für die genaue Positionierung der Hydraulikkolben.The the above-mentioned temperature error of the ultrasonic measurement is at rapidly moving hydraulic systems are just one of several shortcomings. conditioned the transit time of the ultrasonic pulses results in an additional one Error for the exact positioning of the hydraulic pistons.

Nachfolgend wird an einem Beispiel dieser grundsätzliche Mängel näher beschrieben. Gegeben sei ein Hydraulikzylinder oder auch ein Hydrospeicher mit einer Kolbengeschwindigkeit von 3,5 m/s und einer Fahrlänge des Kolbens vom Ultraschallsensor bis zum Messpunkt von 2,5 Metern. Das reflektierte Signal würde bei einer Öltemperatur von ca. 80°C und einer Ultraschallgeschwindigkeit von 1250 m/s eine Zeit von 4 Millisekunden vom Aussenden bis zum Empfang benötigen. Wenn die Wiederholfrequenz der Sendesignale zwischen 10 Hz und 100 Hz beträgt, kann der Kolben schon eine Weglänge von 35 mm bis 350 mm zurückgelegt haben.following is described in more detail using an example of these basic shortcomings. Be given a hydraulic cylinder or a hydraulic accumulator with a piston speed of 3.5 m / s and a driving length the piston from the ultrasonic sensor to the measuring point of 2.5 meters. The reflected signal would at an oil temperature of approx. 80 ° C and an ultrasonic speed of 1250 m / s a time of Take 4 milliseconds from sending to receiving. If the repetition frequency of the transmission signals is between 10 Hz and 100 Hz the piston is already a distance covered from 35 mm to 350 mm to have.

Zu diesem nur aus der Positionsmessung herrührenden Fehler kommen weitere Fehler, so die für die Signalverarbeitungszeit und die Reaktionszeit für das Hydraulikventil.To This error, which only results from the position measurement, comes with further errors Mistakes, so for the signal processing time and the response time for the hydraulic valve.

Die Positionierung des Kolbens ist damit auf jeden Fall mit einem erheblichen Fehler belastet.The Positioning the piston is definitely a significant one Error charged.

Wird die Weglänge für das Ultraschallsignal wesentlich verkürzt, kann dadurch auch der absolute Messfehler verringert werden.Becomes the path length for the The ultrasound signal can be significantly shortened absolute measurement errors can be reduced.

Wird die Positionsmessung seitlich am Zylinder ausgeführt, stehen die Positionssensoren üblicher weise seitlich nach außen ab. Bekannte Sensoren sind mechanisch bisher nur durch Schellen oder aufgeschweißte Befestigungspunkte zu montieren. Weiterhin sind sie durch ihre Abmessungen möglichen Beschädigungen ausgesetzt.If the position measurement is carried out on the side of the cylinder, the position sensors usually protrude laterally outwards. Known sensors have previously only been mechanically mountable using clamps or welded-on fastening points. Furthermore, their dimensions expose them to possible damage.

Die Messung dieser Sensoren erfolgt nur punktweise und ist meist nur auf eine Position beschränkt.The These sensors are only measured point by point and are usually only limited to one position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Bewegung des Hydraulikzylinders durch eine Vorrichtung zur Positionsmessung mit einem oder mehreren piezoelektrischen Elementen zu erfassen. Diese piezoelektrischen Elemente werden seitlich auf dem Hydraulikzylinder angebracht. Dabei sind diese Elemente flexibel und passen sich der Krümmung des Hydraulikzylinders an.The The invention is based on the movement of the hydraulic cylinder by a device for position measurement with one or more to detect piezoelectric elements. This piezoelectric Elements are attached to the side of the hydraulic cylinder. there these elements are flexible and adapt to the curvature of the Hydraulic cylinder.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden. Es zeigen:Further advantageous embodiments of the invention result from the Features of the subclaims. In the following, the invention is to be described on the basis of exemplary embodiments become. Show it:

1 eine Querschnitt eines Hydraulikzylinders mit 2 Sensoranordnungen, 1 2 shows a cross section of a hydraulic cylinder with 2 sensor arrangements,

2 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung auf der Oberfläche eines Hydraulikzylinders, 2 1 shows a schematic representation of a sensor arrangement on the surface of a hydraulic cylinder,

3 eine Sensoranordnung mit Positionskode, 3 a sensor arrangement with position code,

4 eine Sensoranordnung mit detaillierter Sensorelektronik, 4 a sensor arrangement with detailed sensor electronics,

5 einen Querschnitt einer Sensoranordnung auf dem Hydraulikzylinder. 5 a cross section of a sensor arrangement on the hydraulic cylinder.

