EP3728988A1 - Elektronisches gerät mit induktivem sensor - Google Patents

Elektronisches gerät mit induktivem sensor

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EP3728988A1
EP3728988A1 EP18830798.7A EP18830798A EP3728988A1 EP 3728988 A1 EP3728988 A1 EP 3728988A1 EP 18830798 A EP18830798 A EP 18830798A EP 3728988 A1 EP3728988 A1 EP 3728988A1
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EP
European Patent Office
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measuring
oscillation
electronic device
resonant circuit
clock
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Withdrawn
Application number
EP18830798.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Reime
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.)
Helmut Fischer GmbH and Co
Original Assignee
Helmut Fischer GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Helmut Fischer GmbH and Co filed Critical Helmut Fischer GmbH and Co
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    • H03K2017/9706—Inductive element

Definitions

  • the invention relates to an electronic device with a housing and a relative to the housing movable actuator.
  • Hand meters in which the actuating element actuated by a user of the device, in particular movable.
  • Actuators of known devices often act directly on an electrical circuit or form part of a circuit, resulting in a complex structure as well as susceptibility to pollution. Therefore, in particular, a good electrical contact of operable by the actuating element electrical contact elements is often not ensured over a longer period.
  • the actuating element comprises at least one metallic component
  • the device comprises an inductive sensor for detecting a position and / or movement of the actuating element, wherein the inductive sensor comprises: a sensor coil having a first
  • Measuring resonant circuit in which a first measuring vibration can be generated and a
  • Vibration generator which is designed to generate an excitation oscillation and at least temporarily act on the first resonant circuit with the exciter vibration, wherein the device has an evaluation, which is adapted to a the position and / or movement of the actuating element characterizing motion information in dependence of the first Determine measuring oscillation.
  • an inductive sensor advantageously allows reliable operation of the device, and at the same time a particularly low electrical energy consumption for its operation is required by the inventive design of the inductive sensor.
  • an interaction of the metallic component of the actuating element with the sensor coil can be determined, and a position and / or movement of the actuating element can be determined by the evaluation device.
  • the exciter vibration can advantageous to be generated very energy efficient and needs during a decay no electrical energy.
  • the measuring oscillation can be generated under the action of the excitation oscillation, in particular advantageous embodiments in particular by resonance with the excitation oscillation, and therefore does not require a separate one either
  • the measuring oscillation has an increasing and then decaying signal course, which can be evaluated very easily by the evaluation device, for example always between the decay and the decay, in particular when a signal maximum of the envelope of the measuring oscillation occurs.
  • the aufklingende waveform shows, for example. in that the energy provided in the form of the excitation oscillation is at the first
  • the resonant circuit is transmitted, whereby this is excitable to the aufklingenden oscillation, and the decaying waveform results, for example. in that the excitation oscillation itself decays, whereby - in contrast to the aufklingenden oscillation - less energy per time or no energy is transmitted to the first measuring resonant circuit, and thus this also oscillates.
  • a vibration of the first measuring resonant circuit can be characterized for example by a time-varying electrical voltage applied to the sensor coil and / or by a time-varying electric current flowing through the sensor coil.
  • the vibration of the first measuring resonant circuit can be characterized for example by a time-varying electrical voltage applied to the sensor coil and / or by a time-varying electric current flowing through the sensor coil.
  • Evaluation device for example, evaluate the said electrical voltage and / or said electric current to determine movement information that characterize a position and / or movement of the actuating element.
  • a signal maximum (eg maximum voltage) of the oscillating and decaying oscillation in comparison to eg a decaying oscillation clearly depends more strongly on an interaction of the sensor coil with the actuating element or its at least one metallic component, resulting in a greater sensitivity of the proposed measuring principle than in conventional inductive methods, resulting in more precise and disturbing influences
  • the actuating element itself may, for example, not be electrically conductive, but have at least one metallic or electrically conductive component whose electrically conductive material interacts with the measuring oscillation of the first sensor coil and thus can be evaluated.
  • the actuating element itself may, for example, not be electrically conductive, but have at least one metallic or electrically conductive component whose electrically conductive material interacts with the measuring oscillation of the first sensor coil and thus can be evaluated.
  • Actuator itself also be at least partially or partially electrically conductive, and may optionally additionally an electrically conductive
  • an evaluable by the evaluation interaction of the actuating element (or its metallic or electrically conductive component) with the sensor coil is that a caused by the Messchwingung alternating magnetic field in the region
  • Sensor coil induces eddy currents in the actuator or its metallic or electrically conductive component. This can, for example, cause an attenuation of the first measuring oscillation. Depending on the arrangement of the actuating element with respect to the sensor coil, this interaction can be stronger or weaker, which can be evaluated. In particular, both a position of the actuator or its metallic or electrically conductive component.
  • Actuator and movements of the actuator can be detected.
  • the vibration generator is designed to generate a plurality of temporally successive excitation oscillations and to act on the first measuring resonant circuit with the plurality of excitation oscillations, resulting in particular a plurality of measuring oscillations corresponding to the number of the plurality of temporally successive excitation oscillations.
  • a comparable evaluation can be carried out repeatedly, for example, whereby the accuracy can be increased in some cases and / or movements can be better recognized.
  • the vibration generator is designed to generate periodically with a first clock frequency, the plurality of excitation oscillations and the first resonant circuit with the periodically generated
  • the first clock frequency is between about 0.5 and about 800 flares, preferably between about 2 flats and about 100 flats, more preferably between about 5 flats and about 20 flats.
  • the vibration generator is designed to act on the first measuring resonant circuit with the excitation oscillation so that the first measuring oscillation is an increasing and then decaying Vibration is. This results in a particularly sensitive evaluation as already mentioned above.
  • the first measuring resonant circuit in particular for generating an evanescent and then decaying
  • Measuring vibration can be brought into resonance with the exciter vibration.
  • the first resonant circuit is a first LC oscillator having a first resonant frequency
  • the sensor coil is an inductive element of the first LC oscillator
  • a capacitive element of the first LC oscillator is connected in parallel to the sensor coil.
  • Self-resonant frequency of the first LC oscillator is, from the inductance of the sensor coil and the capacitance of the capacitive element.
  • the vibration generator is configured to generate the excitation vibration at a second frequency, wherein the second
  • Resonant frequency of the first LC oscillator is. More preferably, the second frequency is between about 80 percent and about 120 percent of the first
  • Resonant frequency of the first LC oscillator more preferably between about 95 percent and about 105 percent of the first resonant frequency.
  • the vibration generator comprises a second LC oscillator and a clock adapted to apply to the second LC oscillator a first clock signal or a signal derived from the first clock signal (eg, a boosted first clock signal) has the first clock frequency and a predetermined clock length.
  • the predeterminable cycle length is between about 100
  • the first measuring resonant circuit in particular at least temporarily, is inductively coupled to the vibration generator. In other embodiments, the first resonant circuit is capacitive with the
  • Vibration generator coupled, preferably via a coupling member, which consists of an electrical series circuit of a coupling resistor and a
  • Coupling capacitor exists. As a result, the coupling impedance can be set precisely.
  • the evaluation device is designed to have at least two maximum or minimum amplitude values different
  • the evaluation device is configured to generate a maximum or minimum amplitude value of a first measurement oscillation of the plurality of measurement oscillations with a corresponding maximum or minimum
  • Amplitude value of a second measurement oscillation of the plurality of measurement vibrations to compare, preferably the second measurement oscillation on the first
  • Measuring oscillation follows, in particular directly (without that another measuring oscillation takes place between the first and second measuring oscillation) on the first
  • the evaluation device is configured to compare a first amplitude value of the measurement oscillation of a first clock cycle with an amplitude value of the measurement oscillation of a second clock cycle, the comparison in particular comprising a difference formation.
  • Clock cycle can be understood the course of a clock pulse and the subsequent clock break or a clock period.
  • Measuring vibration can be generated, wherein the vibration generator is adapted to act on the second measuring resonant circuit at least temporarily with the exciter vibration, wherein the evaluation device is adapted to the characterizing the position and / or movement of the actuating element
  • the evaluation device has a comparator which is designed to provide an amplitude value of the measuring oscillation with a
  • a default value generation device is
  • Default value generation device is designed in particular to the
  • Default value at least temporarily a) as a static value and / or at least temporarily b) to generate in response to an amplitude value of the measurement oscillation.
  • a flip-flop element is provided, whose
  • a low-pass filter is provided, and an output of the
  • the apparatus is designed to carry out the following steps: periodically generating a plurality of exciter oscillations, in particular decaying exciter oscillations, by means of the oscillation generator, and
  • Excitation oscillations wherein in particular the first measuring resonant circuit can be acted upon by the plurality of excitation oscillations such that a) the first
  • Measuring resonant circuit preferably at least approximately, is set in resonance with a respective exciter vibration and / or b) the measuring vibration is obtained as an up-sounding and then decaying vibration.
  • the device has at least one
  • Control function component depending on the motion information.
  • the at least one functional component is a measuring device, which is designed to measure layer thicknesses, wherein the
  • Measuring device is particularly adapted to measure layer thicknesses of layers of paint and / or paint and / or rubber and / or plastic on steel and / or iron and / or cast iron, and / or layers of paint and / or paint and / or Rubber and / or plastic on non-magnetic base materials such as Aluminum, and / or copper and / or brass.
  • the device is designed to execute at least one layer thickness measurement by or by means of the measuring device as a function of the movement information.
  • the device is designed to deactivate the oscillation generator at least temporarily, wherein in particular the device is designed to deactivate the oscillation generator at least temporarily as a function of the movement information.
  • the housing has a substantially circular cylindrical basic shape, wherein the actuating element has a substantially hollow cylindrical basic shape and a first axial end of the
  • Housing coaxially surrounds.
  • the sensor coil is disposed within the housing and at least partially in the first axial end region.
  • hollow cylindrical actuator provided a compression spring.
  • the housing is hermetically sealed at least in the first axial end region.
  • Figure 1 shows schematically a block diagram of an electronic device according to
  • FIG. 2 schematically shows a block diagram of an electronic device according to FIG.
  • FIG. 3 schematically shows a block diagram of an electronic device according to a further embodiment
  • FIG. 4 schematically shows a block diagram of an inductive sensor according to FIG.
  • FIG. 5A schematically shows a simplified flowchart of a method
  • FIG. 5B schematically shows a simplified flowchart of a method
  • FIG. 6 schematically shows a circuit diagram of an inductive sensor according to an embodiment
  • FIG. 7A is a diagrammatic representation of FIG. 7A
  • FIG. 7B schematically shows signal curves of an exciter oscillation and of a
  • Figure 6 inductive sensor shown in a first operating state
  • FIGS. 8A to 8F schematically show the waveforms shown in FIGS. 8A to 8F, each in a second operating state
  • FIG. 10 schematically shows a circuit diagram of an inductive sensor according to a further embodiment
  • FIG. 11 shows schematically a maximum value memory according to a
  • FIG. 12A is a diagrammatic representation of FIG. 12A
  • FIG. 13 is a simplified block diagram of an electronic device according to FIG. 13
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of an electronic device 1000 according to a first embodiment.
  • the device 1000 has a housing 1002 and an actuating element 1004 which can be moved relative to the housing 1002.
  • the actuating element 1004 is, for example, approximately along a longitudinal axis of the
  • Housing 1002 relative to the housing 1002 back and forth, compare the double arrow a1.
  • a first (right in Fig. 1) axial end position of the actuating element 1004 is denoted by the reference numeral 1004, and a second (left in Fig. 1) axial end position is designated by the reference numeral 1004 ".
  • Actuator 1004 has at least one metallic component, in particular under the action of an alternating magnetic field
  • Eddy currents are inducible.
  • Actuator 1004 may be formed entirely of metal. For others
  • the actuator 1004 also have a non-metallic base body and, for example, a metallic layer, in particular a metallization of a surface of the body.
  • a metallic body may be arranged on the main body of the actuating element 1004.
  • the actuator 1004 is movably mounted to the housing 1002 in the manner described above, e.g. detachably connectable or (non-destructive) insoluble connectable with this.
  • the actuator 1004 not or at least not permanently attached to the housing 1002, but as to hold a separate component and, if necessary, to approach the housing 1002 in order to enable the evaluation described below.
  • the device 1000 further has an inductive sensor 1100 with a sensor coil 1112 for detecting a position and / or movement of the actuating element 1004, which - like the sensor coil 1112 - is preferably arranged in an inner space of the housing 1002.
