EP2776867A2 - Object finder - Google Patents

Object finder

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Publication number
EP2776867A2
EP2776867A2 EP12769974.2A EP12769974A EP2776867A2 EP 2776867 A2 EP2776867 A2 EP 2776867A2 EP 12769974 A EP12769974 A EP 12769974A EP 2776867 A2 EP2776867 A2 EP 2776867A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
electrode
coils
electric field
magnetic field
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12769974.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Zibold
Andrej Albrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2776867A2 publication Critical patent/EP2776867A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting an object.
  • the invention relates to a device for detecting the object based on its magnetic or electrical properties.
  • a magnetic field can be generated and checked to see if the object affects the magnetic field.
  • a non-metallic object such as a wooden beam, can be capacitively detected by its dielectric properties.
  • an electric field can be generated and checked whether the object affects the electric field. In both cases, the object is detected when the influence of the field exceeds a predetermined level.
  • the object can also be detected on the basis of its electromagnetic field.
  • a conventional AC voltage line can be detected on the basis of the surrounding electromagnetic alternating field of 50 or 60 Hz.
  • WO 2010/133328 A1 shows a metal detector according to the inductive measuring method, which comprises two transmitting coils and one receiving coil.
  • the transmitter coils are driven in such a way that their influences on the receiver coil are the same. If one of the magnetic fields of the transmitting coils is influenced by an object, the driving of the transmitting coils changes, so that the object can be detected on the basis of a control signal for the transmitting coils.
  • the sensors required for this purpose are preferably arranged in such a way that their detection ranges are superimposed. It is important to ensure that the sensors do not influence each other, so as not to reduce detection accuracy.
  • the invention solves this problem by means of a device having the features of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.
  • a device for detecting an object comprises a first coil for generating a magnetic field in the region of the coil, a first electrode for generating an electric field in the region of the first electrode and an evaluation device for detecting the object on the basis of influencing the magnetic field or electric field.
  • a separating device for preventing current flow through the coil is provided in order to use the first coil as the first electrode. Detection ranges of the coil and the electrode can thereby be improved
  • the sensor centers of the coil and of the electrode can be superimposed in an improved manner. This allows the object to be detected or localized with improved resolution. Also, a classifiability of the object can be improved on the basis of its dielectric or magnetic properties. An area required for the sensors may be reduced. As a result, reduced production costs are possible.
  • the device can also be used with several coils in different embodiments.
  • the device comprises Furthermore, a further first coil for generating a further magnetic field in the region of the further first coil, a further first electrode for generating a further electric field in the region of the further first electrode and a further separating device for preventing a Stromflus- ses by the further first coil, wherein as a further first electrode, the further first coil is used.
  • the magnetic and the dielectric properties of the object can be determined by means of a push-pull circuit, which is connected to the two coils, to perform a magnetic or capacitive measurement.
  • the device further comprises a second coil for determining the magnetic field.
  • the device may further comprise a further first electrode for generating a further electric field in the region of the further first electrode, wherein the second coil is used as a further first electrode.
  • the device further comprises a second electrode for determining an electric field.
  • the device comprises, in addition to the second coil and the second electrode, a further separating device for preventing current flow through the second coil, the second coil being used as the second electrode.
  • a receiving coil when using a push-pull circuit so a receiving coil can be used simultaneously or alternately as an electrode for the capacitive detection of the object. Since the current through the receiving coil for determining the magnetic field is much lower than the current through the coil for generating the electric field, the current through the receiving coil can already be considered inhibited when a very high-impedance measurement, for example by means of a transistor, is performed .
  • the first and second coils used as electrodes for generating the electric fields lie in one plane, and another first coil for generating a magnetic field is arranged in a parallel plane.
  • the parallel plane is preferably opposite the object with respect to the first plane.
  • a shielding electrode is arranged between the planes.
  • the electric field can thus be prevented from being short-circuited by the further coil in the parallel plane to the second electrode.
  • the shield electrode comprises a number of parallel conductor pieces which may be electrically connected together.
  • the shielding electrode can be constructed easily and with little use of material.
  • the structure by means of conductor pieces influencing the magnetic field through the shield.
  • the coil lies in a plane, wherein the coil can be designed as a so-called print coil on a printed circuit board. Manufacturing costs for the coil can be kept low and an evaluation circuit can be constructed integrated with the coil.
  • the coil for generating the magnetic field lies in a plane, wherein the second electrode is arranged in the same plane outside the coil and the technical current direction on the coil extends from the inside to the outside.
  • the coil due to a voltage drop across the ohmic resistance of the coil, the coil only has a small capacitive base coupling to the second electrode at its outer windings. Due to the reduced base coupling, a sensitivity of the capacitive detection of the object can be improved.
  • the coil when the coil is designed as a print coil, it is advantageous if the distance between adjacent turns is not greater than the width of a turn.
  • the coil when the coil is used as an electrode, it is more electrically similar to a surface. The determination of the object by capacitive means of the electrodes can thereby be improved.
  • the coil used for the electrode for generating the electric field lies in a plane and is circulated by a guard electrode.
  • the guard electrode can also circulate both coils.
  • each of the two coils used as electrodes can also be circulated by a separate guard electrode or at least partially circulated.
  • the evaluation device is connected in a high-impedance manner to the second electrode in order to determine the alternating-voltage-carrying object on the basis of its electric field.
  • the second electrode can be used for a third measuring principle, which goes beyond the described magnetic and capacitive determination.
  • the object can thereby be detected or located in an improved manner.
  • An inventive method for detecting an object comprises steps of providing a current flow through a first coil to generate a magnetic field in the region of the first coil, the scanning of the magnetic field, the detection of the object based on an influence of the magnetic field , inhibiting the flow of current through the first coil to generate an electric field in the region of the first coil, scanning the electric field, and detecting the object based on an influence of the electric field.
  • the object can be detected or localized on the basis of its magnetic and / or dielectric properties.
  • the method is versatile and can be carried out in particular by means of the device described. In this case, parts of the method can be executed as a computer program product, for example on a programmable microcomputer.
  • the magnetic field is sampled while the current flow through the first coil is provided, and the electric field is sampled while the current flow through the first coil is sensed
  • the first coil can be used sequentially for generating or sampling a magnetic and for generating or scanning an electric field.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for detecting an object
  • FIG. 2 shows an arrangement of coils of the device of FIG. 1 at different levels
  • FIG. 3 shows two coils of the arrangement of FIG. 2 in a plane with an additional shielding
  • FIGS 4 to 6 show different arrangements of electrodes and coils which can be used as electrodes.
  • the device 100 comprises a drive circuit 110 and a sensor arrangement 1 15.
  • the drive circuit 110 comprises a push-pull Circuit 120, which is connected by means of a first output 125, a second output 130 and an input 135 to the sensor arrangement 1 15.
  • Push-pull circuit 120 comprises a clock generator 140, which provides two-phase alternating-phase alternating signals of an arbitrary waveform, in particular the sinusoidal form.
  • the one output is connected by means of a first controllable amplifier 142 to the first output 125, and the other by means of a second controllable amplifier 144 to the second output 130.
  • the two amplifiers 142, 144 are set up to provide at the outputs 125 and 130, respectively, a signal whose current or
  • Voltage corresponds to the signal at the corresponding output of the clock generator 140.
  • the input 135 is connected to an input amplifier 146 for reducing the input impedance.
  • the input amplifier 146 picks up the input
  • the input amplifier 146 can be regarded as a separating device which prevents a current through a receiving device, in particular a receiving coil for determining a magnetic field.
  • an alternating electromagnetic field generated by the AC carrying object 105 may be detected by the receiving electrode 182 and the input amplifier 146.
  • the first coils 174, 176 are not energized thereby and the output of the input amplifier 146 is connected to a frequency filter in the range of approximately 50-60 Hz in order to detect as an object a power cable of a standard network installation.
  • a signal provided by the input amplifier 146 is demodulated.
  • the demodulation is effected isochronously to the clock generated by means of the clock generator 140.
  • the signal of the input amplifier 146 is applied to one of the outputs of the synchronous demodulator
  • the signals at the two outputs of the synchronous demodulator 148 are positively or negatively integrated by means of an integrator 150.
  • the integrator 150 in the illustrated exemplary embodiment is based on a comparator 152 having two capacitors 160, 162 and two resistors 164 and 168.
  • the output of the integrator 150 is provided at an interface 170 for further processing.
  • the output of the integrator 150 serves to control the two controllable amplifiers 142 and 144, with an inverter
  • the 172 ensures that the amplification factors of the amplifiers 142, 144 react in opposite directions to the signal at the output of the integrator 150. In another embodiment, only one of the amplifiers 142, 144 may be controllable.
  • the object 105 can be determined on the basis of its magnetic or dielectric properties by checking whether the signal present at the interface 170 differs sufficiently from a predetermined value.
  • the illustrated sensor arrangement 15 is adapted to support both the inductive and the capacitive measurement.
  • a first coil 174 for generating a magnetic field
  • the first transmitting coil 174 is preferably designed as a flat coil (print coil), the turns of which lie in one plane.
  • the second output 130 is connected to the inner end of another first coil
  • the first coils 174, 176 serve as transmitting coils for generating overlapping magnetic fields.