In 1 ist die Anordnung der Ultraschallsensoren 2a und 2b auf der Zylinderwand 1 des Hydraulikzylinders dargestellt. Die Position des Kolbens 4 im Zylinder kann durch die Unterbrechung des Ultraschallsignals 3a festgestellt werden. Der im Impuls-Echo-Betrieb arbeitende Ultraschallsensor 2a empfängt das Echo der gegenüberliegenden Zylinderwand 1. In bekannter Weise wird das Tor für die empfangenen Echos so eingestellt, dass nur signifikante Signale ausgewertet werden. Bei erreichen der durch das jeweilige Element des Ultraschallsensors festgelegten Position wird das Ultraschallsignal unterbrochen. Die Kolbenposition kann natürlich auch durch die Reflektion des Ultraschallsignals 3b an der Kolbenstange 5 überwacht werden.In 1 is the arrangement of the ultrasonic sensors 2a and 2 B on the cylinder wall 1 of the hydraulic cylinder. The position of the piston 4 in the cylinder by interrupting the ultrasonic signal 3a be determined. The ultrasonic sensor working in pulse-echo mode 2a receives the echo from the opposite cylinder wall 1 , In a known manner, the gate for the received echoes is set in such a way that only significant signals are evaluated. When the position determined by the respective element of the ultrasonic sensor is reached, the ultrasonic signal is interrupted. The piston position can of course also be caused by the reflection of the ultrasound signal 3b on the piston rod 5 be monitored.

Die auf der Zylinderwand 1 angebrachten Ultraschallsensoren besitzen der Wandkrümmung anformbare Flächen. In der 1 sind die Elemente der Ultraschallsensoren 2a und 2b schematisch dargestellt.The one on the cylinder wall 1 attached ultrasonic sensors have surfaces that can be shaped to the wall curvature. In the 1 are the elements of the ultrasonic sensors 2a and 2 B shown schematically.

Für die flexiblen Ultraschallsensoren 2a und 2b eignen sich zum Beispiel Piezo-Film-Sensoren, PVDF-Folien-Sensoren oder aber flexible Composit-Wandler aus einem Gemisch aus Gießharz und Keramik.For the flexible ultrasonic sensors 2a and 2 B Piezo film sensors, PVDF film sensors or flexible composite transducers made from a mixture of cast resin and ceramic are suitable, for example.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung auf der Zylinderwand 1 eines Hydraulikzylinders, bei der die piezoelektrischen Elemente 8a, 8b und 8e als einzelne Elemente so reihenweise angeordnet sind, dass sie eine codierte Information über die Sensorposition ermöglichen. Die dabei benutzte Codierung kann in allgemein bekannter Form, zum Beispiel als Cray-Code erfolgen. Die spurenweise Anordnung der Segmente erfolgt vorteilhafter Weise auf einer klebenden Trägerschicht 21. Diese Trägerschicht 21 kann zum Beispiel ein mit Klebstoff beschichteter Ultraschallwandler aus einem 1–3 Composit sein. 2 shows a schematic representation of a sensor arrangement on the cylinder wall 1 a hydraulic cylinder in which the piezoelectric elements 8a . 8b and 8e are arranged as individual elements in rows so that they enable coded information about the sensor position. The coding used can be in a generally known form, for example as a cray code. The lane-wise arrangement of the segments is advantageously carried out on an adhesive carrier layer 21 , This backing layer 21 can be, for example, an ultrasound transducer coated with adhesive made of a 1-3 composite.

Auch codierte Matrixanordnungen von Ultraschallwandlern auf einer klebenden PVDF-Folie können ganzflächig auf der Zylinderwand 1 des Hydraulikkolbens an den zu detektierenden Positionen angebracht werden.Coded matrix arrangements of ultrasonic transducers on an adhesive PVDF film can also cover the entire surface of the cylinder wall 1 of the hydraulic piston at the positions to be detected.