  • the actuator 1004 i.d.R. disposed outside of the housing 1002, regardless of whether it is attached to the housing or not.
  • the inductive sensor 1100 comprises: a first measuring resonant circuit 1110 having the sensor coil 1112 (FIG. 1) in which a first measuring oscillation MS can be generated, and a vibration generator 1130 designed for this purpose is a
  • the device has an evaluation device 1200, which is designed to control the position and / or movement of the actuating element 1004 (FIG. 1).
  • Measuring oscillation MS to determine.
  • the functionality of the evaluation device 1200 may be integrated in the inductive sensor 1100 in preferred embodiments. In other embodiments, it is also conceivable that the functionality of
  • Evaluation device 1200 to realize at least partially outside of the inductive sensor 1100.
  • device 1000 FOG
  • Embodiments include an optional controller 1010 that controls the operation of device 1000 and one or more optional functional units 1300, 1302.
  • the control unit 1010 may be configured to implement at least part of the functionality of the evaluation device 1200.
  • the determined movement information Bl can advantageously be used in preferred embodiments for controlling an operation of the device 1000 and / or at least one component, for example the functional unit 1300 (FIG. 4).
  • FIG. 5A shows a simplified flowchart of a method according to FIG.
  • the vibration generator 1130 (FIG. 4) generates an excitation vibration ES.
  • the excitation oscillation ES may, for example, be a decaying oscillation, as indicated schematically in FIG. 7A, cf. reference numeral 11.
  • step 110 the vibration generator 1130 (FIG. 4) acts on the first measuring resonant circuit 1110 with the exciter oscillation ES in such a way that a first measuring oscillation 7, which recedes and decays again, cf. Fig. 7B, in the first
  • step 120 the evaluation device 1200 (FIG. 4) determines a movement information B1 characterizing the position and / or movement of the activation element 1004 (FIG. 1) as a function of the first
  • step 130 advantageously, e.g. an operation of the device 1000 or
  • Movement information Bl are controlled.
  • the functional component 1300 is activated when the actuating element 1004 of the sensor coil 1112 is approached, which according to the principle of the invention can be determined using the inductive sensor 1100. This can be done under the control of the control unit 1010, for example.
  • the control unit 1010 for example.
  • the movement information Bl provided by the inductive sensor 1100 can be used for example
  • Control unit 1010 from a power-saving state to an operating state in which the activation of the component 1300 can be performed.
  • the excitation oscillation ES and / or a measuring oscillation MS of the first measuring resonant circuit 1110 can be realized, for example, by a time-varying electrical voltage and / or by a time-varying electrical current be characterized.
  • the evaluation device 1200 may, for example, evaluate an electrical voltage at the sensor coil 1112 and / or an electrical current through the sensor coil 1112 in order to detect the voltage
  • an interaction of the actuating element 1004 (FIG. 1) (or its metallic or electrically conductive component) with the sensor coil 1112 that can be evaluated by the evaluation device 1200 is that a magnetic field caused by the measuring oscillation MS (FIG. 4)
  • Component induced This can, for example, a damping of the first
  • the resonance frequency of the first resonant circuit 1110 influenced so that instead of the aforementioned attenuation and a gain of the first measuring oscillation MS when approaching the actuator 1004 to the first sensor coil 1112 may result.
  • FIG. 2 schematically shows a block diagram of an electronic device 1000a according to a second embodiment.
  • the actuating element 1004a is arranged rotatably about a pivot point DP with respect to the housing 1002, so that it, for example, rotates between at least two different angular positions 1004a, 1004a ' - and can be moved, compare the double arrow a2.
  • the movement information Bl what has been said above with reference to FIGS. 1, 4, 5A applies correspondingly.
  • FIG. 3 schematically shows a block diagram of an electronic device 1000b according to a third embodiment.
  • the actuator 1004b is i.w.
  • Sensor coil 1112 is indicated by the reference numeral 1004b '.
  • Sensor coil 1112 is indicated by the reference numeral 1004b '.
  • the vibration generator 1130 (FIG. 4) is configured to generate a plurality of temporally successive excitation oscillations ES and to supply the first measuring circuit with the plurality of excitation oscillations apply, which in particular one of the number of a plurality of temporally successive exciter vibrations corresponding plurality of
  • Measuring vibrations results. This allows a non-vanishing "measurement rate", ie the repeated determination of the movement information Bl.
  • the vibration generator 1130 (FIG. 4) is configured to periodically connect the plurality of first clock frequencies
  • the first clock frequency is between about 0.5 hertz and about 800 hertz, preferably between about 2 hertz and about 100 hertz, more preferably between about 5 hertz and about 20 hertz.
  • the first clock frequency may, for example, define the above-mentioned measuring rate, if e.g. per movement a movement information Bl is determined.
  • the first clock frequency is from the
  • the excitation vibration 11 shown in Fig. 7A includes a plurality of complete (e.g., sinusoidal) ones.
  • Vibration periods with the natural frequency of the vibration generator The entirety of this plurality of oscillation periods shown in FIG. 7A with the
  • Natural frequency of the vibration generator is presently as "a
  • Exciting vibration "ES, 11 denotes (comparable applies to the measuring vibration 7 of FIG. 7B).
  • the first clock frequency indicates how often per unit of time such an excitation oscillation ES, 11 is generated.
  • the first clock frequency is selected to be 10 Hertz, for example, a total of 10 excitation oscillations 11 of the type shown in Fig. 7A are generated within one second.
  • a measuring rate of about 10 hertz may be expedient, because then e.g. a corresponding one ten times per second
  • Movement information Bl can be determined, which ensures a sufficiently fast response for many applications, eg for the detection of a change in position of the actuating element 1004, 1004a, 1004b.
  • the inductive sensor 1100 may, for example, also for detecting the position and / or
  • Movement of a metallic and / or electrically conductive component of this system can be used, e.g. for forming an inductive proximity sensor.
  • the vibration generator 1130 (FIG. 4) is designed to act on the first measuring resonant circuit 1110 with the exciter oscillation ES in such a way that the first measuring oscillation MS has an up-and-down oscillation
  • the first measuring resonant circuit 1110 in particular for generating an evanescent and then decaying
  • Measuring oscillation MS can be brought into resonance with the excitation oscillation ES.
  • FIG. 5B shows a simplified flowchart of a method according to a further embodiment.
  • Step 150 represents a periodic generation of several respectively decaying excitation oscillations, for example with a waveform 11 according to FIG. 7A.
  • Step 160 represents the application of the first
  • steps 150, 160 are present here for the sake of
  • the evaluation device 1200 determines the movement information B1 as a function of one or more of the measurement oscillations previously generated by the steps 150, 160.
  • At least one of its components 1010, 1300, 1302 take place as a function of the previously determined movement information B1.
  • the first resonant circuit 1110 is a first LC oscillator having a first resonant frequency
  • the sensor coil 1112 (FIG. 1) being an inductive element of the first LC oscillator
  • a capacitive element of the first LC Oscillator is connected in parallel with the sensor coil 1112.
  • the first resonance frequency which is the natural resonant frequency of the first LC oscillator, results from the inductance of the sensor coil 1112 and the capacitance of the capacitive element.
  • the vibration generator 1130 is configured to generate the excitation vibration ES at a second frequency, the second frequency being between about 60 percent and about 140 percent of the first
  • Resonant frequency of the first LC oscillator is, more preferably between about 80 percent and about 120 percent, more preferably between about 95 percent and about 105 percent of the first resonant frequency.
  • the vibration generator 1130 (FIG. 4) comprises a second LC oscillator and a clock adapted to connect the second LC oscillator with a first clock signal or a signal derived from the first clock signal (eg, a first amplified one Clock signal) to act on, which has the first clock frequency and a predetermined clock length.
  • the predetermined cycle length is between about 100 nanoseconds and about 1000 milliseconds, in particular between about 500 Nanoseconds and about 10 microseconds, more preferably about one microsecond.
  • the first resonant circuit 1110 is inductively coupled to the oscillator 1130.
  • this can be achieved, for example, by arranging an inductive element of the second LC oscillator with respect to the sensor coil 1112 such that the magnetic flux generated by it at least partially passes through the sensor coil 1112 in accordance with the desired degree of coupling.
  • both the sensor coil 1112 and the inductive element of the second LC oscillator can be designed as a cylindrical coil for this purpose.
  • Measuring resonant circuit 1110 is undesirable.
  • Element of the second LC oscillator be designed so that the smallest possible interaction of its magnetic field with the sensor coil 1112 results.
  • the inductive element of the second LC oscillator in this case may be formed as a micro-inductance, e.g. in the form of an SMD component.
  • the first resonant circuit 1110 is capacitively coupled to the oscillator 1130, e.g. via a coupling member, which preferably consists of a series electrical connection of a coupling resistor and a coupling capacitor.
  • a coupling member which preferably consists of a series electrical connection of a coupling resistor and a coupling capacitor.
  • a first measuring resonant circuit 15 for example comparable to the first measuring resonant circuit 1110 described above with reference to FIG. 4, and in a third area B3
  • Circuit components provided, for example, realize the functionality of the above described with reference to FIG. 4 evaluation device 1200.
  • the first measuring resonant circuit 15 has a parallel circuit comprising a sensor coil 3, which corresponds for example to the sensor coil 1112 described above with reference to FIG. 1, and a capacitor 53, whereby a first LC oscillator is formed.
  • the capacitor 53 together with the sensor coil 3 defines a natural resonance frequency of the first LC oscillator or
  • Measuring resonant circuit and can therefore also be referred to as a resonant capacitor.
  • a metallic (and / or electrically conductive) component 2 is shown schematically, the position and / or movement of which can be determined using the principle of the embodiments.
  • the metallic component 2 is for example part of the actuating element 1004, 1004a,
  • the first measuring resonant circuit 15 is capacitively (or capacitively and resistively) coupled via a coupling impedance, in the present case formed by a series connection of a resistor 55 and a capacitor 57, to the oscillation generator 13.
  • the oscillation generator 13 is designed to act on the first measuring resonant circuit 15, preferably periodically, with excitation oscillations 11, whereby respective measuring oscillations 7 are excited in the first resonant circuit 15.
  • the first measuring resonant circuit 15 can be energized via the coupling impedance 55, 57 periodically by the vibration generator 13, wherein a coupling factor by the selection of the resistance of the resistor 55 and / or the capacitance of the capacitor 57 is precisely adjustable.
  • the vibration generator 13 has to generate the excitation oscillation (s) 11 an exciter resonant circuit with an inductive element, in particular a coil, 59 and a capacitor 61, which form a second LC oscillator.
  • Vibration generator 13 also has a clock generator 63.
  • Clock 63 is a first clock signal TS1, in Fig. 6 also indicated by the rectangular pulse 65 ("clock"), generated.
  • the clock 65 has, for example, a
  • Pulse duration (duty cycle) of one microsecond (ps) at a first clock frequency of 10 hertz. This corresponds to a period of 100 milliseconds (ms), the clock length indicating that for a total of 1 microsecond the first
  • Clock signal TS1 has a value of e.g. logically one (or another
  • non-zero amplitude value e.g. also from a value of
  • the inductive sensor 1 shown in FIG. 6 is thus energized during the cycle time by means of the first clock signal TS1 and is essentially de-energized in the cycle pauses.
  • the clock generator an ultra-low power clock generating module is used, which has a power consumption of less than about 30 nanoamps (nA) at an operating voltage of 3 volts. This can provide a very energy efficient inductive sensor.
  • the values for the first clock frequency and / or the clock length can be chosen arbitrarily per se. If, for example, for one
  • Excitement shrinkage 11 are started.
  • the first clock signal TS1 controls an electrical switching element 67, for example a field-effect transistor, which in the present case is connected in series with the second LC oscillator 59, 61.
  • the clock 63 or the entire sensor 1 can in preferred
  • Power source can be supplied with the operating voltage V1, which is provided for example by means of a battery and / or solar cell and / or a device for energy harvesting (recording energy from the environment and possibly converting it into electrical energy).
  • the sensor 1 can also supply an electrical power to its target system, e.g. of the device 1000 (FIG. 1), for example a battery (not shown), which is also the battery
  • the electrical switching element 67 is turned on, e.g. a drain-source path of the example mentioned
  • the excitation oscillation 11, cf. Fig. 7A In the cycle pauses of the clock 65, the first measuring resonant circuit 15 is thus supplied with the decaying excitation oscillation 11 via the coupling impedance 55, 57. As a result, this is excited to a first measuring vibration 7, cf.