  • the switches 178, 180 serve as disconnecting means for preventing a current through the coils 176 and 176, respectively, and may be realized as transistors, for example. Also a filter element (eg an RC element) that controls the current flow for certain
  • Frequencies allowed and prohibited for others can be used as a separator.
  • the first coils 174, 176 have the illustrated D-shaped cross-sections, wherein the straight portions of both first coils 174, 176 are parallel to each other.
  • the remaining portions of the first coils 174, 176 are equidistant from a common center so that the first coils 174, 176 complement each other to a circular area, from the D-shaped center portions of the first coils 174, 176 and a strip running through the center not from the first one
  • Coils 174, 176 is covered.
  • a receiving coil or another device for determining a magnetic field in the region of the overlapping magnetic fields of the first coils 174 and 176 is not shown in FIG. 1.
  • this is preferably connected with both ends to the input 135 and to the input amplifier 146, wherein the input amplifier 146 performs a differential measurement.
  • the switches 178, 180 are closed to allow current to flow through the first coils 174, 176 required to generate the magnetic fields.
  • the technical current direction from the amplifiers 125, 130 through the first coils 174, 176 preferably extends in the winding sense from inside to outside, so that portions of the turns of the first coils 174 and 176, which are close to the receiving electrode 182, due to Ohmic resistance across the turns of the individual first coils 174, 176 only have a relatively low voltage with respect to ground. This results in a relatively low capacitive basic coupling between the first coil 174 or 176 used as capacitive electrode and the receiving electrode 182. Due to the low capacitive grounding coupling, an inductive and a capacitive measurement can be used. sung on the sensor assembly 1 15 carried out really simultaneously or in rapid succession.
  • the first coils 174, 176 are used as electrodes which generate superimposing electric fields.
  • the switches 178, 180 are opened, so that a current flow through the first coils 174, 176 is prevented, although the first coils 174, 176 are supplied by the amplifier 142, 144 with voltages.
  • the individual turns of the first coils 174 and 176 are preferably close to each other, so that the surfaces of the first coils 174, 176 can be regarded as flat electrodes, each of which builds up an electric field by means of a lying between the first coil 174, 176 Reception electrode 182 can be scanned.
  • Receiving electrode 182 for superimposing the electric field is connected to input 135 and preferably extends along the direction of the mutually parallel portions of the turns of first coils 174 and 176.
  • receives electrode 182 and each of First coils 174, 176 each arranged a shielding electrode 184.
  • the shield electrodes 184 are connected to ground and serve to keep a basic capacitance between the first coil 174 and 176 and the receiving electrode 182 low.
  • the shield electrodes 184 are preferably formed to lie in a plane with the first coils 174, 176 and the receiving electrode 182 so that the receiving electrode 182 and the first coils 174 and 176 oppose each other with respect to the respective shield electrode 184.
  • a guard electrode 186 is provided, which circulates the first coil 174 and, if present, the further first coil 176, the receiving electrode 182 and the shielding electrodes 184 in the plane in which they are located.
  • the guard electrode 186 serves to minimize stray capacitances in its interior.
  • the guard electrode 186 is tracked to the potential of the first coil 174. It is also possible to provide separate guard electrodes 186 for the first coils 174, 176, each guard electrode being connected to the potential of the first associated therewith Coil 174, 176 is guided to.
  • the first coils 174, 176 may also be only partially circumscribed by guard electrodes.
  • the guard electrode 186 is meander-shaped in that it comprises a number of electrically interconnected conductor pieces, which point radially to a center of the guard electrode 186, which preferably lies in the region of the receiving electrode 182.
  • the sensor assembly 1 15 may be used in a magnetic or capacitive manner as described above without the use of the push-pull circuit 120 for detecting the object 105.
  • a magnetic field is always constructed or determined while the switches 178, 180 are closed, so that a current flow through the first coil 176, 178 is made possible, and an electric field constructed or determined while the switches 178, 180 open are, so that the current flow is prevented.
  • An influence on the magnetic or electric fields by the object 105 can be detected by measuring the respective field in the region of the first coils 176, 178 or by monitoring the electrical parameters, such as the current, through the coils 176, 178.
  • only the first coil 176 can be used for this while the other first coil 178 is omitted.
  • FIG. 2 shows an arrangement 200 of coils of the device 100 of FIG. 1 at different levels.
  • the representation 200 comprises the coils b levels.
  • a first coil 205 and a further first coil 210 are arranged in a lower, the object 105 facing the plane. Both coils 205 and 210 are D-shaped, with mutually parallel portions of the coils 205 and 210 parallel to a first axis 215. Windings 217 of the coils 205, 210 lie in the plane and distances 219, which are enclosed in each case between adjacent turns 217, are as narrow as possible,
  • the coil 205 can be operated in particular as a first coil 174 on the device 100 of FIG.
  • a third coil 220 and a fourth coil 225 are arranged, which are formed according to the coils 205, 210 and aligned with respect to a second axis 230.
  • the coils 205, 210, 220 and 225 are formed on different levels (layers) of a printed circuit.
  • the coil 220 can in particular be operated as a further first coil 176 on the device 100 of FIG. 1.
  • the coils 210 and 225 may be used to detect the magnetic fields generated by the coils 205 and 220.
  • the coils 210 and 225 may be electrically connected to each other.
  • the coils 210, 225 which are provided for determining the magnetic field determined by the other two coils 205 and 220, may also be designed differently.
  • the coils 220, 225 may be shifted and / or rotated in the parallel plane with respect to the coils 205 and 210.
  • another device may be used, for example a Hall sensor or an AMR sensor.
  • FIG. 3 shows the coils 205 and 210, together with the structures of the receiving electrode 182 and the shielding electrodes 184 located therebetween, in conjunction with a shield 305.
  • the shield 305 preferably extends in a plane that is between the planes of the coils 205, 210 or 220, 225 is located.
  • the shield 305 is meander-shaped and comprises a plurality of straight conductor pieces 310, which preferably run parallel to the first axis 215. In this case, a region between the coils 205 and 210 is not covered by conductor pieces 310.
  • the conductor pieces 310, each associated with one of the coils 205 or 210, are electrically connected together.
  • the shield 305 is connected to ground to electrical fields in the vertical direction, that is perpendicular to the planes in which the coils 205 and 210 lie, shield.
  • the shield 305 is mounted in a separate plane of a multilayer printed circuit board (multilayer board) and correspondingly plated through in the vertical direction.
  • the coils 220 and 225 of FIG. 2 are separated by means of a separate one
  • Shield 305 with conductor pieces 310 which are parallel to the second axis 230, again shielded. Both shields 305 preferably extend between the planes in which the coil pair 205, 210 and 220, 225 is arranged. The shields 305 may be electrically connected to each other, such as by means of a via.
  • FIGS. 4 to 6 show arrangements of electrodes and coils usable as electrodes of the sensor arrangement 1 15 of FIG. 1 with reference to the coils of FIGS. 2 and 3.
  • the first coil 174, the shielding electrode 184 and the receiving electrode 182 are arranged in a plane.
  • the first coil 174 is usable as an electrode for establishing an electric field to the receiving electrode 184.
  • the field lines 405 emanating from the first coil 174 some extend flat to the shielding electrode 184, while others extend in a relatively high arc to the receiving electrode 182.
  • the field between the first coil 174 and the receiving electrode 182 can only be influenced by the object 105 when it intersects the field line 405 extending between these two elements.
  • Field lines 405, which are relatively close to the plane in which the elements 174, 184 and 182 are arranged, can not pass through the object 105 because the object 105 is too far away in the vertical direction.
  • These field lines 405 terminate at the shielding electrode 184, so that the basic capacitance between the first coil 174 and the receiving electrode 182 is reduced.
  • a dynamic measuring range for the tuning of the object 105 can thereby be increased.
  • Fig. 5 shows a similar arrangement as Fig. 4, but which is constructed symmetrically according to the illustration of FIG.
  • On both sides of the receiving electrode 182 are shielding electrodes 184, beyond which the first coils 174 and 176 are arranged, which can be used as electrodes.
  • Fig. 6 shows yet another arrangement according to that of Fig. 4, wherein the receiving electrode 182 is also formed by a coil, for example by one or both of the coils 220, 225 of Fig. 2.
  • a coil in particular a flat coil, as
  • Electrode be used for a capacitive determination of the object 105. This use can be particularly advantageous in connection with the push-pull circuit 120 of FIG. 1 succeed.
  • the sensor arrangement 15 of FIGS. 1 to 6 or their combinations can also be combined with another circuit in order to detect the object 105 either capacitively or inductively.

Abstract

The invention relates to a device for detecting an object, comprising a coil for generating a magnetic field in the region of the coil, a first electrode for generating an electrical field in the region of the electrode and an evaluating device for detecting the object on the basis of an influence of the magnetic field or the electrical field. According to the invention, a separating device is provided for suppressing a current flow through the coil in order to use the coil as an electrode.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Objektfinder  object locator
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Objekts. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung des Objekts auf der Basis dessen magnetischen oder elektrischen Eigenschaften. The invention relates to a device for detecting an object. In particular, the invention relates to a device for detecting the object based on its magnetic or electrical properties.