Die Ausgestaltung der positionsempfindlichen Ultraschallwandler erfordert nur geringe Bauhöhen. Somit sind keine konstruktiven Änderungen der Hydraulikzylinder notwendig. Zum mechanischen Schutz dieser Ultraschallwandler reicht ein der Krümmung der Hydraulikzylinder angepasstes Schutzblech oder eine ähnlich gestaltete Schutzhülle, die über die Trägerschicht 21 angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen der Trägerschicht 21 und der nichtdargestellten Schutzhülle kann in bekannter Weise mit einer den Ultraschall nicht leitenden Schicht ausgefüllt werden.The design of the position-sensitive ultrasonic transducers requires only small overall heights. This means that no design changes to the hydraulic cylinders are necessary. For the mechanical protection of these ultrasonic transducers, a protective plate adapted to the curvature of the hydraulic cylinders or a similarly designed protective cover that extends over the carrier layer is sufficient 21 is arranged. The space between the carrier layer 21 and the protective cover (not shown) can be filled in a known manner with a layer that does not conduct the ultrasound.

3 zeigt eine Ausführungsform mit 4 Spuren (9a, 9b, 10a und 10b) von piezoelektrischen Elementen. Diese werden über einen Schalter 17 angesteuert. Die piezoelektrischen Elemente werden zum Beispiel von einem Ultraschallsender 13 angesteuert. Dieser Ultraschallsender 13 (Impulsgenerator) kann zur Ansteuerung mehrerer piezoelektrischer Elemente benutzt werden. Die von den piezoelektrischen Elementen empfangenen Ultraschallechos werden von mehreren Ultraschallempfängern 14 verstärkt und dem Mikroprozessor 15 zugeführt. Die Steuerung des Sende-Empfangsschalters 17 erfolgt ebenfalls durch den Mikroprozessor 15. Das Positionssignal 16 wird am Mikroprozessor 15 abgegriffen. 3 shows an embodiment with 4 tracks ( 9a . 9b . 10a and 10b ) of piezoelectric elements. These are operated via a switch 17 driven. The piezoelectric elements are used, for example, by an ultrasound transmitter 13 driven. This ultrasound transmitter 13 (Pulse generator) can be used to control several piezoelectric elements. The ultrasonic echoes received by the piezoelectric elements are generated by several ultrasonic receivers 14 amplified and the microprocessor 15 fed. The control of the transceiver switch 17 is also done by the microprocessor 15 , The position signal 16 is on the microprocessor 15 tapped.

Zur Verbesserung der Ortsauflösung können die Spuren 9a und 10a räumlich zu den Spuren 9b und 10b beabstandet werden. Der Abstand sollte so gewählt werden, das kein Übersprechen des reflektierten Echos der a-Spuren auf die b-Spuren und umgekehrt erfolgt.The tracks can be used to improve the spatial resolution 9a and 10a spatially to the tracks 9b and 10b be spaced. The distance should be selected so that there is no crosstalk from the reflected echo of the a tracks to the b tracks and vice versa.

4 zeigt eine andere Möglichkeit der Positionssignalgewinnung. Hier werden die piezoelektrischen Elemente 9a und 9b von dem Ultraschallsender 13 parallel angesteuert. Die empfangenen Echosignale werden separaten Ultraschallempfängern 14 zugeführt. Die getriggerten Signale werden beispielsweise über einen Decoder/Demultiplexer 18 (1-aus-8) in 3-stellige Binärzahlen codiert. In bekannter Weise können so bei begrenzten Eingangskanälen des Mikroprozessors viele Positionswerte gewonnen werden. Mit speziellen ASIC's können einfache 6-Bit-Decoder in Matrixstruktur zur Abfrage der piezoelektrischen Elemente mit auf dem Träger angeordnet werden. Eine nicht weiter dargestellte Möglichkeit wäre der Einsatz von kaskadierten Schaltkreisen (zum Beispiel: 74HC138). Die vielfältigen Möglichkeiten der Decodierung sind hinlänglich bekannt 4 shows another way of obtaining position signals. Here are the piezoelectric elements 9a and 9b from the ultrasound transmitter 13 controlled in parallel. The received echo signals become separate ultrasound receivers 14 fed. The triggered signals are, for example, via a decoder / demultiplexer 18 (1-out-8) encoded in 3-digit binary numbers. In a known manner, many position values can be obtained with limited input channels of the microprocessor. With special ASICs, simple 6-bit decoders in a matrix structure for querying the piezoelectric elements can also be arranged on the carrier. A possibility that is not shown further would be the use of cascaded circuits (for example: 74HC138). The diverse possibilities of decoding are well known

5 zeigt einen Querschnitt durch einen Hydraulikzylinder. Auf der Zylinderwand 1 befinden sich die a-Spuren 9a, 10a und b-Spuren 9b, 10b. Diese Spuren sind zur besseren Signaltrennung auf dem Wandumfang so versetzt angeordnet, das die Echosignale 19a und 19b nach der Reflexion an der Kolbenstange 20, nicht auf die jeweils benachbarte Spur übersprechen. 5 shows a cross section through a hydraulic cylinder. On the cylinder wall 1 are the a-tracks 9a . 10a and b tracks 9b . 10b , For better signal separation, these traces are staggered on the wall circumference so that the echo signals 19a and 19b after reflection on the piston rod 20 , do not cross-talk to the adjacent track.