  • FIG. 7B in preferred embodiments, in particular resonates with the excitation oscillation 11, wherein the first
  • Measuring vibration 7 preferably as rising and decaying
  • Measuring oscillation 7 results.
  • the measuring oscillation 7 is dependent on the sensor coil 3 on the position and / or movement of the metallic component 2, for example on the presence or absence of the component 2 in the region of the sensor coil 3 and / or one
  • Measuring oscillation 7 the first measuring resonant circuit 15 (Fig. 7) is assigned a circuit group, the i.w. in the third area B3 shown in FIG. 6 is shown.
  • the maximum value memory 27 stores a maximum value of an amplitude value 17 of the first measuring oscillation 7 and makes it available at its output as a memory value 25 ,
  • the maximum value memory 27 is followed by a time delay element 73.
  • the time delay element 73 preferably delays the memory value 25 applied to the output of the maximum value memory 27 by a period PD (FIG. 8) of the first clock signal TS1, as a result of which a delayed memory value 25 'is obtained.
  • the delay takes place by means of an integrating filter.
  • the time delay element 73 has a low pass.
  • a default output 75 of the default value generation device VG and an output of the time delay element 73 are connected upstream of a comparator 77.
  • the comparator 77 is thus the delayed memory value 25 '(ie, the delayed by one clock first maximum amplitude value 17) of a first clock pass and a second amplitude value 21 of a later clock by a second clock cycle at.
  • the delayed memory value 25 ' is compared by means of the comparator 77 with the second amplitude value 21.
  • the second amplitude value 21 is reduced by a corresponding threshold 29 (FIG. 7B) by means of the voltage divider VG before it acts on the comparator 77.
  • the maximum value memory 27, the time delay element 73 and the comparator 77 may in some embodiments form a differentiating element that differentiates the first measuring oscillation 7 over a period of the clock 65.
  • Comparator 77 generates as an output signal a set signal 79 if the default output 75 is greater than the delayed memory value 25 '.
  • the comparator 77 then generates the positive set signal 79 when the differential of the first measuring vibration 7 exceeds the threshold 29. This may in some embodiments e.g. be given when the metallic component 2 is removed from the sensor coil 3 and thus no or only a smaller one
  • the comparator 77 is a
  • a reset input 81 b of the flip-flop element 81 is connected downstream of the clock generator 63.
  • a reset input 81 b of the flip-flop element 81 is connected downstream of the flip-flop element 81, in particular a set input 81 a for setting the flip-flop element 81.
  • Excitor resonant circuit 13 of the electric power source not shown (at the falling edge of the first clock signal TS1 and the clock 65), ie when the excitation oscillation 11 starts, the flip-flop element 81 is reset. If by means of the comparator 77, as described above, the removal and / or
  • the flip-flop element 81 may be followed by an optional low-pass filter 83 in order to bridge times after the flip-flop element 81 has been reset by the clock 65 and reset by the set signal 79.
  • On non-disappearing output signal 83 'of the low-pass filter 83 is therefore applied, for example, when the removal of the component 2 has been detected.
  • This output signal 83 'can be used in further preferred embodiments for switching and / or controlling at least one component of the target system for the inductive sensor 1, for example of a device 1000 according to FIG. 1.
  • the output signal 83 'can be supplied to the control unit 1010 of the device 1000, which evaluates it, for example to determine the movement information B 1 (FIG. 4) and in FIG. 4
  • the output signal 83 ' may be used directly as motion information Bl.
  • the output signal 83 ' may be used to place the control unit 1010 ( Figure 1) of the apparatus 1000 from a power-saving condition to an operating condition, e.g. the activation of component 1300 can be performed. This can for example be done by the
  • Output signal 83 'so connected to an input of the control unit 1010, which may be, for example, a microcontroller or the like, that the output signal 83' triggers an interrupt request, which the microcontroller from the power-saving state in a active operating state offset.
  • Threshold values and / or resonant frequencies of the first resonant circuit 15 or its first LC oscillator and / or the vibration generator 13 and its second LC oscillator for example. the approach or removal of the metallic ones
  • Component 2 are detected.
  • the maximum value memory 27 (FIG. 6) is likewise connected downstream of the clock generator 63, so that an operating state of the Maximum value memory 27 in response to the first clock signal TS1 is controllable.
  • the maximum value memory 27 is preferably completely or at least partially reduced by one value in each individual clock 65.
  • Delay time delay element 73 and instead provide a fixed threshold, so only to check the fixed or predefinable threshold and switch depending on it.
  • a single excitation oscillation 11 (FIG. 7A) is generated which
  • a single first measuring oscillation 7 or MS1 (FIG. 7B) in the first measuring resonant circuit 15 is effected.
  • a calibration of the inductive sensor 1 for example by means of previous reference measurements, which an arrangement of the metallic component 2 in different positions relative to the sensor coil 3 and a corresponding evaluation of, for example, at least one
  • Amplitude value of the first measurement oscillation per position have the object, can advantageously already under evaluation of a single measurement oscillation a
  • Movement information Bl can be determined, which is a position of the metallic
  • Component 2 describes relative to the sensor coil 3. In these embodiments, therefore, a comparison of several, for example, directly successive,
  • Stimulated excitation oscillations and determines the movement information (s) as a function of the multiple measuring vibrations.
  • FIG. 7 shows different waveforms of the excitation oscillation 11 and of the first measuring oscillation 7.
  • a representation A (FIG. 7A) of FIG. 7 the decay of the excitation oscillation 11 can be clearly seen, which after the separation of the oscillation oscillation
  • Measuring resonant circuit 15 (Fig. 6) applied by means of the excitation vibration 11 shown in Fig. 7A.
  • a solid line MS1 a first measurement oscillation of a first clock cycle is shown (excited by an application with a first exciter oscillation 11 according to FIG. 7A), which has the first amplitude value 17, which is symbolized in FIG. 7 by means of a horizontal line.
  • a dotted line another of the measuring oscillations 7 (excited by an application with a second exciter oscillation 11 according to FIG. 7A) is shown, which has the second amplitude value 21 for a second clock cycle, which is also symbolized in FIG. 7B by means of a horizontal line.
  • the amplitude values 17 and 21 are in each case maximum values of the measuring oscillations MS1, MS2 which respectively sound and decay again per clock cycle.
  • the second amplitude value 21 is higher than the first amplitude value 17 of the first clock pass. If the second amplitude value 21, the at least partially by means of the resistors 69 and 71 shown in Figure 6 and / or
  • the comparator 77 Reduction of the memory value 25 exceeds predetermined threshold 29 (FIG. 7B), the comparator 77 generates the set signal 79 for setting the flip-flop element 81.
  • FIG. 8 shows different signal characteristics A to F of various signals of the inductive sensor 1 exemplified in FIG. 6 in the presence of the metallic component 2 in the region of the sensor coil 3.
  • FIG. 9 shows the signal characteristics shown in FIG. 8, but in the removal of the metallic component 2 of FIG the
  • FIGS. 8 and 9 a total of four periods of the first clock signal TS1 (FIG. 6) and of the clock 65 are shown in each case.
  • a period is denoted in FIG. 8A by the reference PD and a clock by the reference TL.
  • the ratio between the clock length TL and intervening pauses P (corresponding to the period PD minus the clock length TL) or the period PD is preferred for a power-saving system
  • Embodiments preferably chosen very small, s.o., For example, with values of about 1: 10000 and smaller, preferably about 1: 100000, and it is not shown to scale in Fig. 8, 9 for the sake of clarity.
  • a representation B of FIGS. 8 and 9 the rising and falling of the measuring oscillation 7 is shown, in each case schematized.
  • a representation C of FIGS. 8 and 9 the setting signal 79 provided at the output of the comparator 77 and respectively applied to the set input 81 a of the flip-flop element 81 is shown.
  • a signal present at the reset input 81 b of the flip-flop element 81 is shown, which corresponds to the first clock signal TS 1 or the clock 65.
  • a representation E of Figures 8 and 9 is in each case the
  • the flip-flop element 81 is reset per clock cycle 65 and has the reset memory state continuously as shown in FIG. 8E.
  • FIG. 8B after each end (falling edge) of the respective clock 65 one of the measuring oscillations 7 begins which, due to the presence of the metallic component 2, each have identical maximum amplitude values, which is symbolized in FIG. 8B by means of a dashed horizontal line 2T , These maximum amplitude values 2T
  • Vibration periods of the respective measurement vibration in particular directly at the transition from the Aufklingen in the decay.
  • the maximum of the amplitudes occurring in each case can be determined or stored with little effort and is already influenced by the position or movement of the metallic component 2 during the oscillations that are audible.
  • sensitivity and quality of the measurement can be further improved over conventional approaches (e.g., sole consideration of evanescent vibration).
  • the temporal profile of the output signal of the time delay element 73, the time-delayed memory value 25 ', is constant in steady state. This is the case, for example, when the metallic
  • non-disappearing output signal namely the set signal 79
  • the flip-flop element 81 is set.
  • the flip-flop element 81 remains set until the next clock 65, which causes a reset.
  • a measuring oscillation 7 'or the first amplitude value 17 becomes a first
  • Amplitude value (preferably in each case the maximum or minimum amplitude value) of the preceding clock cycle is compared.
  • the presence of the metallic component 2 in the region of the sensor coil 3 causes in some embodiments an attenuation of the measuring oscillation 7 in the sensor coil 3, in particular due to the alternating magnetic field induced in the component 2 by the measuring oscillation 7 or its associated magnetic field
  • Measuring resonant circuit 15 is influenced so that it is closer to a frequency of the excitation oscillation 11 and therefore a possible resonance of the first LC Oscillator of the first measuring resonant circuit 15 with the second LC oscillator of the vibration generator 13 by the metallic component 2 more amplified than vaporized.
  • the presence of the metallic component 2 can bring about an increase in the amplitude values 17, 21 and thus the setting of the flip-flop element 81.
  • Figure 10 shows schematically a circuit diagram of an inductive sensor 1 a according to another embodiment, which also includes the detection of a position and / or
  • the sensor 1 a has a first sensor coil 3 and a further sensor coil 5, wherein the metallic
  • Component 2 for the o.g. Recognition e.g. at least one of the two sensor coils 3 or 5 is guided.
  • the inductive sensor 1 a of FIG. 10 has the first measuring resonant circuit 15 and a further (second) measuring resonant circuit 16. Both Meßschwing Vietnamesee 15, 16 are present in each case by an LC oscillator having the elements 3, 53 and 5, 53 'formed.
  • the measuring resonant circuits 15 and 16 are connected via a respective coupling impedance 55, 57 and 55 ', 57 with the exciter resonant circuit 59, 61 of the vibration generator 13, so that both Meßschwing Vietnamesee 15 and 16 together by the
  • a first measuring oscillation 7 is formed in the first measuring resonant circuit 15, and a secondary measuring oscillation 9 is formed in the second measuring resonant circuit 16.
  • the first measuring resonant circuit 15 generates a first output signal 33 which is dependent on the position and / or movement of the metallic component 2.
  • the second measuring resonant circuit 16 generates a second output signal 35
  • Output signals 33, 35 are fed to a differential amplifier 43, which inputs from it Difference signal 31 generated. Due to the difference formation, the difference signal 31 is fundamentally robust against interfering influences on the sensor coil 3 and the further sensor coil 5 of the second measuring resonant circuit 16.
  • Both sensor coils 3 and 5 may preferably be the same orientation and in particular be arranged in front of each other or next to each other.
  • a distance between the two sensor coils 3, 5 may in some embodiments preferably be selected such that the metallic component 2 may act only on one of the two measuring resonant circuits 15, 16 without significantly affecting the other.
  • the maximum value memory 27 and a downstream evaluation circuit 39 are constructed such that the
  • the maximum value memory 27 and the evaluation circuit 39 are time-controlled for this purpose, for example by means of the clock generator 63. As a result, electrical energy can be saved.
  • the maximum value memory 27 has a first partial memory 85, which is connected during the first time window 49 by means of an electrical switching element to the output of the differential amplifier 43, that is, the difference signal 31. Similarly, a second part of memory 87 during the second time window 51 is also connected by means of an electrical switching element to the output of the differential amplifier 43, that is, the difference signal 31.