Stand der Technik State of the art
Zur Erfassung eines in einer Wand verborgenen Objekts sind unterschiedliche Suchgeräte bekannt. Um ein metallisches Objekt zu erfassen, etwa ein kupfernes Wasserrohr, kann ein magnetisches Feld erzeugt und überprüft werden, ob das Objekt das magnetische Feld beeinflusst. Ein nichtmetallisches Objekt, wie etwa ein Holzbalken, kann anhand seiner dielektrischen Eigenschaften kapazitiv de- tektiert werden. Dazu kann ein elektrisches Feld erzeugt und überprüft werden, ob das Objekt das elektrische Feld beeinflusst. In beiden Fällen wird das Objekt erfasst, wenn die Beeinflussung des Feldes ein vorbestimmtes Maß übersteigt. For detecting an object hidden in a wall, different search devices are known. To capture a metallic object, such as a copper water pipe, a magnetic field can be generated and checked to see if the object affects the magnetic field. A non-metallic object, such as a wooden beam, can be capacitively detected by its dielectric properties. For this purpose, an electric field can be generated and checked whether the object affects the electric field. In both cases, the object is detected when the influence of the field exceeds a predetermined level.
Handelt es sich bei dem Objekt um einen stromdurchflossenen Leiter, so kann das Objekt auch auf der Basis seines elektromagnetischen Feldes erfasst werden. Beispielsweise kann eine übliche Wechselspannungsleitung anhand des sie umgebenden elektromagnetischen Wechselfelds von 50 bzw. 60 Hz detektiert werden. If the object is a current-carrying conductor, the object can also be detected on the basis of its electromagnetic field. For example, a conventional AC voltage line can be detected on the basis of the surrounding electromagnetic alternating field of 50 or 60 Hz.
WO 2010/133328 A1 zeigt einen Metalldetektor nach dem induktiven Messverfahren, der zwei Sendespulen und eine Empfangsspule umfasst. Die Sendespulen werden derart angesteuert, dass ihre Einflüsse auf die Empfangsspule gleich sind. Wird eines der magnetischen Felder der Sendespulen durch ein Objekt beeinflusst, so verändert sich die Ansteuerung der Sendespulen, so dass das Objekt auf der Basis eines Steuersignals für die Sendespulen erfasst werden kann. Um das magnetische Messprinzip mit dem kapazitiven alternierend oder gleichzeitig durchzuführen, und so das Objekt auf der Basis entweder seiner magnetischen oder seiner dielektrischen Eigenschaften zu erfassen, werden die dafür erforderlichen Sensoren vorzugsweise so angeordnet, dass sich ihre Detektionsbe- reiche überlagern. Dabei ist darauf zu achten, dass die Sensoren einander gegenseitig nicht beeinflussen, um eine Erfassungsgenauigkeit nicht zu verringern. WO 2010/133328 A1 shows a metal detector according to the inductive measuring method, which comprises two transmitting coils and one receiving coil. The transmitter coils are driven in such a way that their influences on the receiver coil are the same. If one of the magnetic fields of the transmitting coils is influenced by an object, the driving of the transmitting coils changes, so that the object can be detected on the basis of a control signal for the transmitting coils. In order to perform the magnetic measuring principle alternately or simultaneously with the capacitive, and thus to detect the object on the basis of either its magnetic or its dielectric properties, the sensors required for this purpose are preferably arranged in such a way that their detection ranges are superimposed. It is important to ensure that the sensors do not influence each other, so as not to reduce detection accuracy.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung des Objekts anzugeben, die eine kompakte Bauweise der einzelnen Sensoren erlaubt. Die Erfin- dung löst dieses Problem mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. It is an object of the invention to provide a device for detecting the object, which allows a compact design of the individual sensors. The invention solves this problem by means of a device having the features of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Objekts umfasst eine erste Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich der Spule, eine erste Elektrode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Bereich der ersten Elektrode und eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung des Objekts auf der Basis einer Beeinflussung des magnetischen Feldes oder des elektrischen Feldes. Dabei ist eine Trenneinrichtung zum Unterbinden eines Stromflusses durch die Spule vorgesehen, um als erste Elektrode die erste Spule zu nutzen. Erfassungsbereiche der Spule und der Elektrode können dadurch in verbesserterA device for detecting an object comprises a first coil for generating a magnetic field in the region of the coil, a first electrode for generating an electric field in the region of the first electrode and an evaluation device for detecting the object on the basis of influencing the magnetic field or electric field. In this case, a separating device for preventing current flow through the coil is provided in order to use the first coil as the first electrode. Detection ranges of the coil and the electrode can thereby be improved
Weise übereinanderliegen. Betrachtet man als Sensormitte denjenigen geometrischen Ort, an dem ein Sensor ein maximales Signal liefert, so können die Sensormitten der Spule und der Elektrode verbessert übereinanderliegen. Dadurch kann das Objekt mit verbesserter Auflösung erfasst bzw. lokalisiert werden. Auch kann eine Klassifizierbarkeit des Objekts anhand seiner dielektrischen bzw. magnetischen Eigenschaften verbessert sein. Eine für die Sensoren erforderliche Fläche kann verringert sein. Dadurch sind verringerte Herstellungskosten möglich. Way over each other. If the geometric center at which a sensor delivers a maximum signal is considered as the center of the sensor, then the sensor centers of the coil and of the electrode can be superimposed in an improved manner. This allows the object to be detected or localized with improved resolution. Also, a classifiability of the object can be improved on the basis of its dielectric or magnetic properties. An area required for the sensors may be reduced. As a result, reduced production costs are possible.
Die Vorrichtung kann in unterschiedlichen Ausführungsformen auch mit mehreren Spulen verwendet werden. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine weitere erste Spule zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Spule, eine weitere erste Elektrode zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Elektrode und eine weitere Trenneinrichtung zum Unterbinden eines Stromflus- ses durch die weitere erste Spule, wobei als weitere erste Elektrode die weitere erste Spule genutzt wird. The device can also be used with several coils in different embodiments. In one embodiment, the device comprises Furthermore, a further first coil for generating a further magnetic field in the region of the further first coil, a further first electrode for generating a further electric field in the region of the further first electrode and a further separating device for preventing a Stromflus- ses by the further first coil, wherein as a further first electrode, the further first coil is used.
Dadurch können die magnetischen und die dielektrischen Eigenschaften des Objekts mittels einer Gegentakt-Schaltung bestimmt werden, die mit den beiden Spulen verbunden ist, um eine magnetische bzw. kapazitive Messung durchzuführen. Thereby, the magnetic and the dielectric properties of the object can be determined by means of a push-pull circuit, which is connected to the two coils, to perform a magnetic or capacitive measurement.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine zweite Spule zur Bestimmung des magnetischen Feldes. In a further embodiment, the device further comprises a second coil for determining the magnetic field.
Dabei kann die Vorrichtung ferner eine weitere erste Elektrode zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Elektrode umfassen, wobei als weitere erste Elektrode die zweite Spule genutzt wird. In this case, the device may further comprise a further first electrode for generating a further electric field in the region of the further first electrode, wherein the second coil is used as a further first electrode.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine zweite Elektrode zur Bestimmung eines elektrischen Feldes. In a further embodiment, the device further comprises a second electrode for determining an electric field.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung neben der zweiten Spule und der zweiten Elektrode noch eine weitere Trenneinrichtung zum Unterbinden eines Stromflusses durch die zweite Spule, wobei als zweite Elektrode die zweite Spule genutzt wird. In yet another embodiment, the device comprises, in addition to the second coil and the second electrode, a further separating device for preventing current flow through the second coil, the second coil being used as the second electrode.
Insbesondere bei Verwendung einer Gegentakt-Schaltung kann so eine Empfangsspule gleichzeitig oder alternierend als Elektrode für die kapazitive Erfassung des Objekts verwendet werden. Da der Strom durch die Empfangsspule zur Bestimmung des magnetischen Feldes weitaus geringer ist als der Strom durch die Spule zur Erzeugung des elektrischen Feldes, kann der Strom durch die Empfangsspule bereits als unterbunden gelten, wenn eine sehr hochohmige Messung, beispielsweise mittels eines Transistors, durchgeführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die als Elektroden genutzten ersten und zweiten Spulen zur Erzeugung der elektrischen Felder in einer Ebene und eine weitere erste Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ist in einer parallelen Ebene angeordnet. Die parallele Ebene liegt vorzugsweise dem Objekt bezüglich der ersten Ebene gegenüber. In particular, when using a push-pull circuit so a receiving coil can be used simultaneously or alternately as an electrode for the capacitive detection of the object. Since the current through the receiving coil for determining the magnetic field is much lower than the current through the coil for generating the electric field, the current through the receiving coil can already be considered inhibited when a very high-impedance measurement, for example by means of a transistor, is performed , In a preferred embodiment, the first and second coils used as electrodes for generating the electric fields lie in one plane, and another first coil for generating a magnetic field is arranged in a parallel plane. The parallel plane is preferably opposite the object with respect to the first plane.
Durch die vertikale Anordnung der Sensorelemente können ein Bauraum eingespart und Sensormitten der Elektroden und der Spulen verbessert übereinander ausgerichtet sein. Due to the vertical arrangement of the sensor elements, a construction space can be saved and improved sensor centers of the electrodes and the coils can be aligned one above the other.
Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Abschirmelektrode zwischen den Ebenen angeordnet. Das elektrische Feld kann so daran gehindert werden, durch die weitere Spule in der parallelen Ebene auf die zweite Elektrode kurzgeschlossen zu werden. In this case, in a preferred embodiment, a shielding electrode is arranged between the planes. The electric field can thus be prevented from being short-circuited by the further coil in the parallel plane to the second electrode.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abschirmelektrode eine Anzahl paralleler Leiterstücke, die elektrisch miteinander verbunden sein können. So kann die Abschirmelektrode einfach und mit geringem Materialeinsatz aufgebaut sein. Außerdem kann durch den Aufbau mittels Leiterstücken eine Beeinflussung des magnetischen Feldes durch die Abschirmelektrode verringert sein. In a preferred embodiment, the shield electrode comprises a number of parallel conductor pieces which may be electrically connected together. Thus, the shielding electrode can be constructed easily and with little use of material. In addition, can be reduced by the structure by means of conductor pieces influencing the magnetic field through the shield.
Bevorzugterweise liegt die Spule in einer Ebene, wobei die Spule als so genannte Printspule auf einer Leiterplatte ausgeführt sein kann. Herstellungskosten für die Spule können dadurch gering gehalten sein und eine Auswerteschaltung kann integriert mit der Spule aufgebaut sein. Preferably, the coil lies in a plane, wherein the coil can be designed as a so-called print coil on a printed circuit board. Manufacturing costs for the coil can be kept low and an evaluation circuit can be constructed integrated with the coil.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Spule zur Erzeugung des magnetischen Feldes in einer Ebene, wobei die zweite Elektrode in der gleichen Ebene außerhalb der Spule angeordnet ist und die technische Stromrichtung an der Spule von innen nach außen verläuft. In a particularly preferred embodiment, the coil for generating the magnetic field lies in a plane, wherein the second electrode is arranged in the same plane outside the coil and the technical current direction on the coil extends from the inside to the outside.
Dadurch kann erzielt werden, dass die Spule an ihren äußeren Windungen aufgrund eines Spannungsabfalls über den ohmschen Widerstand der Spule nur noch eine geringe kapazitive Grundkopplung zur zweiten Elektrode aufweist. Durch die verringerte Grundkopplung kann eine Empfindlichkeit der kapazitiven Erfassung des Objekts verbessert sein. Insbesondere dann, wenn die Spule als Printspule ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen benachbarten Windungen nicht größer als die Breite einer Windung ist. Wird die Spule als Elektrode verwendet, ähnelt sie dadurch elektrisch besser einer Fläche. Die Bestimmung des Objekts auf kapazitivem Wege mittels der Elektroden kann dadurch verbessert sein. It can thereby be achieved that, due to a voltage drop across the ohmic resistance of the coil, the coil only has a small capacitive base coupling to the second electrode at its outer windings. Due to the reduced base coupling, a sensitivity of the capacitive detection of the object can be improved. In particular, when the coil is designed as a print coil, it is advantageous if the distance between adjacent turns is not greater than the width of a turn. When the coil is used as an electrode, it is more electrically similar to a surface. The determination of the object by capacitive means of the electrodes can thereby be improved.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform liegt die als Elektrode genutzte Spule zur Erzeugung des elektrischen Feldes in einer Ebene und ist von einer Guard-Elektrode umlaufen. In der Alternative mit zwei als Elektroden genutzten Spulen in einer Ebene zur Erzeugung von elektrischen Feldern kann die Guard- Elektrode auch beide Spulen umlaufen. In einer weiteren Ausführungsform kann auch jede der beiden als Elektroden genutzten Spulen von einer eigenen Guard- Elektrode umlaufen werden oder zumindest teilweise umlaufen werden. In a further preferred embodiment, the coil used for the electrode for generating the electric field lies in a plane and is circulated by a guard electrode. In the alternative with two coils used as electrodes in a plane for generating electric fields, the guard electrode can also circulate both coils. In a further embodiment, each of the two coils used as electrodes can also be circulated by a separate guard electrode or at least partially circulated.
Streukapazitäten, die die kapazitive Messung beeinflussen können, können dadurch gering gehalten sein. Stray capacitances that can influence the capacitive measurement can be kept low.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung hochohmig mit der zweiten Elektrode verbunden, um das wechselspannungsführende Objekt auf der Basis dessen elektrischen Feldes zu bestimmen. In a preferred embodiment, the evaluation device is connected in a high-impedance manner to the second electrode in order to determine the alternating-voltage-carrying object on the basis of its electric field.
Dadurch kann die zweite Elektrode für ein drittes Messprinzip verwendet werden, das über die beschriebene magnetische und kapazitive Bestimmung hinausgeht. Das Objekt kann dadurch verbessert erfasst bzw. geortet werden. As a result, the second electrode can be used for a third measuring principle, which goes beyond the described magnetic and capacitive determination. The object can thereby be detected or located in an improved manner.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung eines Objekts umfasst Schritte des Bereitstellens eines Stromflusses durch eine erste Spule, um ein magnetisches Feld im Bereich der ersten Spule zu erzeugen, des Abtastens des magne- tischen Feldes, des Erfassens des Objekts auf der Basis einer Beeinflussung des magnetischen Feldes, des Unterbindens des Stromflusses durch die erste Spule, um ein elektrisches Feld im Bereich der ersten Spule zu erzeugen, des Abtastens des elektrischen Feldes und des Erfassens des Objekts auf der Basis einer Beeinflussung des elektrischen Feldes. So kann auf einfache und effiziente Weise das Objekt anhand seiner magnetischen und/oder dielektrischen Eigenschaften erfasst bzw. lokalisiert werden. Das Verfahren ist vielseitig nutzbar und kann insbesondere mittels der beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Dabei können Teile des Verfahrens als Com- puterprogrammprodukt beispielsweise auf einem programmierbaren Mikrocomputer ausführbar sein. An inventive method for detecting an object comprises steps of providing a current flow through a first coil to generate a magnetic field in the region of the first coil, the scanning of the magnetic field, the detection of the object based on an influence of the magnetic field , inhibiting the flow of current through the first coil to generate an electric field in the region of the first coil, scanning the electric field, and detecting the object based on an influence of the electric field. Thus, in a simple and efficient way, the object can be detected or localized on the basis of its magnetic and / or dielectric properties. The method is versatile and can be carried out in particular by means of the device described. In this case, parts of the method can be executed as a computer program product, for example on a programmable microcomputer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das magnetische Feld abgetastet, während der Stromfluss durch die erste Spule bereitgestellt ist, und das elektrische Feld wird abgetastet, während der Stromfluss durch die ersteIn a preferred embodiment of the method, the magnetic field is sampled while the current flow through the first coil is provided, and the electric field is sampled while the current flow through the first coil is sensed
Spule unterbunden ist. So kann die erste Spule nacheinander zur Erzeugung bzw. Abtastung eines magnetischen und zur Erzeugung bzw. Abtastung eines elektrischen Feldes genutzt werden. Coil is prevented. Thus, the first coil can be used sequentially for generating or sampling a magnetic and for generating or scanning an electric field.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung eines Objekts; Fig. 1 is a schematic representation of a device for detecting an object;
Fig. 2 eine Anordnung von Spulen der Vorrichtung von Fig. 1 auf verschiedenen Ebenen;  FIG. 2 shows an arrangement of coils of the device of FIG. 1 at different levels; FIG.
- Fig. 3 zwei Spulen der Anordnung von Fig. 2 in einer Ebene mit einer zusätzlichen Abschirmung; und FIG. 3 shows two coils of the arrangement of FIG. 2 in a plane with an additional shielding; FIG. and
Figuren 4 bis 6 unterschiedliche Anordnungen von Elektroden und als Elektroden verwendbaren Spulen darstellt.  Figures 4 to 6 show different arrangements of electrodes and coils which can be used as electrodes.
Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen Detailed description of embodiments
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zur Erfassung eines Objekts 105. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Ansteuerschaltung 1 10 und eine Sensoranordnung 1 15. Die Ansteuerschaltung 1 10 umfasst eine Gegentakt- Schaltung 120, die mittels eines ersten Ausgangs 125, eines zweiten Ausgangs 130 und eines Eingangs 135 mit der Sensoranordnung 1 15 verbunden ist. 1 shows a schematic representation of a device 100 for detecting an object 105. The device 100 comprises a drive circuit 110 and a sensor arrangement 1 15. The drive circuit 110 comprises a push-pull Circuit 120, which is connected by means of a first output 125, a second output 130 and an input 135 to the sensor arrangement 1 15.