Claims (8)

Vorrichtung zur Überwachung der Position eines in einem druckbeaufschlagten Zylinder bewegbaren Kolbens mittels außerhalb des Zylinders angebrachter Ultraschallsensoren für den Impuls-Echo-Betrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren in Segmente unterteilt sind, auf der der Zylinderwand zugewandten Seite anformbare Flächen besitzen, und vollflächig an der Zylinderwand anliegen.Device for monitoring the position of a piston movable in a pressurized cylinder by means of ultrasound sensors for pulse-echo operation, which are attached outside the cylinder, characterized in that the ultrasound sensors are divided into segments, on the side facing the cylinder wall, which have moldable surfaces, and on the entire surface Fit the cylinder wall. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente auf einer selbstklebenden Trägerschicht aufgebracht sind.Device according to claim 1, characterized in that the segments are applied to a self-adhesive carrier layer. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der Ultraschallsensoren einen Längenkode in Bewegungsrichtung des bewegbaren Kolbens bilden.Device according to claim 1 to 2, characterized in that the segments of the ultrasonic sensors have a length code form in the direction of movement of the movable piston. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente aus dem piezoelektrischen Substrat mit wenigstens einem Multiplexer verbunden sind.Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the segments made of the piezoelectric substrate with at least are connected to a multiplexer. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Segmente eine gemeinsame Elektrode für das piezoelektrische Substrat besitzen.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that several segments share a common electrode for the possess piezoelectric substrate. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente in einer kodierten Folge angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the segments are arranged in a coded sequence are. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente aufeinander folgender Längeninkremente einen seitlichen Versatz aufweisen, der größer als der Durchmesser der auswertbaren Amplitude der reflektierten Signalkeule des Echos ist, um ein Übersprechen der empfangenen Reflexionen zu vermeiden.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the segments of successive length increments have a lateral offset that is greater than the diameter of the evaluable amplitude of the reflected signal lobe of the echo, for crosstalk to avoid the received reflections. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplexer und weitere signalerzeugende und signalverarbeitende Schaltungselemente mit den Segmenten eine Einheit bilden.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized that the multiplexer and other signal-generating and signal processing circuit elements with the segments one Form unity.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005005965A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-17 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer & Münch oHG Ultrasonic compact sensor device for detecting pistons in hydraulic systems has ultrasonic sensor, fastened at cylinder from outside whereby several ultrasonic impulses are produced by ultrasonic sensor after electronic excitation
DE102007062782A1 (en) 2006-12-27 2009-04-02 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer & Münch oHG Proximity detector for use in piston or scrapper detection device utilized in liquid pipeline, has output device outputting communication signal during generation of predetermined signal form
WO2013028092A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Dostiiari Nasir Nadir Ogly Piezo-electric source of electrical energy for vehicles
DE102012205363A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-02 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Positioning device
WO2014033104A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Sensorlink As Acoustic piston track

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005005965A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-17 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer & Münch oHG Ultrasonic compact sensor device for detecting pistons in hydraulic systems has ultrasonic sensor, fastened at cylinder from outside whereby several ultrasonic impulses are produced by ultrasonic sensor after electronic excitation
DE102007062782A1 (en) 2006-12-27 2009-04-02 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer & Münch oHG Proximity detector for use in piston or scrapper detection device utilized in liquid pipeline, has output device outputting communication signal during generation of predetermined signal form
EP2075594A2 (en) 2007-12-27 2009-07-01 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer und Münch OHG Pig recognition device and method
WO2013028092A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Dostiiari Nasir Nadir Ogly Piezo-electric source of electrical energy for vehicles
DE102012205363A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-02 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Positioning device
US9546866B2 (en) 2012-04-02 2017-01-17 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Position determination apparatus
WO2014033104A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Sensorlink As Acoustic piston track

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