  • the comparator 77 compares the memory outputs of the first partial memory 85 and the second partial memory 87, ie the respective one
  • the partial memory 85 and 87 can preferably be supplied by the clock 63 with electrical energy, so are in pauses of Takts 65 or in this predetermined measuring breaks substantially de-energized. This can further reduce power consumption.
  • Figure 12 shows in the representations A to D different courses of the
  • FIG. 12A the clock 65 is shown. It can be seen in FIG. 12B that during the cycle 65 no excitation oscillation 11 is present at the measuring resonant circuits 15 and 16. As soon as the clock 65 ends and the exciter resonant circuit is no longer energized, the decaying excitation oscillation 11 occurs. According to the representation of FIG. 12C, as a result of the excitation by means of the excitation oscillation 11, the difference signal 31 from the measuring oscillation 7 and a further measuring oscillation 9 are further
  • Measuring resonant circuit 16 e.g. shown at approach of the metallic component 2.
  • the approach of the metallic component 2 leads to a
  • the difference signal 31 has essentially a constant fundamental oscillation without an approximation of the metallic component 2. This may be due, for example, to an electromagnetic disturbance acting on the inductive sensor 1a. Basically, the disturbance can be reduced by forming the difference signal 31, but due to a
  • the difference signal 31 is in further embodiments in the first time window 49, which is symbolized in Figure 12 by means of two vertical lines compared to a course during the second time window 51, which is also symbolized in Figure 12 by means of two vertical lines considered.
  • the comparator 77 generates the set signal 79 only if a maximum value of an amplitude of the difference signal 31 of the second time window 51 exceeds a maximum value of the amplitude of the difference signal 31 of the first time window 49 by the difference threshold 37.
  • the first time window 49 corresponds in preferred embodiments, in particular the length of the clock 65, that is, a clock length TL, s. also Fig. 8.
  • Time window 51 comprises at least a part of the by coupling, in particular
  • the second time window 51 preferably connects directly to the first time window 49 and starts, for example. as soon as the clock 65 ends or the exciter oscillation 11 begins.
  • the first time window 49 for the first determination of the amplitude of the difference signal 31 may be in preferred embodiments in a period of energization of the inductive element 59 or agree with this.
  • the second time window 51 for the second determination of the amplitude of the difference signal 31 is in further preferred embodiments in a range of maximum amplitude, in particular highest resonance, the difference signal 31 and / or the measuring vibrations 15, 16, wherein the measurement takes place. If the first amplitude changes, for example, by a disturbance variable acting on the sensor coil 3 and / or 5, this is detected and, in preferred embodiments, matches the threshold value for the second amplitude, ie for the actual measurement for detecting the metallic component 2 on.
  • a whole or at least energy transfer from the vibration generator 13 to the or the resonant circuits 15 and / or 16 instead of the capacitor 57 and / or the resistor 55 partly via an inductive energy transmission path (not shown) make.
  • the coils 3 and / or 5 may optionally receive the energy directly.
  • the evaluation device 1200 (FIG. 4) is designed to have at least two maximum or minimum amplitude values
  • the evaluation device 1200 is configured to generate a maximum or minimum amplitude value of a first measurement oscillation 7 '(FIG. 9B) of a plurality of measurement oscillations 7', 7 ",... With a corresponding maximum or minimum amplitude value of at least one second measurement oscillation 7" to compare several measuring vibrations, preferably the second
  • Measuring oscillation to the first measuring oscillation follows, in particular directly (ie, without a further measuring oscillation between the first and second measuring oscillation takes place) following the first measuring oscillation.
  • FIG. 13 shows a simplified block diagram of an electronic device 1000c according to another embodiment.
  • the device 1000c has a
  • Function component 1300 which in the present case is a measuring device 1300, which is designed to measure layer thicknesses, wherein the
  • Measuring device 1300 is in particular designed to measure layer thicknesses of layers of paint and / or paint and / or rubber and / or plastic on steel and / or iron and / or cast iron, and / or layers of paint and / or paint and / or or rubber and / or plastic on non-magnetic base materials such as Aluminum, and / or copper and / or brass.
  • the device 1000c is designed as a mobile device, in particular a handheld device, and has a housing 1002 in which a control unit 1010 is provided for controlling an operation of the device 1000c and in particular of the measuring device 1300. Also arranged in the housing 1002 is an inductive sensor 1100 according to at least one of the above with reference to FIGS. 1 to 12
  • the inductive sensor 1100 may have the structure according to FIG. 4, wherein a realization in terms of circuitry of at least some of the components 1130, 1110, 1200 of the inductive sensor 1100 is, for example, similar or comparable to those with reference to FIGS. 6 to 9 and / or comparable to FIG the embodiments described with reference to FIGS. 10 to 12 can be realized.
  • the device 1000c is configured to be in
  • the housing 10002 has a substantially circular cylindrical basic shape, wherein the actuating element 1004c presently has a substantially hollow cylindrical basic shape and a first axial
  • End region 1002 a of the housing 1002 coaxially surrounds.
  • a compression spring is provided, which is indicated in the present case in Figure 13 only schematically by the double arrow 1005.
  • a corresponding stop for limiting the axial movement of the actuating element 1004c in a direction opposite thereto, ie to the right in FIG. 13, may optionally also be provided, but is not shown in FIG. 13 for reasons of clarity.
  • the device 1000c can be gripped by a user, and the actuating element 1004c can be moved out of its rest position shown in FIG. 13 against the spring force of the compression spring 1005 in the direction of the first axial end portion 1002a of the housing 1002, so in Figure 13 to the left, to be moved.
  • the actuating element 1004c approaches the first sensor coil 1112 of the inductive sensor 1100 arranged inside the housing 1002, in particular in the first axial end region 1102a, as a result of which the interaction between the actuating element 1004c or its metallic component (not shown in FIG FIG. 13) and the first sensor coil 1112 can be detected in a manner detectable by means of the inductive sensor 1100.
  • a movement information B1 characterizing the position and / or movement of the actuating element 1004c is formed and output, for example, directly to the control unit 1010. which then the measuring device 1300 to perform one or more
  • Layer thickness measurements activated, for example, from an energy-saving state into another operating state offset, the layer thickness measurements allows.
  • the inductive sensor 1100 is used to determine when the actuating element 1004c moves back into its rest position or when it is no longer positioned in the region of the first sensor coil 1112. In this case, in further embodiments, the
  • Control unit 1010 for example, the measuring device 1300 back into a
  • the device 1000c is configured to deactivate, at least temporarily, the vibration generator 1130 (FIG. 4), wherein, in particular, the device 1000c is designed to deactivate the vibration generator 1130 at least temporarily as a function of the motion information.
  • a signal 11, 7, in particular comprising a signal generated by the inductive sensor according to the embodiments
  • the housing 1002 is hermetically sealed at least in the first axial end region 1002a.
  • Embodiments are advantageously useful for providing a man-machine interface, for example, using the above-described actuator 1004, 1004a, 1004b, 1004c, wherein a metallic article or a metallic component or at least partially metallic
  • the principle according to the embodiments also in devices with partially or completely hermetically sealed (airtight) encapsulated
  • Housing 1002 be used because the with the measuring vibration. 7
  • the proposed principle is reliably usable.
  • no electrical, in particular galvanic connection between the actuating element and the inductive sensor is required.
  • the actuating element or a metallic component arranged thereon need not be magnetic, so that the proposed principle can be used. Rather, it is sufficient if the magnetic field of the sensor coil eddy currents in the actuator or at least in its metallic component are inducible, thus an electrical conductivity in the
  • Actuating element or at least its associated metallic component is given.
  • a non-metallic medium can also be detected with respect to its position and / or movement relative to the sensor coil by the proposed principle, as long as it is electrically conductive.
  • Hall sensors is not possible because of possibly existing magnetic particles. Also, applications that require haptic feedback, encapsulation, and / or extremely low power consumption, such as self-powered, battery-powered, and / or mobile devices.
  • Provision of devices 1000 with a very energy-efficient detection of a position and / or movement of at least one actuating element are conceivable, the position and / or movement of which can be determined by one or possibly also a plurality of inductive sensors of the type described.
  • detecting a movement is to be interpreted broadly, in particular can be understood as whether a distance between the actuator and the at least one sensor coil is static and / or increases and / or decreases, whether the actuator moves towards the coil and / or there is present and / or moved away from it and / or is not present there.
  • other evaluations are possible, for example by means of fixed or dynamically readjusted thresholds for a
  • the amplitude values are preferably determined as respective maximum amplitude values, that is to say between fading and decay of the respective measuring oscillation, for example when a signal maximum of the respective measuring oscillation occurs.

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Abstract

Elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Betätigungselement, wobei das Betätigungselement wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät einen induktiven Sensor zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements aufweist, wobei der induktive Sensor aufweist: einen eine Sensorspule aufweisenden ersten Messschwingkreis und einen Schwingungsgenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen.

Description

Titel: Elektronisches Gerät mit induktivem Sensor
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Betätigungselement.
Stand der Technik
Derartige Geräte sind bekannt und können beispielsweise in Form von
Handmessgeräten bereitgestellt werden, bei denen das Betätigungselement durch einen Benutzer des Geräts betätigbar, insbesondere bewegbar, ist. Die
Betätigungselemente bekannter Geräte wirken häufig direkt auf einen elektrischen Schaltkreis bzw. bilden einen Teil eines Schaltkreises, was einen komplexen Aufbau sowie eine Anfälligkeit gegenüber Verschmutzung bedingt. Daher ist insbesondere eine gute elektrische Kontaktgabe von durch das Betätigungselement betätigbaren elektrischen Kontaktelementen oft nicht über einen längeren Zeitraum sichergestellt.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die genannten Nachteile vermindert bzw. vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei dem Gerät der eingangs genannten Art durch die
Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorgeschlagen ist ein
elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse
bewegbaren Betätigungselement, wobei das Betätigungselement wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät einen induktiven Sensor zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements aufweist, wobei der induktive Sensor aufweist: einen eine Sensorspule aufweisenden ersten
Messschwingkreis, in dem eine erste Messschwingung erzeugbar ist, und einen
Schwingungsgenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, wobei das Gerät eine Auswerteeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisierende Bewegungsinformation in Abhängigkeit der ersten Messschwingung zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Vorsehung eines induktiven Sensors ermöglicht vorteilhaft einen zuverlässigen Betrieb des Geräts, und gleichzeitig ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau des induktiven Sensors eine besonders geringe elektrische Energieaufnahme für seinen Betrieb erforderlich. Mittels der Messschwingung kann eine Wechselwirkung der metallischen Komponente des Betätigungselements mit der Sensorspule ermittelt werden, und durch die Auswerteeinrichtung kann daraus eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements ermittelt werden. Die Erregerschwingung kann vorteilhaft sehr energieeffizient erzeugt werden und benötigt während eines Abklingens gar keine elektrische Energiezufuhr.
Die Messschwingung kann unter Beaufschlagung mit der Erregerschwingung erzeugt werden, bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen insbesondere durch eine Resonanz mit der Erregerschwingung, und benötigt daher auch keine gesonderte
Energiezufuhr. Untersuchungen der Anmelderin zufolge sind dadurch Stromverbräuche für den induktiven Sensor von etwa 200 nA (Nanoampere) bei einer Betriebsspannung von etwa 3 V (Volt) möglich.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Messschwingung einen aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Signalverlauf auf, der sehr leicht durch die Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann, beispielsweise immer zwischen dem Aufklingen und dem Abklingen, insbesondere wenn ein Signalmaximum der Hüllkurve der Messschwingung auftritt. Der aufklingende Signalverlauf ergibt sich z.B. dadurch, dass in Form der Erregerschwingung bereitgestellte Energie auf den ersten
Messschwingkreis übertragen wird, wodurch dieser zu der aufklingenden Schwingung anregbar ist, und der abklingende Signalverlauf ergibt sich z.B. dadurch, dass die Erregerschwingung selbst abklingt, wodurch - im Unterschied zu der aufklingenden Schwingung - weniger Energie je Zeit bzw. gar keine Energie mehr auf den ersten Messschwingkreis übertragen wird, und dieser somit auch ausschwingt.