Die Gegentakt-Schaltung 120 umfasst einen Taktgenerator 140, der an zwei Ausgängen gegenphasige Wechselsignale einer beliebigen Signalform, insbesondere der Sinusform, bereitstellt. Der eine Ausgang ist mittels eines ersten steuerbaren Verstärkers 142 mit dem ersten Ausgang 125, und der andere mittels eines zweiten steuerbaren Verstärkers 144 mit dem zweiten Ausgang 130 verbunden. Die beiden Verstärker 142, 144 sind dazu eingerichtet, an den Aus- gängen 125 bzw. 130 jeweils ein Signal bereitzustellen, dessen Strom oderPush-pull circuit 120 comprises a clock generator 140, which provides two-phase alternating-phase alternating signals of an arbitrary waveform, in particular the sinusoidal form. The one output is connected by means of a first controllable amplifier 142 to the first output 125, and the other by means of a second controllable amplifier 144 to the second output 130. The two amplifiers 142, 144 are set up to provide at the outputs 125 and 130, respectively, a signal whose current or
Spannung dem Signal am korrespondierenden Ausgang des Taktgenerators 140 entspricht. Voltage corresponds to the signal at the corresponding output of the clock generator 140.
Der Eingang 135 ist mit einem Eingangsverstärker 146 zur Verringerung der Ein- gangsimpedanz verbunden. Der Eingangsverstärker 146 greift das am EingangThe input 135 is connected to an input amplifier 146 for reducing the input impedance. The input amplifier 146 picks up the input
135 liegende Signal hochohmig ab, so dass die Messung des Potentials der Empfangselektrode 182 die elektrischen Verhältnisse an der Sensoranordnung 1 15 möglichst wenig beeinflusst. Ist die Eingangsimpedanz des Eingangsverstärkers 146 ausreichend hoch, so kann der Eingangsverstärker 146 als Trennein- richtung aufgefasst werden, der einen Strom durch eine Empfangseinrichtung, insbesondere eine Empfangsspule zur Bestimmung eines magnetischen Feldes, unterbindet. 135 lying high-impedance signal, so that the measurement of the potential of the receiving electrode 182 affects the electrical conditions on the sensor assembly 1 15 as little as possible. If the input impedance of the input amplifier 146 is sufficiently high, then the input amplifier 146 can be regarded as a separating device which prevents a current through a receiving device, in particular a receiving coil for determining a magnetic field.
In einer Ausführungsform kann ein elektromagnetisches Wechselfeld, das vom wechselspannungsführenden Objekt 105 generiert ist, durch die Empfangselektrode 182 und den Eingangsverstärker 146 erfasst werden. Vorzugsweise werden die ersten Spulen 174, 176 dabei nicht bestromt und der Ausgang des Eingangsverstärkers 146 wird mit einem Frequenzfilter im Bereich von ca. 50 - 60 Hz verbunden, um als Objekt ein Stromkabel einer üblichen Netzinstallation zu erfas- sen. In one embodiment, an alternating electromagnetic field generated by the AC carrying object 105 may be detected by the receiving electrode 182 and the input amplifier 146. Preferably, the first coils 174, 176 are not energized thereby and the output of the input amplifier 146 is connected to a frequency filter in the range of approximately 50-60 Hz in order to detect as an object a power cable of a standard network installation.
Mittels eines Synchrondemodulators 148 wird ein durch den Eingangsverstärker 146 bereitgestelltes Signal demoduliert. Die Demodulation erfolgt taktsynchron zu dem mittels des Taktgenerators 140 generierten Takt. Das Signal des Ein- gangsverstärkers 146 wird an einem der Ausgänge des SynchrondemodulatorsBy means of a synchronous demodulator 148, a signal provided by the input amplifier 146 is demodulated. The demodulation is effected isochronously to the clock generated by means of the clock generator 140. The signal of the input amplifier 146 is applied to one of the outputs of the synchronous demodulator
148 weitergegeben, während einer der Ausgänge des Taktgenerators 140 aktiv ist, und am anderen Ausgang des Synchrondemodulators 148, wenn der andere Ausgang des Taktgenerators 140 aktiv ist. 148, while one of the outputs of the clock generator 140 is active and at the other output of the synchronous demodulator 148 when the other output of the clock generator 140 is active.
Die Signale an den beiden Ausgängen des Synchrondemodulators 148 werden mittels eines Integrators 150 positiv bzw. negativ integriert. Der Integrator 150 basiert in der dargestellten, beispielhaften Ausführungsform auf einem Kompara- tor 152 mit zwei Kondensatoren 160, 162 und zwei Widerständen 164 und 168. Der Ausgang des Integrators 150 wird an einer Schnittstelle 170 zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt. Außerdem dient der Ausgang des Integrators 150 zur Steuerung der beiden steuerbaren Verstärker 142 und 144, wobei ein InverterThe signals at the two outputs of the synchronous demodulator 148 are positively or negatively integrated by means of an integrator 150. The integrator 150 in the illustrated exemplary embodiment is based on a comparator 152 having two capacitors 160, 162 and two resistors 164 and 168. The output of the integrator 150 is provided at an interface 170 for further processing. In addition, the output of the integrator 150 serves to control the two controllable amplifiers 142 and 144, with an inverter
172 dafür sorgt, dass die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 142, 144 gegenläufig auf das Signal am Ausgang des Integrators 150 reagieren. In einer weiteren Ausführungsform kann auch nur einer der Verstärker 142, 144 steuerbar sein. 172 ensures that the amplification factors of the amplifiers 142, 144 react in opposite directions to the signal at the output of the integrator 150. In another embodiment, only one of the amplifiers 142, 144 may be controllable.
In bekannter Weise können mit den Ausgängen 125, 130 Elektroden zur Erzeugung elektrischer Felder oder Spulen zur Erzeugung magnetischer Felder verbunden werden, deren Wirkung mittels eines geeigneten Abtastelements abgetastet und an den Eingang 135 geführt wird. Die Gegentakt-Schaltung 120 steu- ert dann ein relatives Gleichgewicht der elektrischen bzw. magnetischen Felder bezüglich des Abtastelements. Wird das Gleichgewicht gestört, insbesondere indem das Objekt 105 eines der elektrischen bzw. magnetischen Felder stärker beeinflusst als das andere, so wird das relative Gleichgewicht mittels der Gegentakt-Schaltung 120 wiederhergestellt, wobei das an der Schnittstelle 170 anlie- gende Signal die geänderte Balancierung reflektiert. Anders ausgedrückt kann das Objekt 105 anhand seiner magnetischen bzw. dielektrischen Eigenschaften bestimmt werden, indem überprüft wird, ob sich das an der Schnittstelle 170 anliegende Signal von einem vorbestimmten Wert ausreichend unterscheidet. Die dargestellte Sensoranordnung 1 15 ist dazu eingerichtet, sowohl die induktive als auch die kapazitive Messung zu unterstützen. Mit dem ersten Ausgang 125 ist eine erste Spule 174 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes verbunden, wobei die erste Sendespule 174 vorzugsweise als Flachspule (Printspule) ausgeführt ist, deren Windungen in einer Ebene liegen. In korrespondierender Weise ist der zweite Ausgang 130 mit dem inneren Ende einer weiteren ersten SpuleIn a known manner can be connected to the outputs 125, 130 electrodes for generating electric fields or coils for generating magnetic fields, the effect of which is scanned by means of a suitable sensing element and fed to the input 135. The push-pull circuit 120 then controls a relative balance of the electrical or magnetic fields with respect to the sensing element. If the balance is disturbed, in particular because the object 105 influences one of the electric or magnetic fields more than the other, the relative balance is restored by means of the push-pull circuit 120, the signal present at the interface 170 reflecting the changed balance , In other words, the object 105 can be determined on the basis of its magnetic or dielectric properties by checking whether the signal present at the interface 170 differs sufficiently from a predetermined value. The illustrated sensor arrangement 15 is adapted to support both the inductive and the capacitive measurement. Connected to the first output 125 is a first coil 174 for generating a magnetic field, wherein the first transmitting coil 174 is preferably designed as a flat coil (print coil), the turns of which lie in one plane. Correspondingly, the second output 130 is connected to the inner end of another first coil
176 verbunden, deren äußeres Ende mittels eines zweiten Schalters 180 an Masse geschaltet werden kann. Die ersten Spulen 174, 176 dienen als Sendespulen zur Generierung von sich überlagernden Magnetfeldern. Die Schalter 178, 180 dienen als Trenneinrichtungen zur Unterbindung eines Stroms durch die Spulen 176 bzw. 176 und können beispielsweise als Transistoren realisiert sein. Auch ein Filterelement (z.B. ein RC-Glied), das den Stromfluss für bestimmte176 connected, the outer end by means of a second switch 180 at Ground can be switched. The first coils 174, 176 serve as transmitting coils for generating overlapping magnetic fields. The switches 178, 180 serve as disconnecting means for preventing a current through the coils 176 and 176, respectively, and may be realized as transistors, for example. Also a filter element (eg an RC element) that controls the current flow for certain
Frequenzen erlaubt und für andere unterbindet kann als Trenneinrichtung verwendet werden. Frequencies allowed and prohibited for others can be used as a separator.
Vorzugsweise weisen die ersten Spulen 174, 176 die dargestellten D-förmigen Querschnitte auf, wobei die geraden Abschnitte beider erster Spulen 174, 176 parallel zueinander verlaufen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die restlichen Abschnitte der ersten Spulen 174, 176 auf gleichen Abständen zu einem gemeinsamen Mittelpunkt, so dass sich die ersten Spulen 174, 176 zu einer Kreisfläche ergänzen, von der D-förmige Mittenbereiche der ersten Spulen 174, 176 und ein durch den Mittelpunkt verlaufender Streifen nicht von den erstenPreferably, the first coils 174, 176 have the illustrated D-shaped cross-sections, wherein the straight portions of both first coils 174, 176 are parallel to each other. In a preferred embodiment, the remaining portions of the first coils 174, 176 are equidistant from a common center so that the first coils 174, 176 complement each other to a circular area, from the D-shaped center portions of the first coils 174, 176 and a strip running through the center not from the first one
Spulen 174, 176 bedeckt ist. Coils 174, 176 is covered.