Generell kann eine Schwingung des ersten Messschwingkreises beispielsweise durch eine sich zeitlich ändernde elektrische Spannung charakterisiert werden, die an der Sensorspule anliegt und/oder durch einen sich zeitlich ändernden elektrischen Strom, der durch die Sensorspule fließt. Bei manchen Ausführungsformen kann die
Auswerteeinrichtung beispielsweise die genannte elektrische Spannung und/oder den genannten elektrischen Strom auswerten, um Bewegungsinformationen zu ermitteln, die eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisieren.
Besonders vorteilhaft an den vorliegenden Ausführungsformen, die eine auf- und wieder abklingende Schwingung in dem Messschwingkreis zum Gegenstand haben, ist ferner, dass ein Signalmaximum (z.B. maximale Spannung) der auf- und wieder abklingenden Schwingung im Vergleich zu einer z.B. lediglich abklingenden Schwingung deutlich stärker von einer Wechselwirkung der Sensorspule mit dem Betätigungselement bzw. seiner wenigstens einen metallischen Komponente abhängt, wodurch sich eine größere Empfindlichkeit des vorgeschlagenen Messprinzips als bei konventionellen induktiven Verfahren ergibt, und wodurch ein präziseres und von Störungseinflüssen
unabhängigeres Erkennen der Position und/oder Bewegung des Betätigungselements ermöglicht ist.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Betätigungselement selbst beispielsweise nicht elektrisch leitfähig ausgebildet sein, jedoch wenigstens eine metallische bzw. elektrisch leitfähige Komponente aufweisen, deren elektrisch leitfähiges Material in Wechselwirkung mit der Messschwingung der ersten Sensorspule treten und somit ausgewertet werden kann. Bei weiteren Ausführungsformen kann das
Betätigungselement selbst auch zumindest teilweise bzw. bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet sein, und kann ggf. zusätzlich eine elektrisch leitfähige
Komponente aufweisen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen besteht eine durch die Auswerteeinrichtung auswertbare Wechselwirkung des Betätigungselements (bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente) mit der Sensorspule darin, dass ein durch die Messchwingung hervorgerufenes magnetisches Wechselfeld im Bereich der
Sensorspule Wirbelströme in dem Betätigungselement bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente induziert. Dies kann beispielsweise eine Dämpfung der ersten Messschwingung bewirken. Je nach Anordnung des Betätigungselements in Bezug auf die Sensorspule kann diese Wechselwirkung stärker oder schwächer ausfallen, was auswertbar ist. Insbesondere können dadurch sowohl eine Position des
Betätigungselements als auch Bewegungen des Betätigungselements erkannt werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass eine Annäherung des
Betätigungselements bzw. seiner metallischen Komponente an die Sensorspule bzw. Entfernung von der Sensorspule die Resonanzfrequenz des ersten
Messschwingkreises beeinflusst, so dass sich anstelle der vorstehend genannten Dämpfung auch eine Verstärkung der ersten Messschwingung bei Annäherung des Betätigungselements an die erste Sensorspule ergeben kann.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den mehreren Erregerschwingungen zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen entsprechende Mehrzahl von Messschwingungen ergibt.
Bei anderen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, den ersten
Messschwingkreis mit einer einzigen Erregerschwingung zu beaufschlagen, wodurch sich eine einzige Messschwingung ergibt. Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann die Auswertung einer einzigen Messschwingung ausreichen, um
Bewegungsinformationen für manche Anwendungsfälle hinreichend genau zu bestimmen. Demgegenüber kann bei anderen Ausführungsformen im Falle von mehreren Erregerschwingungen und mehreren Messschwingungen eine vergleichbare Auswertung beispielsweise wiederholt durchgeführt werden, wodurch sich in manchen Fällen die Genauigkeit steigern lässt und/oder Bewegungen besser erkennbar sind.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren Erregerschwingungen zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den periodisch erzeugten
Erregerschwingungen zu beaufschlagen. Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Flertz und etwa 800 Flertz, bevorzugt zwischen etwa 2 Flertz und etwa 100 Flertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Flertz und etwa 20 Flertz.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis so mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung eine aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung ist. Dadurch ergibt sich wie vorstehend bereits angesprochen eine besonders empfindliche Auswertung.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis, insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden
Messschwingung, in Resonanz mit der Erregerschwingung bringbar.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz, wobei die Sensorspule ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives Element des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule geschaltet ist. In diesem Fall ergibt sich in an sich bekannter Weise die erste Resonanzfrequenz, bei der es sich um die
Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators handelt, aus der Induktivität der Sensorspule und der Kapazität des kapazitiven Elements.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, die Erregerschwingung mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite
Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten
Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt. Besonders bevorzugt beträgt die zweite Frequenz zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent der ersten
Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators, weiter bevorzugt zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten Resonanzfrequenz.
Bei weiteren Ausführungsformen weist der Schwingungsgenerator einen zweiten LC- Oszillator auf und einen Taktgeber, der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal oder einem von dem ersten Taktsignal abgeleiteten Signal (beispielsweise mit einem verstärkten ersten Taktsignal) zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge aufweist.
Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die vorgebbare Taktlänge zwischen etwa 100
Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden, insbesondere zwischen etwa 500
Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine
Mikrosekunde. Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis, insbesondere zumindest zeitweise, induktiv mit dem Schwingungsgenerator gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis kapazitiv mit dem
Schwingungsgenerator gekoppelt, bevorzugt über ein Kopplungsglied, das aus einer elektrischen Serienschaltung von einem Kopplungswiderstand und einem
Kopplungskondensator besteht. Hierdurch kann die Kopplungsimpedanz präzise eingestellt werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte unterschiedlicher
Schwingungsperioden der (selben) Messschwingung miteinander zu vergleichen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung der mehreren Messschwingungen mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen
Amplitudenwert einer zweiten Messschwingung der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite Messschwingung auf die erste
Messschwingung folgt, insbesondere direkt (ohne, dass eine weitere Messschwingung zwischen der ersten und zweiten Messschwingung stattfindet) auf die erste
Messschwingung folgt.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen ersten Amplitudenwert der Messschwingung eines ersten Taktdurchgangs mit einem Amplitudenwert der Messschwingung eines zweiten Taktdurchgangs zu vergleichen, wobei das Vergleichen insbesondere eine Differenzbildung umfasst. Unter einem
Taktdurchgang kann der Ablauf eines Taktimpulses und der darauffolgenden Taktpause beziehungsweise eine Taktperiode verstanden werden.
Beispielsweise kann bei manchen Ausführungsformen anhand eines Überschreitens oder Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für die Differenz ermittelt werden, ob sich zwischen zwei Taktdurchgängen eine Position des Betätigungselements geändert hat oder nicht. Es können also z.B. Änderungen der Position erfasst werden. Je nach Auslegung kann bei manchen Ausführungsformen (nur) ein Entfernen, (nur) eine Annäherung des Betätigungselements oder beides erfasst werden. Beispielsweise führt bei bevorzugten Ausführungsformen ein Verbleiben des Betätigungselements in einer (selben) Position nicht zu einem Unter- oder Überschreiten des Schwellwerts. Bei weiteren Ausführungsformen ist wenigstens ein zweiter Messschwingkreis vorgesehen, der eine zweite Sensorspule aufweist, und in dem eine sekundäre
Messschwingung erzeugbar ist, wobei der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet ist, auch den zweiten Messschwingkreis zumindest zeitweise mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisierende
Bewegungsinformation in Abhängigkeit der ersten Messschwingung und der
sekundären Messschwingung zu ermitteln.
Bei weiteren Ausführungsformen weist die Auswerteeinrichtung einen Vergleicher auf, der dazu ausgebildet ist, einen Amplitudenwert der Messschwingung mit einem
Vorgabewert zu vergleichen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist eine Vorgabewerterzeugungseinrichtung
vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zu erzeugen, wobei die
Vorgabewerterzeugungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, den
Vorgabewert zumindest zeitweise a) als statischen Wert und/oder zumindest zeitweise b) in Abhängigkeit eines Amplitudenwerts der Messschwingung zu erzeugen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist ein Flipflopelement vorgesehen, dessen
Setzeingang mit einem Ausgang des Vergleichers verbunden oder verbindbar ist, und dessen Rücksetzeingang mit einem Taktsignal, insbesondere dem ersten Taktsignal, beaufschlagbar ist.
Bei weiteren Ausführungsformen ist ein Tiefpass vorgesehen, und ein Ausgang des
Flipflopelements ist mit einem Eingang des Tiefpasses verbunden. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet: periodisches Erzeugen von mehreren Erregerschwingungen, insbesondere abklingenden Erregerschwingungen, mittels des Schwingungsgenerators, und
Beaufschlagen des ersten Messschwingkreises mit den mehreren
Erregerschwingungen, wobei insbesondere der erste Messschwingkreis so mit den mehreren Erregerschwingungen beaufschlagbar ist, dass a) der erste
Messschwingkreis, vorzugsweise zumindest in etwa, in Resonanz mit einer jeweiligen Erregerschwingung versetzt wird und/oder b) die Messschwingung als aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung erhalten wird.
Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gerät wenigstens eine
Funktionskomponente auf, wobei das Gerät dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines Betriebszustands der wenigstens einen
Funktionskomponente in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation zu steuern.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die wenigstens eine Funktionskomponente eine Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die
Messeinrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die bzw. mittels der Messeinrichtung auszuführen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät dazu ausgebildet, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator in Abhängigkeit der Bewegungsinformation zumindest zeitweise zu deaktivieren. Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gehäuse eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf, wobei das Betätigungselement eine im wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen Endbereich des
Gehäuses koaxial umgibt.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Sensorspule innerhalb des Gehäuses und zumindest teilweise in dem ersten axialen Endbereich angeordnet.
Bei weiteren Ausführungsformen ist radial zwischen dem Gehäuse und dem
hohlzylindrischen Betätigungselement eine Druckfeder vorgesehen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gehäuse zumindest in dem ersten axialen Endbereich hermetisch dicht.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung eines elektronischen Geräts nach den Ausführungsformen zur Messung wenigstens einer physikalischen Größe, insbesondere einer Schichtdicke wenigstens einer Lackschicht.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß
einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß
einer weiteren Ausführungsform, Figur 3 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 4 schematisch ein Blockdiagramm eines induktiven Sensors gemäß
einer Ausführungsform, Figur 5A schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens
gemäß einer Ausführungsform,
Figur 5B schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens
gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 6 schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors gemäß einer Ausführungsform,
Figur 7A,
7B schematisch Signalverläufe einer Erregerschwingung sowie einer
Messschwingung zu einem ersten Taktdurchgang und einem zweiten
Taktdurchgang des in Figur 6 gezeigten induktiven Sensors, Figur 8A
bis 8F schematisch unterschiedliche Zeitverläufe verschiedener Signale des in
Figur 6 gezeigten induktiven Sensors in einem ersten Betriebszustand;
Figur 9A
bis 9F schematisch die in Figur 8A bis 8F gezeigten Signalverläufe jeweils in einem zweiten Betriebszustand,
Figur 10 schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 11 schematisch einen Maximalwertspeicher gemäß einer
Ausführungsform, Figur 12A
bis 12D schematisch Signalverläufe einer Erregerschwingung sowie eines
Differenzsignals in unterschiedlichen Zeitfenstern, und
Figur 13 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektronischen Geräts gemäß
einer weiteren Ausführungsform.
Figur 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Gerät 1000 weist ein Gehäuse 1002 und ein relativ zu dem Gehäuse 1002 bewegbares Betätigungselement 1004 auf. Vorliegend ist das Betätigungselement 1004 beispielsweise in etwa entlang einer Längsachse des
Gehäuses 1002 relativ zu dem Gehäuse 1002 hin- und herbewegbar, vergleiche den Doppelpfeil a1. Eine erste (in Fig. 1 rechte) axiale Endposition des Betätigungselements 1004 ist mit dem Bezugszeichen 1004 gekennzeichnet, und eine zweite (in Fig. 1 linke) axiale Endposition ist mit dem Bezugszeichen 1004“ bezeichnet. Das
Betätigungselement 1004 weist wenigstens eine metallische Komponente auf, in der insbesondere unter Beaufschlagung mit einem magnetischen Wechselfeld
Wirbelströme induzierbar sind. Bei manchen Ausführungsformen kann das
Betätigungselement 1004 vollständig aus Metall gebildet sein. Bei anderen
Ausführungsformen kann das Betätigungselement 1004 auch einen nichtmetallischen Grundkörper aufweisen und beispielsweise eine metallische Schicht, insbesondere eine Metallisierung einer Oberfläche des Grundkörpers. Alternativ oder ergänzend kann ein metallischer Körper an dem Grundkörper des Betätigungselements 1004 angeordnet sein. Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, das Betätigungselement nichtmetallisch, aber elektrisch leitfähig auszuführen. Bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen ist das Betätigungselement 1004 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise bewegbar an dem Gehäuse 1002 angebracht, z.B. lösbar verbindbar oder auch (zerstörungsfrei) unlösbar verbindbar mit diesem.
Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, das Betätigungselement 1004 nicht oder zumindest nicht ständig an dem Gehäuse 1002 anzubringen, sondern es als separates Bauteil vorzuhalten und bei Bedarf an das Gehäuse 1002 anzunähern, um die nachstehend beschriebene Auswertung zu ermöglichen.
Das Gerät 1000 weist ferner einen induktiven Sensor 1100 mit einer Sensorspule 1112 zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 auf, der - ebenso wie die Sensorspule 1112 - bevorzugt in einem Innenraum des Gehäuses 1002 angeordnet ist. Demgegenüber ist das Betätigungselement 1004 i.d.R. außerhalb des Gehäuses 1002 angeordnet, unabhängig davon, ob es an diesem angebracht ist oder nicht.
Figur 4 zeigt beispielhaft ein vereinfachtes Blockschaltbild des induktiven Sensors 1100. Der induktive Sensor 1100 weist auf: einen die Sensorspule 1112 (Fig. 1 ) aufweisenden ersten Messschwingkreis 1110, in dem eine erste Messschwingung MS erzeugbar ist, und einen Schwingungsgenerator 1130, der dazu ausgebildet ist, eine
Erregerschwingung ES zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten
Messschwingkreis 1110 mit der Erregerschwingung ES zu beaufschlagen.
Weiter weist das Gerät eine Auswerteeinrichtung 1200 auf, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 (Fig. 1 )
charakterisierende Bewegungsinformation Bl (Fig. 4) in Abhängigkeit der ersten
Messschwingung MS zu ermitteln. Die Funktionalität der Auswerteeinrichtung 1200 kann bei bevorzugten Ausführungsformen in dem induktiven Sensor 1100 integriert sein. Bei anderen Ausführungsformen ist auch denkbar, die Funktionalität der
Auswerteeinrichtung 1200 zumindest teilweise außerhalb des induktiven Sensors 1100 zu realisieren. Beispielsweise kann das Gerät 1000 (Fig. 1 ) bei manchen
Ausführungsformen über eine optionale Steuereinheit 1010 verfügen, die den Betrieb des Geräts 1000 und einer oder mehrerer ebenfalls optionaler Funktionseinheiten 1300, 1302 steuert. Bei diesen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 1010 dazu ausgebildet sein, wenigstens einen Teil der Funktionalität der Auswerteeinrichtung 1200 zu realisieren. Die ermittelten Bewegungsinformationen Bl können bei bevorzugten Ausführungsformen vorteilhaft zur Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000 und/oder wenigstens einer Komponente, beispielsweise der Funktionseinheit 1300 (Fig. 4), genutzt werden.
Figur 5A zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform. In einem ersten Schritt 100 erzeugt der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) eine Erregerschwingung ES. Bei der Erregerschwingung ES kann es sich beispielsweise um eine abklingende Schwingung handeln, wie sie schematisch in Figur 7A, vergleiche das Bezugszeichen 11 , angedeutet ist.
In Schritt 110 (Fig. 5A) beaufschlagt der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) den ersten Messschwingkreis 1110 so mit der Erregerschwingung ES, dass sich eine auf- und wiederabklingende erste Messschwingung 7, vgl. Fig. 7B, in dem ersten
Messschwingkreis 1110 ergibt. In Schritt 120 (Fig. 5A) ermittelt die Auswerteeinrichtung 1200 (Fig. 4) eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 (Fig. 1 ) charakterisierende Bewegungsinformation Bl in Abhängigkeit der ersten
Messschwingung MS.
Optional kann in Schritt 130 vorteilhaft z.B. ein Betrieb des Geräts 1000 bzw.
wenigstens einer seiner Funktionskomponenten 1300, 1302 in Abhängigkeit der
Bewegungsinformation Bl gesteuert werden. Beispielsweise ist denkbar, dass die Funktionskomponente 1300 dann aktiviert wird, wenn das Betätigungselement 1004 der Sensorspule 1112 angenähert wird, was dem erfindungsgemäßen Prinzip zufolge unter Verwendung des induktiven Sensors 1100 ermittelbar ist. Dies kann beispielsweise unter Steuerung durch die Steuereinheit 1010 erfolgen. Um eine besonders
energieeffiziente Konfiguration zu erzielen, kann die durch den induktiven Sensor 1100 gelieferte Bewegungsinformation Bl beispielsweise dazu verwendet werden, die
Steuereinheit 1010 aus einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem die Aktivierung der Komponente 1300 ausgeführt werden kann.
Generell kann die Erregerschwingung ES und/oder eine Messschwingung MS des ersten Messschwingkreises 1110 beispielsweise durch eine sich zeitlich ändernde elektrische Spannung und/oder durch einen sich zeitlich ändernden elektrischen Strom charakterisiert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinrichtung 1200 beispielsweise eine elektrische Spannung an der Sensorspule 1112 und/oder einen elektrischen Strom durch die Sensorspule 1112 auswerten, um die
Bewegungsinformationen Bl zu ermitteln.
Besonders vorteilhaft an den Ausführungsformen, die eine auf- und wieder abklingende Messschwingung 7 (Fig. 7B) in dem Messschwingkreis 1110 (Fig. 4) zum Gegenstand haben, ist, dass ein Signalmaximum (z.B. maximale Spannung) der auf- und wieder abklingenden Schwingung im Vergleich zu einer z.B. lediglich abklingenden
Schwingung deutlich stärker von einer Wechselwirkung der Sensorspule 1112 (Fig. 1 ) mit dem Betätigungselement 1004 bzw. seiner wenigstens einen metallischen
Komponente abhängt, wodurch sich eine größere Empfindlichkeit des vorgeschlagenen Messprinzips als bei konventionellen induktiven Verfahren ergibt, und wodurch ein präziseres Ermitteln der Bewegungsinformationen Bl ermöglicht ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen besteht eine durch die Auswerteeinrichtung 1200 auswertbare Wechselwirkung des Betätigungselements 1004 (Fig. 1 ) (bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente) mit der Sensorspule 1112 darin, dass ein durch die Messchwingung MS (Fig. 4) hervorgerufenes magnetisches
Wechselfeld im Bereich der Sensorspule 1112 (Fig. 1 ) Wirbelströme in dem
Betätigungselement 1004 bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen
Komponente induziert. Dies kann beispielsweise eine Dämpfung der ersten
Messschwingung bewirken. Je nach Anordnung des Betätigungselements 1004 in Bezug auf die Sensorspule 1112 kann diese Wechselwirkung stärker oder schwächer ausfallen, was durch die Auswerteeinrichtung 1200 auswertbar ist. Insbesondere können dadurch sowohl eine Position des Betätigungselements als auch Bewegungen des Betätigungselements erkannt werden. Beispielsweise ergibt sich bei manchen
Ausführungsformen eine vergleichsweise schwache Dämpfung der ersten
Messschwingung MS (Fig. 4) durch das Betätigungselement 1004 dann, wenn es in seiner in Fig. 1 rechten axialen Endposition, also entfernt von der Sensorspule 1112, angeordnet ist, und es ergibt sich eine vergleichsweise starke Dämpfung der ersten Messschwingung MS (Fig. 4) durch das Betätigungselement 1004 dann, wenn es in seiner in Fig. 1 linken axialen Endposition, also im Bereich der Sensorspule 1112, angeordnet ist, vgl. Bezugszeichen 1004“.
Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, dass eine Annäherung des
Betätigungselements 1004 bzw. seiner metallischen Komponente zu der Sensorspule 1112 bzw. Entfernung von der Sensorspule 1112 die Resonanzfrequenz des ersten Messschwingkreises 1110 beeinflusst, so dass sich anstelle der vorstehend genannten Dämpfung auch eine Verstärkung der ersten Messschwingung MS bei Annäherung des Betätigungselements 1004 an die erste Sensorspule 1112 ergeben kann.
Figur 2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000a gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der Konfiguration 1000 gemäß Figur 1 ist bei der Konfiguration 1000a gemäß Figur 2 das Betätigungselement 1004a drehbar um einen Drehpunkt DP in Bezug auf das Gehäuse 1002 angeordnet, sodass es beispielsweise zwischen wenigstens zwei verschiedenen Winkelpositionen 1004a, 1004a‘ im Sinne einer Drehung hin- und herbewegt werden kann, vergleiche den Doppelpfeil a2. Für die Ermittlung der Bewegungsinformation Bl gilt das vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 4, 5A Gesagte entsprechend.
Figur 3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000b gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Betätigungselement 1004b ist i.w.
hülsenförmig ausgebildet und koaxial um das Gehäuse 1002 des Geräts 1000b herum angeordnet sowie an diesem axial hin- und herbewegbar gelagert, vgl. den Doppelpfeil a3. Eine axiale Endposition des Betätigungselements 1004b im Bereich der
Sensorspule 1112 ist mit dem Bezugszeichen 1004b‘ angedeutet. Für die Ermittlung der Bewegungsinformation Bl gilt das vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 4, 5A Gesagte entsprechend .
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) dazu ausgebildet, mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen ES zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den mehreren Erregerschwingungen zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen entsprechende Mehrzahl von
Messschwingungen ergibt. Dies ermöglicht eine nichtverschwindende„Messrate“, also die wiederholte Ermittlung der Bewegungsinformationen Bl.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) dazu ausgebildet, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren
Erregerschwingungen ES zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis MS mit den periodisch erzeugten Erregerschwingungen zu beaufschlagen. Bei weiteren
Ausführungsformen beträgt die erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Hertz und etwa 800 Hertz, bevorzugt zwischen etwa 2 Hertz und etwa 100 Hertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Hertz und etwa 20 Hertz. Die erste Taktfrequenz kann beispielsweise die vorstehend genannte Messrate definieren, sofern z.B. je Messschwingung eine Bewegungsinformation Bl ermittelt wird. Die erste Taktfrequenz ist von der
Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators zu unterscheiden, die i.d.R. wesentlich größer ist als die erste Taktfrequenz. Beispielsweise enthält die in Fig. 7A gezeigte Erregerschwingung 11 eine Vielzahl von vollständigen (z.B. sinusförmigen)
Schwingungsperioden mit der Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators. Die in Fig. 7A gezeigte Gesamtheit dieser Vielzahl von Schwingungsperioden mit der
Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators wird vorliegend als„eine
Erregerschwingung“ ES, 11 bezeichnet (vergleichbares gilt für die Messschwingung 7 gemäß Fig. 7B). Demgegenüber gibt die erste Taktfrequenz an, wie oft je Zeiteinheit eine derartige Erregerschwingung ES, 11 erzeugt wird. Wenn die erste Taktfrequenz beispielsweise zu 10 Hertz gewählt wird, werden demnach innerhalb einer Sekunde insgesamt 10 Erregerschwingungen 11 des in Fig. 7A gezeigten Typs erzeugt.
Für handbetätigte Geräte kann beispielsweise eine Messrate von etwa 10 Hertz zweckmäßig sein, weil dann z.B. zehnmal je Sekunde eine entsprechende
Bewegungsinformation Bl ermittelbar ist, was für viele Anwendungsbereiche ein hinreichend schnelles Ansprechen z.B. für die Erkennung einer Positionsänderung des Betätigungselements 1004, 1004a, 1004b sicherstellt. Bei anderen Ausführungsformen ist auch denkbar, ein Gerät vorzusehen, das nicht bzw. nicht nur handbetätigbar bzw. durch eine Person betätigbar ist, sondern
beispielsweise innerhalb eines (teil-)automatisierten Systems wie z.B. eines Roboter aufweisenden Fertigungssystems nutzbar ist. Bei diesen Ausführungsformen kann der induktive Sensor 1100 beispielsweise auch zur Detektion der Position und/oder
Bewegung einer metallischen und/oder elektrisch leitfähigen Komponente dieses Systems verwendet werden, z.B. zur Ausbildung eines induktiven Näherungssensors.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis 1110 so mit der Erregerschwingung ES zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung MS eine aufklingende und
anschließend wieder abklingende Schwingung ist. Dadurch ergibt sich wie vorstehend bereits angesprochen eine besonders empfindliche Auswertung.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110, insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden
Messschwingung MS, in Resonanz mit der Erregerschwingung ES bringbar.