Eine Empfangsspule bzw. eine andere Einrichtung zur Bestimmung eines Magnetfelds im Bereich der sich überlagernden Magnetfelder der ersten Spulen 174 und 176 ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Bei Verwendung einer Empfangsspule wird diese vorzugsweise mit beiden Enden mit dem Eingang 135 bzw. mit dem Eingangsverstärker 146 verbunden, wobei der Eingangsverstärker 146 eine diffe- renzielle Messung durchführt. Während einer induktiven Bestimmung des Objekts 105 sind die Schalter 178, 180 geschlossen, um einen Stromfluss durch die ersten Spulen 174, 176 zu ermöglichen, der zur Generierung der Magnetfelder erforderlich ist. A receiving coil or another device for determining a magnetic field in the region of the overlapping magnetic fields of the first coils 174 and 176 is not shown in FIG. 1. When using a receiver coil, this is preferably connected with both ends to the input 135 and to the input amplifier 146, wherein the input amplifier 146 performs a differential measurement. During an inductive determination of the object 105, the switches 178, 180 are closed to allow current to flow through the first coils 174, 176 required to generate the magnetic fields.
Die technische Stromrichtung von den Verstärkern 125, 130 durch die ersten Spulen 174, 176 verläuft bevorzugterweise im Wicklungssinn von innen nach au- ßen, so dass Abschnitte der Windungen der ersten Spulen 174 bzw. 176, die nahe an der Empfangselektrode 182 liegen, aufgrund des ohmschen Widerstands über die Windungen der einzelnen ersten Spulen 174, 176 nur noch eine relativ geringe Spannung bezüglich Masse aufweisen. Daraus resultiert eine relativ geringe kapazitive Grundkopplung zwischen der als kapazitive Elektrode verwende- ten ersten Spule 174 bzw. 176 und der Empfangselektrode 182. Durch die geringe kapazitive Grundkopplung können eine induktive und eine kapazitive Mes- sung an der Sensoranordnung 1 15 echt gleichzeitig oder in rascher Folge erfolgen. The technical current direction from the amplifiers 125, 130 through the first coils 174, 176 preferably extends in the winding sense from inside to outside, so that portions of the turns of the first coils 174 and 176, which are close to the receiving electrode 182, due to Ohmic resistance across the turns of the individual first coils 174, 176 only have a relatively low voltage with respect to ground. This results in a relatively low capacitive basic coupling between the first coil 174 or 176 used as capacitive electrode and the receiving electrode 182. Due to the low capacitive grounding coupling, an inductive and a capacitive measurement can be used. sung on the sensor assembly 1 15 carried out really simultaneously or in rapid succession.
Um eine kapazitive Bestimmung des Objekts 105 durchzuführen, werden die ersten Spulen 174, 176 als Elektroden verwendet, die sich überlagernde elektrische Felder generieren. Dazu werden die Schalter 178, 180 geöffnet, so dass ein Stromfluss durch die ersten Spulen 174, 176 unterbunden ist, obwohl die ersten Spulen 174, 176 durch die Verstärker 142, 144 mit Spannungen versorgt werden. Die einzelnen Windungen der ersten Spulen 174 bzw. 176 liegen vorzugsweise nahe aneinander, so dass die Flächen der ersten Spulen 174, 176 als flächige Elektroden angesehen werden können, die jeweils ein elektrisches Feld aufbauen, das mittels einer zwischen den ersten Spulen 174, 176 liegenden Empfangselektrode 182 abgetastet werden kann. In order to carry out a capacitive determination of the object 105, the first coils 174, 176 are used as electrodes which generate superimposing electric fields. For this purpose, the switches 178, 180 are opened, so that a current flow through the first coils 174, 176 is prevented, although the first coils 174, 176 are supplied by the amplifier 142, 144 with voltages. The individual turns of the first coils 174 and 176 are preferably close to each other, so that the surfaces of the first coils 174, 176 can be regarded as flat electrodes, each of which builds up an electric field by means of a lying between the first coil 174, 176 Reception electrode 182 can be scanned.
Die Empfangselektrode 182 zur Bestimmung des elektrischen Feldes im Bereich der Überlagerung ist mit dem Eingang 135 verbunden und erstreckt sich bevorzugterweise entlang der Richtung der zueinander parallelen Abschnitte der Windungen der ersten Spulen 174 und 176. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Empfangselektrode 182 und jeder der ersten Spulen 174, 176 jeweils eine Abschirmelektrode 184 angeordnet. Die Abschirmelektroden 184 sind mit Masse verbunden und dienen dazu, eine Grundkapazität zwischen der ersten Spule 174 bzw. 176 und der Empfangselektrode 182 gering zu halten. Geometrisch sind die Abschirmelektroden 184 vorzugsweise so geformt, dass sie in einer Ebene mit den ersten Spulen 174, 176 und der Empfangselektrode 182 liegen, so dass die Empfangselektrode 182 und die erste Spule 174 bzw. 176 einander bezüglich der jeweiligen Abschirmelektrode 184 gegenüberliegen. Receiving electrode 182 for superimposing the electric field is connected to input 135 and preferably extends along the direction of the mutually parallel portions of the turns of first coils 174 and 176. In another embodiment, between receiving electrode 182 and each of First coils 174, 176 each arranged a shielding electrode 184. The shield electrodes 184 are connected to ground and serve to keep a basic capacitance between the first coil 174 and 176 and the receiving electrode 182 low. Geometrically, the shield electrodes 184 are preferably formed to lie in a plane with the first coils 174, 176 and the receiving electrode 182 so that the receiving electrode 182 and the first coils 174 and 176 oppose each other with respect to the respective shield electrode 184.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine Guard-Elektrode 186 vorgesehen, welche die erste Spule 174 und, soweit vorhanden, die weitere erste Spule 176, die Empfangselektrode 182 und die Abschirmelektroden 184, in der Ebene, in der sie liegen, umläuft. Die Guard-Elektrode 186 dient dazu, Streukapazitäten in ihrem Inneren zu minimieren. Bevorzugterweise wird die Guard- Elektrode 186 auf das Potential der ersten Spule 174 nachgeführt. Es können auch getrennte Guard-Elektroden 186 für die ersten Spulen 174, 176 vorgesehen sein, wobei jede Guard-Elektrode auf das Potential der ihr zugeordneten ersten Spule 174, 176 nach geführt wird. Die ersten Spulen 174, 176 können auch nur teilweise von Guard-Elektroden umlaufen sein. In a further preferred embodiment, a guard electrode 186 is provided, which circulates the first coil 174 and, if present, the further first coil 176, the receiving electrode 182 and the shielding electrodes 184 in the plane in which they are located. The guard electrode 186 serves to minimize stray capacitances in its interior. Preferably, the guard electrode 186 is tracked to the potential of the first coil 174. It is also possible to provide separate guard electrodes 186 for the first coils 174, 176, each guard electrode being connected to the potential of the first associated therewith Coil 174, 176 is guided to. The first coils 174, 176 may also be only partially circumscribed by guard electrodes.
In einer Ausführungsform ist die Guard-Elektrode 186 mäanderförmig ausgebildet, indem sie eine Anzahl elektrisch miteinander verbundener Leiterstücke um- fasst, die radial auf einen Mittelpunkt der Guard-Elektrode 186 weisen, der vorzugsweise im Bereich der Empfangselektrode 182 liegt. In one embodiment, the guard electrode 186 is meander-shaped in that it comprises a number of electrically interconnected conductor pieces, which point radially to a center of the guard electrode 186, which preferably lies in the region of the receiving electrode 182.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Sensoranordnung 1 15 entsprechend der oben beschriebenen Weise auch ohne Verwendung der Gegentakt- Schaltung 120 zur Erfassung des Objekts 105 auf magnetische oder kapazitive Weise verwendet werden. Dabei wird stets ein magnetisches Feld aufgebaut bzw. bestimmt, während die Schalter 178, 180 geschlossen sind, so dass ein Stromfluss durch die ersten Spulen 176, 178 ermöglicht ist, und ein elektrisches Feld aufgebaut bzw. bestimmt, während die Schalter 178, 180 geöffnet sind, so dass der Stromfluss unterbunden ist. Eine Beeinflussung der magnetischen bzw. elektrischen Felder durch das Objekt 105 kann durch Messung des jeweiligen Feldes im Bereich der ersten Spulen 176, 178 oder durch Überwachung der elektrischen Parameter, etwa des Stroms, durch die Spulen 176, 178 detektiert werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann dafür nur die erste Spule 176 verwendet werden, während die weitere erste Spule 178 entfällt. In a further embodiment, the sensor assembly 1 15 may be used in a magnetic or capacitive manner as described above without the use of the push-pull circuit 120 for detecting the object 105. In this case, a magnetic field is always constructed or determined while the switches 178, 180 are closed, so that a current flow through the first coil 176, 178 is made possible, and an electric field constructed or determined while the switches 178, 180 open are, so that the current flow is prevented. An influence on the magnetic or electric fields by the object 105 can be detected by measuring the respective field in the region of the first coils 176, 178 or by monitoring the electrical parameters, such as the current, through the coils 176, 178. In yet another embodiment, only the first coil 176 can be used for this while the other first coil 178 is omitted.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung 200 von Spulen der Vorrichtung 100 von Fig. 1 unterschiedlichen Ebenen. Die Darstellung 200 umfasst dabei die Spulen b Ebenen. FIG. 2 shows an arrangement 200 of coils of the device 100 of FIG. 1 at different levels. The representation 200 comprises the coils b levels.