Figur 5B zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Schritt 150 repräsentiert ein periodisches Erzeugen von mehreren jeweils abklingenden Erregerschwingungen, beispielsweise mit einer Signalform 11 gemäß Figur 7A. Schritt 160 repräsentiert das Beaufschlagen des ersten
Messschwingkreises 1110 mit einer jeweiligen Erregerschwingung, wodurch sich entsprechende Messschwingungen ergeben, beispielsweise mit einer Signalform 7 gemäß Figur 7B. Obwohl die Schritte 150, 160 vorliegend aus Gründen der
Übersichtlichkeit als nacheinander ausgeführt beschrieben sind versteht es sich, dass die Erzeugung der mehreren Erregerschwingungen und das Beaufschlagen des Messchwingkreises mit den jeweiligen Erregerschwingungen derart abläuft, dass nach der Erzeugung einer jeweiligen Erregerschwingung hiermit zunächst der
Messschwingkreis beaufschlagt wird, um die entsprechende Messschwingung anzuregen, und dass erst danach die nächste Erregerschwingung erzeugt wird. In dem optionalen Schritt 170 aus Figur 5B ermittelt die Auswerteeinrichtung 1200 (Fig. 4) die Bewegungsinformation Bl in Abhängigkeit von einer oder mehreren der zuvor durch die Schritte 150, 160 erzeugten Messschwingungen. In dem weiteren optionalen Schritt 180 kann eine Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000 (Fig. 1 ) bzw.
wenigstens einer seiner Komponenten 1010, 1300, 1302 in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Bewegungsinformation Bl erfolgen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 (Fig. 4) ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz, wobei die Sensorspule 1112 (Fig. 1 ) ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives Element des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule 1112 geschaltet ist. In diesem Fall ergibt sich in an sich bekannter Weise die erste Resonanzfrequenz, bei der es sich um die Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators handelt, aus der Induktivität der Sensorspule 1112 und der Kapazität des kapazitiven Elements.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 dazu ausgebildet, die Erregerschwingung ES mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten
Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt, besonders bevorzugt zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent, weiter bevorzugt zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten Resonanzfrequenz. Dadurch kann eine bevorzugte auf- und wiederabklingende Signalform für die Messschwingung besonders effizient erhalten werden.
Bei weiteren Ausführungsformen weist der Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) einen zweiten LC-Oszillator auf und einen Taktgeber, der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal oder einem von dem ersten Taktsignal abgeleiteten Signal (beispielsweise mit einem verstärkten ersten Taktsignal) zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die vorgebbare Taktlänge zwischen etwa 100 Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden, insbesondere zwischen etwa 500 Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine Mikrosekunde.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 induktiv mit dem Schwingungsgenerator 1130 gekoppelt. Dies kann bei manchen Ausführungsformen beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein induktives Element des zweiten LC- Oszillators so ausgebildet und bezüglich der Sensorspule 1112 angeordnet ist, dass der von ihm erzeugte magnetische Fluss gemäß dem gewünschten Kopplungsgrad zumindest teilweise auch die Sensorspule 1112 durchsetzt. Beispielsweise können sowohl die Sensorspule 1112 als auch das induktive Element des zweiten LC- Oszillators hierzu als Zylinderspule ausgebildet sein.
Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, dass eine magnetische bzw.
induktive Kopplung zwischen dem Schwingungsgenerator 1130 und dem ersten
Messschwingkreis 1110 unerwünscht ist. In diesem Fall kann z.B. das induktive
Element des zweiten LC-Oszillators so ausgebildet sein, dass sich eine möglichst geringe Wechselwirkung seines Magnetfelds mit der Sensorspule 1112 ergibt.
Beispielsweise kann das induktive Element des zweiten LC-Oszillators in diesem Fall als Mikroinduktivität ausgebildet sein, z.B. in Form eines SMD-Bauelements.
Bei anderen Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 kapazitiv mit dem Schwingungsgenerator 1130 gekoppelt, z.B. über ein Kopplungsglied, das bevorzugt aus einer elektrischen Serienschaltung von einem Kopplungswiderstand und einem Kopplungskondensator besteht. Hierdurch kann die Kopplungsimpedanz präzise eingestellt werden.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Figur 6 eine mögliche schaltungstechnische Realisierung 1 des induktiven Sensors gemäß weiterer Ausführungsformen
beschrieben.
In einem ersten Bereich B1 des Schaltbilds ist ein Schwingungsgenerator 13
vorgesehen, der beispielsweise die Funktionalität des vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebenen Schwingungsgenerators 1130 aufweist. In einem zweiten Bereich B2 des Schaltbilds ist ein erster Messchwingkreis 15, beispielsweise vergleichbar zu dem vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebenen ersten Messchwingkreis 1110, vorgesehen, und in einem dritten Bereich B3 sind
Schaltungskomponenten vorgesehen, die beispielsweise die Funktionalität der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebenen Auswerteeinrichtung 1200 realisieren.
Der erste Messschwingkreis 15 gemäß Figur 6 weist eine Parallelschaltung aus einer Sensorspule 3, die beispielsweise der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Sensorspule 1112 entspricht, und einem Kondensator 53 auf, wodurch ein erster LC-Oszillator gebildet ist. Der Kondensator 53 definiert zusammen mit der Sensorspule 3 eine Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators bzw.
Messschwingkreises und kann daher auch als Resonanzkondensator bezeichnet werden. Im Bereich der Sensorspule 3 ist schematisch eine metallische (und/oder elektrisch leitfähige) Komponente 2 dargestellt, deren Position und/oder Bewegung unter Anwendung des Prinzips der Ausführungsformen ermittelbar ist. Die metallische Komponente 2 ist beispielsweise Bestandteil des Betätigungselements 1004, 1004a,
1004b gemäß der Fig. 1 , 2, 3 oder bildet dieses Betätigungselement.
Der erste Messschwingkreis 15 ist über eine Kopplungsimpedanz, vorliegend gebildet durch eine Serienschaltung aus einem Widerstand 55 und einem Kondensator 57 mit dem Schwingungsgenerator 13 kapazitiv (bzw. kapazitiv und resistiv) gekoppelt. Der Schwingungsgenerator 13 ist dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis 15, vorzugsweise periodisch, mit Erregerschwingungen 11 zu beaufschlagen, wodurch in dem ersten Messschwingkreis 15 jeweils entsprechende Messschwingungen 7 angeregt werden. Beispielsweise kann der erste Messschwingkreis 15 dazu über die Kopplungsimpedanz 55, 57 periodisch durch den Schwingungsgenerator 13 bestromt werden, wobei ein Kopplungsfaktor durch die Auswahl des Widerstandswerts des Widerstands 55 und/oder der Kapazität des Kondensators 57 präzise einstellbar ist. Der Schwingungsgenerator 13 weist zur Erzeugung der Erregerschwingung(en) 11 einen Erregerschwingkreis mit einem induktiven Element, insbesondere einer Spule, 59 sowie einem Kondensator 61 auf, die einen zweiten LC-Oszillator bilden. Der
Schwingungsgenerator 13 weist außerdem einen Taktgeber 63 auf. Mittels des
Taktgebers 63 ist ein erstes Taktsignal TS1 , in Fig. 6 auch angedeutet durch den Rechteckimpuls 65 („Takt“), erzeugbar. Der Takt 65 hat beispielsweise eine
Impulsdauer bzw. Taktlänge („duty cycle“) von einer Mikrosekunde (ps) bei einer ersten Taktfrequenz von 10 Hertz. Dies entspricht einer Periodendauer von 100 Millisekunden (ms), wobei die Taktlänge angibt, dass für insgesamt 1 Mikrosekunde das erste
Taktsignal TS1 einen Wert von z.B. logisch eins (oder einen sonstigen
nichtverschwindenden Amplitudenwert, der sich z.B. auch aus einem Wert der
Betriebsspannung V1 in Bezug auf das Massepotential GND von beispielsweise 3 Volt ergibt) aufweist, und für die restliche Periodendauer einen Wert von Null. Durch diesen vergleichsweise kleinen Tastgrad von 1 ps / 100 ms = 1 : 100000 ist ein besonders energieeffizienter Betrieb des Sensors 1 ermöglicht.
Der in Figur 6 gezeigte induktive Sensor 1 wird also mittels des ersten Taktsignals TS1 während der Taktlänge bestromt und ist in den Taktpausen im Wesentlichen stromlos. Besonders bevorzugt wird als Taktgenerator ein ultra-low power Takterzeugerbaustein verwendet, der eine Stromaufnahme von weniger als etwa 30 Nanoampere (nA) bei einer Betriebsspannung von 3 V aufweist. Dadurch kann ein sehr energieeffizienter induktiver Sensor bereitgestellt werden.
Bei weiteren Ausführungsformen können die Werte für die erste Taktfrequenz und/oder die Taktlänge an sich beliebig gewählt werden. Wenn zum Beispiel für einen
industriellen Annäherungssensor eine schnellstmögliche Erkennung der metallischen Komponente 2 an die Sensorspule 3 erforderlich ist, kann bevorzugt nach dem
Abklingen einer ersten Erregerschwingung 11 (Fig. 7A) unter einen vorgebbaren ersten Schwellwert, vorzugsweise etwa Null, sofort die Erzeugung der nächsten
Erregerschwindung 11 gestartet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform steuert das erste Taktsignal TS1 ein elektrisches Schaltelement 67, beispielsweise einen Feldeffekttransistor, das bzw. der vorliegend in Serie zu dem zweiten LC-Oszillator 59, 61 geschaltet ist.
Der Taktgeber 63 bzw. der gesamte Sensor 1 kann bei bevorzugten
Ausführungsformen von einer in Figur 6 nicht näher dargestellten elektrischen
Energiequelle mit der Betriebsspannung V1 versorgt werden, die beispielsweise mittels einer Batterie und/oder Solarzelle und/oder einer Vorrichtung zum Energy Harvesting (Aufnehmen von Energie aus der Umgebung und ggf. Umwandeln in elektrische Energie) bereitgestellt wird. Besonders bevorzugt kann der Sensor 1 auch eine elektrische Energieversorgung seines Zielsystems, vorliegend z.B. des Geräts 1000 (Fig. 1 ) mit nutzen, beispielsweise eine Batterie (nicht gezeigt), die auch die
Steuereinheit 1010 und/oder wenigstens eine Funktionseinheit 1300, 1302 mit elektrischer Energie versorgt.
Während einer Taktlänge des Taktes 65 ist das elektrische Schaltelement 67 eingeschaltet, z.B. eine Drain-Source Strecke des beispielhaft genannten
Feldeffekttransistors niederohmig, und in Folge dessen wird der zweite LC-Oszillator bzw. Erregerschwingkreis 59, 61 des Schwingungsgenerators 13 mit einer
Gleichspannung V1 beaufschlagt. Dadurch baut sich ein magnetisches Feld in der Spule 59 auf. Während den Taktpausen öffnet das elektrische Schaltelement 67 und der Erregerschwingkreis des Schwingungsgenerators 13 gerät in eine abklingende
Schwingung, die Erregerschwingung 11 , vgl. Fig. 7A. In den Taktpausen des Taktes 65 wird somit der erste Messschwingkreis 15 über die Kopplungsimpedanz 55, 57 mit der abklingenden Erregerschwingung 11 bestromt. Dadurch wird dieser zu einer ersten Messschwingung 7 angeregt, vgl. Fig. 7B, gerät bei bevorzugten Ausführungsformen insbesondere in Resonanz mit der Erregerschwingung 11 , wobei sich die erste
Messschwingung 7 bevorzugt als ansteigende und wieder abklingende
Messschwingung 7 ergibt. Die Messschwingung 7 ist über die Sensorspule 3 von der Position und/oder Bewegung der metallischen Komponente 2 abhängig, beispielsweise von einer Anwesenheit oder Abwesenheit der Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3 und/oder einer
Annäherung oder einem Entfernen der Komponente 2. Zum Erkennen der Position und/oder Bewegung der Komponente 2 bzw. zum Auswerten der ersten
Messschwingung 7 ist dem ersten Messschwingkreis 15 (Fig. 7) eine Schaltungsgruppe zugeordnet, die i.w. in dem dritten Bereich B3 gemäß Fig. 6 abgebildet ist.