Eine erste Spule 205 und eine weitere erste Spule 210 sind in einer unteren, dem Objekt 105 zugewandten Ebene angeordnet. Beide Spulen 205 und 210 sind D- förmig ausgeführt, wobei zueinander parallele Abschnitte der Spulen 205 und 210 parallel zu einer ersten Achse 215 verlaufen. Windungen 217 der Spulen 205, 210 liegen in der Ebene und Abstände 219, die jeweils zwischen benachbarten Windungen 217 eingeschlossen sind, sind möglichst schmal, A first coil 205 and a further first coil 210 are arranged in a lower, the object 105 facing the plane. Both coils 205 and 210 are D-shaped, with mutually parallel portions of the coils 205 and 210 parallel to a first axis 215. Windings 217 of the coils 205, 210 lie in the plane and distances 219, which are enclosed in each case between adjacent turns 217, are as narrow as possible,
bevorzugterweise schmaler als die Windungen 217. Die Spule 205 kann insbesondere als erste Spule 174 an der Vorrichtung 100 von Fig. 1 betrieben werden. In einer zweiten, oberen Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist, sind eine dritte Spule 220 und eine vierte Spule 225 angeordnet, die entsprechend den Spulen 205, 210 ausgeformt und bezüglich einer zweiten Achse 230 ausgerichtet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spulen 205, 210, 220 und 225 auf unterschiedlichen Ebenen (Layer) einer gedruckten Schaltung ausgebildet. Die Spule 220 kann insbesondere als weitere erste Spule 176 an der Vorrichtung 100 von Fig. 1 betrieben werden. Preferably, narrower than the turns 217. The coil 205 can be operated in particular as a first coil 174 on the device 100 of FIG. In a second, upper plane, which is parallel to the first plane, a third coil 220 and a fourth coil 225 are arranged, which are formed according to the coils 205, 210 and aligned with respect to a second axis 230. In a preferred embodiment, the coils 205, 210, 220 and 225 are formed on different levels (layers) of a printed circuit. The coil 220 can in particular be operated as a further first coil 176 on the device 100 of FIG. 1.
Die Spulen 210 und 225 können dazu verwendet werden, die Magnetfelder zu detektieren, die durch die Spulen 205 und 220 erzeugt wurden. Dazu können die Spulen 210 und 225 elektrisch miteinander verbunden sein. The coils 210 and 225 may be used to detect the magnetic fields generated by the coils 205 and 220. For this purpose, the coils 210 and 225 may be electrically connected to each other.
In anderen Ausführungsformen können die Spulen 210, 225, die zur Bestimmung des durch die anderen beiden Spulen 205 und 220 bestimmten Magnetfelds vorgesehen sind, auch anders ausgeführt sein. Beispielsweise können die Spulen 220, 225 in der parallelen Ebene bezüglich der Spulen 205 und 210 verschoben und/oder verdreht sein. In other embodiments, the coils 210, 225, which are provided for determining the magnetic field determined by the other two coils 205 and 220, may also be designed differently. For example, the coils 220, 225 may be shifted and / or rotated in the parallel plane with respect to the coils 205 and 210.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Spulen 210, 225 zur Bestimmung der durch die Spulen 205, 220 erzeugten Magnetfelder zu verwenden, in einer anderen Ausführungsform kann auch eine andere Vorrichtung dazu eingesetzt werden, beispielsweise ein Hall-Sensor oder ein AMR-Sensor. It is not absolutely necessary to use the coils 210, 225 for determining the magnetic fields generated by the coils 205, 220, in another embodiment, another device may be used, for example a Hall sensor or an AMR sensor.
Fig. 3 zeigt die Spulen 205 und 210, zusammen mit den zwischen ihnen liegenden Strukturen der Empfangselektrode 182 und den Abschirmelektroden 184, in Verbindung mit einer Abschirmung 305. Die Abschirmung 305 verläuft vorzugsweise in einer Ebene, die zwischen den Ebenen der Spulen 205, 210 bzw. 220, 225 liegt. FIG. 3 shows the coils 205 and 210, together with the structures of the receiving electrode 182 and the shielding electrodes 184 located therebetween, in conjunction with a shield 305. The shield 305 preferably extends in a plane that is between the planes of the coils 205, 210 or 220, 225 is located.
Die Abschirmung 305 ist mäanderförmig ausgebildet und umfasst eine Vielzahl gerader Leiterstücke 310, die vorzugsweise parallel zur ersten Achse 215 verlaufen. Dabei ist ein Bereich zwischen den Spulen 205 und 210 nicht durch Leiterstücke 310 abgedeckt. Die Leiterstücke 310, die jeweils einer der Spulen 205 oder 210 zugeordnet sind, sind elektrisch miteinander verbunden. Die Abschirmung 305 wird mit Masse verbunden, um elektrische Felder in vertikaler Richtung, also senkrecht zu den Ebenen, in denen die Spulen 205 und 210 liegen, abzuschirmen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abschirmung 305 in einer separaten Ebene einer Mehrschichten-Leiterplatte (Multilayer-Platine) angebracht und in vertikaler Richtung entsprechend durchkontaktiert. Bevorzugterweise sind die Spulen 220 und 225 aus Fig. 2 mittels einer separatenThe shield 305 is meander-shaped and comprises a plurality of straight conductor pieces 310, which preferably run parallel to the first axis 215. In this case, a region between the coils 205 and 210 is not covered by conductor pieces 310. The conductor pieces 310, each associated with one of the coils 205 or 210, are electrically connected together. The shield 305 is connected to ground to electrical fields in the vertical direction, that is perpendicular to the planes in which the coils 205 and 210 lie, shield. In a preferred embodiment, the shield 305 is mounted in a separate plane of a multilayer printed circuit board (multilayer board) and correspondingly plated through in the vertical direction. Preferably, the coils 220 and 225 of FIG. 2 are separated by means of a separate one
Abschirmung 305, mit Leiterstücken 310, die parallel zur zweiten Achse 230 verlaufen, erneut abgeschirmt. Beide Abschirmungen 305 verlaufen vorzugsweise zwischen den Ebenen, in denen das Spulenpaar 205, 210 bzw. 220, 225 angeordnet ist. Die Abschirmungen 305 können elektrisch miteinander verbunden sein, etwa mittels einer Durchkontaktierung. Shield 305, with conductor pieces 310 which are parallel to the second axis 230, again shielded. Both shields 305 preferably extend between the planes in which the coil pair 205, 210 and 220, 225 is arranged. The shields 305 may be electrically connected to each other, such as by means of a via.
Figuren 4 bis 6 zeigen Anordnungen von Elektroden und als Elektroden verwendbare Spulen der Sensoranordnung 1 15 aus Fig. 1 mit Bezug auf die Spulen der Figuren 2 und 3. FIGS. 4 to 6 show arrangements of electrodes and coils usable as electrodes of the sensor arrangement 1 15 of FIG. 1 with reference to the coils of FIGS. 2 and 3.
In der in Fig. 4 dargestellten Anordnung sind die erste Spule 174, die Abschirmelektrode 184 und die Empfangselektrode 182 in einer Ebene angeordnet. Die erste Spule 174 ist als Elektrode verwendbar, um ein elektrisches Feld zur Empfangselektrode 184 aufzubauen. Von den Feldlinien 405, die von der ersten Spu- le 174 ausgehen, verlaufen einige flach zur Abschirmelektrode 184, während andere in relativ hohem Bogen zur Empfangselektrode 182 verlaufen. Das Feld zwischen der ersten Spule 174 und der Empfangselektrode 182 kann nur dann durch das Objekt 105 beeinflusst werden, wenn dieses die zwischen diesen beiden Elementen verlaufende Feldlinie 405 schneidet. Feldlinien 405, die relativ nahe an der Ebene verlaufen, in der die Elemente 174, 184 und 182 angeordnet sind, können nicht durch das Objekt 105 verlaufen, da das Objekt 105 in vertikaler Richtung zu weit entfernt ist. Diese Feldlinien 405 enden an der Abschirmelektrode 184, so dass die Grundkapazität zwischen der ersten Spule 174 und der Empfangselektrode 182 verringert ist. Ein dynamischer Messbereich zur Be- Stimmung des Objekts 105 kann dadurch vergrößert sein. In the arrangement shown in Fig. 4, the first coil 174, the shielding electrode 184 and the receiving electrode 182 are arranged in a plane. The first coil 174 is usable as an electrode for establishing an electric field to the receiving electrode 184. Of the field lines 405 emanating from the first coil 174, some extend flat to the shielding electrode 184, while others extend in a relatively high arc to the receiving electrode 182. The field between the first coil 174 and the receiving electrode 182 can only be influenced by the object 105 when it intersects the field line 405 extending between these two elements. Field lines 405, which are relatively close to the plane in which the elements 174, 184 and 182 are arranged, can not pass through the object 105 because the object 105 is too far away in the vertical direction. These field lines 405 terminate at the shielding electrode 184, so that the basic capacitance between the first coil 174 and the receiving electrode 182 is reduced. A dynamic measuring range for the tuning of the object 105 can thereby be increased.
Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 4, die jedoch entsprechend der Darstellung von Fig. 1 symmetrisch aufgebaut ist. Zu beiden Seiten der Empfangselektrode 182 befinden sich Abschirmelektroden 184, jenseits derer die ers- ten Spulen 174 bzw. 176 angeordnet sind, die als Elektroden verwendbar sind. Fig. 6 zeigt noch eine weitere Anordnung entsprechend der von Fig. 4, wobei die Empfangselektrode 182 ebenfalls durch eine Spule gebildet ist, beispielsweise durch eine oder beide der Spulen 220, 225 aus Fig. 2. Auf die gezeigte Weise kann eine Spule, insbesondere eine flache Spule, alsFig. 5 shows a similar arrangement as Fig. 4, but which is constructed symmetrically according to the illustration of FIG. On both sides of the receiving electrode 182 are shielding electrodes 184, beyond which the first coils 174 and 176 are arranged, which can be used as electrodes. Fig. 6 shows yet another arrangement according to that of Fig. 4, wherein the receiving electrode 182 is also formed by a coil, for example by one or both of the coils 220, 225 of Fig. 2. In the manner shown, a coil, in particular a flat coil, as
Elektrode für eine kapazitive Bestimmung des Objekts 105 verwendet werden. Diese Verwendung kann insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit der Gegentakt-Schaltung 120 aus Fig. 1 gelingen. Die Sensoranordnung 1 15 der Figuren 1 bis 6 bzw. ihre Kombinationen können jedoch auch mit einer anderen Schaltung kombiniert werden, um das Objekt 105 wahlweise kapazitiv oder induktiv zu erfassen. Electrode be used for a capacitive determination of the object 105. This use can be particularly advantageous in connection with the push-pull circuit 120 of FIG. 1 succeed. However, the sensor arrangement 15 of FIGS. 1 to 6 or their combinations can also be combined with another circuit in order to detect the object 105 either capacitively or inductively.

Claims

Ansprüche claims
1 . Vorrichtung (100) zur Erfassung eines Objekts (105), umfassend 1 . Apparatus (100) for detecting an object (105) comprising
- eine erste Spule (174) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich der ersten Spule (174);  - A first coil (174) for generating a magnetic field in the region of the first coil (174);
- eine erste Elektrode (174) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Bereich der ersten Elektrode (174);  - A first electrode (174) for generating an electric field in the region of the first electrode (174);
- eine Auswerteeinrichtung (120) zur Erfassung des Objekts (105) auf der Basis einer Beeinflussung des magnetischen Feldes oder des elektrischen Feldes,  an evaluation device (120) for detecting the object (105) on the basis of influencing the magnetic field or the electric field,
gekennzeichnet durch  marked by
- eine Trenneinrichtung (178) zum Unterbinden eines Stromflusses durch die erste Spule (174), wobei als erste Elektrode die erste Spule (174) genutzt wird.  - A separator (178) for preventing current flow through the first coil (174), wherein as the first electrode, the first coil (174) is used.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , ferner umfassend: The apparatus (100) of claim 1, further comprising:
- eine weitere erste Spule (176) zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Spule (176);  - Another first coil (176) for generating a further magnetic field in the region of the other first coil (176);
- eine weitere erste Elektrode (176) zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Elektrode (176);  - Another first electrode (176) for generating a further electric field in the region of the further first electrode (176);
- eine weitere Trenneinrichtung (180) zum Unterbinden eines Stromflusses durch die weitere erste Spule (176), wobei als weitere erste Elektrode (176) die weitere erste Spule (176) genutzt wird.  - A further separating device (180) for preventing a current flow through the further first coil (176), wherein as a further first electrode (176), the further first coil (176) is used.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine zweite Spule (210) zur Bestimmung des magnetischen Feldes im Bereich wenigstens einer der ersten Spulen (174, 176). 3. Device (100) according to claim 1 or 2, further comprising a second coil (210) for determining the magnetic field in the region of at least one of the first coils (174, 176).
4. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, ferner umfassend: The apparatus (100) of claim 3, further comprising:
- eine weitere erste Elektrode (210) zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Feldes im Bereich der weiteren ersten Elektrode (210)  a further first electrode (210) for generating a further electric field in the region of the further first electrode (210).
- wobei als weitere erste Elektrode (210) die zweite Spule (210) genutzt wird. - Wherein, as a further first electrode (210), the second coil (210) is used.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zweite Elektrode (182) zur Bestimmung des elektrischen Feldes im Bereich wenigstens einer der ersten Elektroden (174, 176). 5. Device (100) according to one of the preceding claims, further comprising a second electrode (182) for determining the electric field in the region of at least one of the first electrodes (174, 176).
6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3 und Anspruch 5, ferner umfassend: The apparatus (100) of claim 3 and claim 5, further comprising:
- eine Trenneinrichtung zum Unterbinden eines Stromflusses durch die zweite Spule (210), wobei als zweite Elektrode (210) die zweite Spule (210) genutzt wird.  - A separator for preventing current flow through the second coil (210), wherein as a second electrode (210), the second coil (210) is used.
7. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die erste Spule (174) und die zweite Spule (210) in einer Ebene liegen und die weitere erste Spule (176) in einer parallelen Ebene angeordnet ist. The device (100) according to any one of claims 3 to 6, wherein the first coil (174) and the second coil (210) lie in one plane and the further first coil (176) is arranged in a parallel plane.
8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei zwischen den Ebenen eine Abschirmelektrode (305) angeordnet ist. 8. Device (100) according to claim 7, wherein a shielding electrode (305) is arranged between the planes.
9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die Abschirmelektrode (305) eine Anzahl paralleler Leiterstücke (310) umfasst. The apparatus (100) of claim 8, wherein the shield electrode (305) comprises a number of parallel conductor pieces (310).
10. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spule (174) zur Erzeugung des magnetischen Feldes in einer Ebene liegt, die zweite Elektrode (178) in der gleichen Ebene außerhalb der Spule angeordnet ist und die technische Stromrichtung an der Spule (174) von innen nach außen verläuft. 10. Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the coil (174) for generating the magnetic field lies in a plane, the second electrode (178) is arranged in the same plane outside the coil and the technical current direction on the coil (174) runs from the inside out.
1 1 . Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spule (174) in einer Ebene liegt und der Abstand (219) zwischen benachbarten Windungen (217) nicht größer als die Breite einer Windung (217) ist. 1 1. A device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the coil (174) lies in a plane and the distance (219) between adjacent turns (217) is not greater than the width of a turn (217).
12. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (174) zur Erzeugung des elektrischen Feldes in einer Ebene liegt und von einer Guard-Elektrode (186) umlaufen ist. 12. Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the electrode (174) for generating the electric field lies in a plane and is circulated by a guard electrode (186).
13. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (146) hochohmig mit der zweiten Elektrode verbunden ist, um das wechselspannungsführende Objekt (105) auf der Basis dessen elektrischen Feldes zu bestimmen. 13. Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation device (146) connected in high impedance with the second electrode is to determine the AC leading object (105) based on its electric field.
4. Verfahren zur Erfassung eines Objekts (105), folgende Schritte umfassend: 4. A method of detecting an object (105), comprising the steps of:
- Bereitstellen eines Stromflusses durch eine erste Spule (174), um ein magnetisches Feld im Bereich der ersten Spule (174) zu erzeugen;  Providing a current flow through a first coil (174) to generate a magnetic field in the region of the first coil (174);
- Abtasten des magnetischen Feldes;  - scanning the magnetic field;
- Erfassen des Objekts (105) auf der Basis einer Beeinflussung des magnetischen Feldes;  - detecting the object (105) based on an influence of the magnetic field;
- Unterbinden des Stromflusses durch die erste Spule (174), um ein elektrisches Feld im Bereich der ersten Spule (174) zu erzeugen;  - inhibiting the flow of current through the first coil (174) to generate an electric field in the region of the first coil (174);
- Abtasten des elektrischen Feldes;  - scanning the electric field;
- Erfassen des Objekts (105) auf der Basis einer Beeinflussung des elektrischen Feldes.  - Detecting the object (105) based on an influence of the electric field.
5. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das magnetische Feld abgetastet wird, während der Stromfluss durch die erste Spule (174) bereitgestellt ist, und das elektrische Feld abgetastet wird, während der Stromfluss durch die erste Spule (174) unterbunden ist. The method of claim 14, wherein the magnetic field is sensed while providing current flow through the first coil (174) and the electric field is sensed while current flow through the first coil (174) is inhibited.
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