Diese Schaltungsgruppe weist einen Maximalwertspeicher 27 auf sowie eine vorliegend beispielhaft als Spannungsteiler ausgebildete Vorgabewerterzeugungseinrichtung VG mit einem ersten Vorgabewiderstand 69 und einem zweiten Vorgabewiderstand 71. Der Maximalwertspeicher 27 speichert einen Maximalwert eines Amplitudenwerts 17 der ersten Messschwingung 7 und stellt ihn an seinem Ausgang als Speicherwert 25 bereit. Dem Maximalwertspeicher 27 ist ein Zeitverzögerungsglied 73 nachgeschaltet. Das Zeitverzögerungsglied 73 verzögert den an dem Ausgang des Maximalwertspeichers 27 anliegenden Speicherwert 25 vorzugsweise um eine Periodendauer PD (Fig. 8) des ersten Taktsignals TS1 , wodurch ein verzögerter Speicherwert 25‘ erhalten wird.
Alternativ erfolgt die Verzögerung mittels eines integrierenden Filters. In einer
Ausgestaltung weist das Zeitverzögerungsglied 73 einen Tiefpass auf.
Ein Vorgabeausgang 75 der Vorgabewerterzeugungseinrichtung VG sowie ein Ausgang des Zeitverzögerungsglieds 73 sind einem Vergleicher 77 vorgeschaltet. An dem
Vergleicher 77 liegt damit der verzögerte Speicherwert 25‘ (also der um einen Takt verzögerte erster maximale Amplitudenwert 17) eines ersten Taktdurchgangs sowie ein zweiter Amplitudenwert 21 eines um einen Takt späteren zweiten Taktdurchgangs an. Der verzögerte Speicherwert 25‘ wird mittels des Vergleichers 77 mit dem zweiten Amplitudenwert 21 verglichen. Außerdem wird mittels des Spannungsteilers VG der zweite Amplitudenwert 21 um eine entsprechende Schwelle 29 (Fig. 7B) reduziert, bevor dieser auf den Vergleicher 77 wirkt. Der Maximalwertspeicher 27, das Zeitverzögerungsglied 73 sowie der Vergleicher 77 können bei manchen Ausführungsformen ein Differenzierglied bilden, das die erste Messschwingung 7 über eine Periodendauer des Taktes 65 differenziert. Der
Vergleicher 77 erzeugt als Ausgangssignal ein Setzsignal 79, falls der Vorgabeausgang 75 größer ist als der verzögerte Speicherwert 25‘.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird also das beispielhaft mittels des Vergleichers 77, dem Zeitverzögerungsglied 73 sowie dem Maximalwertspeicher 27 gebildete
Differential über die Vorgabewiderstände 69 und 71 mit der Schwelle 29 verglichen, wobei der Vergleicher 77 dann das positive Setzsignal 79 erzeugt, wenn das Differential der ersten Messschwingung 7 die Schwelle 29 überschreitet. Dies kann bei manchen Ausführungsformen z.B. dann gegeben sein, wenn die metallische Komponente 2 von der Sensorspule 3 entfernt wird und somit keine bzw. nur noch eine geringere
Dämpfung des Signals in der Sensorspule 3 bewirkt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist dem Vergleicher 77 ein
Flipflopelement 81 nachgeschaltet, insbesondere ein Setzeingang 81a zum Setzen des Flipflopelements 81. Außerdem ist ein Rücksetzeingang 81 b des Flipflopelements 81 dem Taktgeber 63 nachgeschaltet. Dadurch wird bei jedem Takt 65, also dann, wenn der Schwingungsgenerator 13 bestromt wird, das Flipflopelement 81 zurückgesetzt. Dadurch ist sichergestellt, dass zum Taktdurchgang des Trennens des
Erregerschwingkreises 13 von der nicht näher dargestellten elektrischen Energiequelle (bei der fallenden Flanke des ersten Taktsignals TS1 bzw. des Takts 65), also dann, wenn die Erregerschwingung 11 beginnt, das Flipflopelement 81 zurückgesetzt ist. Falls mittels des Vergleichers 77, wie vorab beschrieben, das Entfernen und/oder die
Abwesenheit der metallischen Komponente 2 von der Sensorspule 3 erkannt wird und dieser das Setzsignal 79 erzeugt, wird das Flipflopelement 81 gesetzt.
Dem Flipflopelement 81 kann bei weiteren Ausführungsformen ein optionaler Tiefpass 83 nachgeschaltet sein, um Zeiten nach dem Rücksetzen des Flipflopelements 81 durch den Takt 65 und erneutem Setzen durch das Setzsignal 79 zu überbrücken. Ein nichtverschwindendes Ausgangssignal 83‘ des Tiefpasses 83 liegt also z.B. dann an, wenn das Entfernen der Komponente 2 erkannt worden ist. Dieses Ausgangssignal 83‘ kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zum Schalten und/oder Steuern wenigstens einer Komponente des Zielsystems für den induktiven Sensor 1 , z.B. eines Geräts 1000 gemäß Fig. 1 , genutzt werden. Beispielsweise kann das Ausgangssignal 83‘ der Steuereinheit 1010 des Geräts 1000 zugeführt werden, die es auswertet, beispielsweise um die Bewegungsinformationen Bl (Fig. 4) zu ermitteln und in
Abhängigkeit hiervon einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines
Betriebszustands beispielsweise der Funktionskomponente 1300 des Geräts 1000 zu steuern. Bei anderen Ausführungsformen kann das Ausgangssignal 83‘ direkt als Bewegungsinformation Bl genutzt werden.
Um eine besonders energieeffiziente Konfiguration zu erzielen kann bei weiteren Ausführungsformen das Ausgangssignal 83‘ beispielsweise dazu verwendet werden, die Steuereinheit 1010 (Fig. 1 ) des Geräts 1000 aus einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem z.B. die Aktivierung der Komponente 1300 ausgeführt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das
Ausgangssignal 83‘ so mit einem Eingang der Steuereinheit 1010, bei der es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller oder dergleichen handeln kann, verbunden wird, dass das Ausgangssignal 83‘ eine Unterbrechungsanforderung („Interrupt request“) auslöst, die den Mikrocontroller aus dem Energiesparzustand in einen aktiven Betriebszustand versetzt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann je nach Auslegung der
Schwellwerte und/oder von Resonanzfrequenzen des ersten Messschwingkreises 15 bzw. seines ersten LC-Oszillators und/oder des Schwingungsgenerators 13 bzw. seines zweiten LC-Oszillators z.B. die Annäherung oder das Entfernen der metallischen
Komponente 2 erkannt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der Maximalwertspeicher 27 (Fig. 6) ebenfalls dem Taktgeber 63 nachgeschaltet, so dass ein Betriebszustand des Maximalwertspeichers 27 in Abhängigkeit des ersten Taktsignals TS1 steuerbar ist. Beispielsweise wird bevorzugt in jedem einzelnen Takt 65 der Maximalwertspeicher 27 ganz oder zumindest teilweise um einen Wert reduziert. Alternativ ist es möglich, auf den Maximalwertspeicher 27, die Vorgabewiderstände 69 und 71 sowie das
Zeitverzögerungsglied 73 zu verzichten und stattdessen einen festen Schwellwert vorzusehen, also lediglich den fest vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert zu prüfen und abhängig davon zu schalten.
Bei weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass für einen Messvorgang
beispielsweise eine einzige Erregerschwingung 11 (Fig. 7A) erzeugt wird, die
dementsprechend eine einzige erste Messschwingung 7 bzw. MS1 (Fig. 7B) in dem ersten Messschwingkreis 15 bewirkt. Bei einer Kalibrierung des induktiven Sensors 1 , beispielsweise mittels vorangehenden Referenzmessungen, welche eine Anordnung der metallischen Komponente 2 in verschiedenen Positionen relativ zu der Sensorspule 3 und eine entsprechende Auswertung von beispielsweise wenigstens einem
Amplitudenwert der ersten Messschwingung je Position zum Gegenstand haben, kann vorteilhaft bereits unter Auswertung einer einzigen Messschwingung eine
Bewegungsinformation Bl ermittelt werden, die eine Position der metallischen
Komponente 2 relativ zu der Sensorspule 3 beschreibt. Bei diesen Ausführungsformen ist also ein Vergleich mehrerer, beispielsweise direkt aufeinanderfolgender,
Messschwingungen des ersten Messschwingkreises entbehrlich. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen jedoch werden wie vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben mehrere Messschwingungen durch entsprechende
Erregerschwingungen angeregt und die Bewegungsinformation(en) in Abhängigkeit der mehreren Messschwingungen ermittelt.
Figur 7 zeigt unterschiedliche Signalverläufe der Erregerschwingung 11 sowie der ersten Messschwingung 7. In einer Darstellung A (Fig. 7A) der Figur 7 ist deutlich das Abklingen der Erregerschwingung 11 zu erkennen, das nach dem Trennen des
Erregerschwingkreises 59, 61 (Fig. 6) von der elektrischen Energieversorgung V1 , GND auftritt. In einer Darstellung B (Fig. 7B) der Figur 7 sind im Vergleich jeweils zwei Signalverläufe MS1 , MS2 von Messschwingungen 7 infolge der Bestromung des ersten
Messschwingkreises 15 (Fig. 6) mittels der in Fig. 7A gezeigten Erregerschwingung 11 aufgetragen. Mittels einer durchgezogenen Linie MS1 ist eine erste Messschwingung eines ersten Taktdurchgangs dargestellt (angeregt durch eine Beaufschlagung mit einer ersten Erregerschwingung 11 gemäß Fig. 7A), die den ersten Amplitudenwert 17 aufweist, der in Figur 7 mittels einer waagrechten Linie symbolisiert ist. Mittels einer gepunkteten Linie ist eine weitere der Messschwingungen 7 (angeregt durch eine Beaufschlagung mit einer zweiten Erregerschwingung 11 gemäß Fig. 7A) dargestellt, die zu einem zweiten Taktdurchgang den zweiten Amplitudenwert 21 aufweist, der in Figur 7B ebenfalls mittels einer waagrechten Linie symbolisiert ist. Die Amplitudenwerte 17 und 21 sind jeweils Maximalwerte der pro Taktdurchgang jeweils aufklingenden und wieder abklingenden Messschwingungen MS1 , MS2.
Die in Figur 7B gepunktet dargestellte Situation MS2 ergibt sich z.B. bei einem
Entfernen der metallischen Komponente 2 (Fig. 6) von der Sensorspule 3, die dadurch weniger bedämpft wird. Es ist zu erkennen, dass deshalb in einem zweiten
Taktdurchgang der zweite Amplitudenwert 21 höher liegt als der erste Amplitudenwert 17 des ersten Taktdurchgangs. Sofern der zweite Amplitudenwert 21 die mittels der in Figur 6 dargestellten Widerstände 69 und 71 und/oder der zumindest teilweisen
Reduzierung des Speicherwerts 25 vorgegebene Schwelle 29 (Fig. 7B) überschreitet, generiert der Vergleicher 77 das Setzsignal 79 zum Setzen des Flipflopelementes 81.
Figur 8 zeigt unterschiedliche Signalverläufe A bis F verschiedener Signale des in Figur 6 beispielhaft dargestellten induktiven Sensors 1 bei Anwesenheit der metallischen Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3. Figur 9 zeigt die in Figur 8 gezeigten Signalverläufe, jedoch bei dem Entfernen der metallischen Komponente 2 von der
Sensorspule 3 und dem Wiederannähern der metallischen Komponente 2 an die Sensorspule 3. In einer Darstellung A der Figuren 8 und 9 sind jeweils insgesamt vier Perioden des ersten Taktsignals TS1 (Fig. 6) bzw. des Taktes 65 dargestellt. Eine Periodendauer ist in Fig. 8A mit dem Bezugszeichen PD und eine Taktlänge mit dem Bezugszeichen TL bezeichnet. Das Verhältnis zwischen der Taktlänge TL und dazwischenliegenden Pausen P (entsprechend der Periodendauer PD abzüglich der Taktlänge TL) bzw. der Periodendauer PD ist für ein stromsparendes System gemäß bevorzugten
Ausführungsformen vorzugsweise sehr klein gewählt, s.o., beispielsweise mit Werten von etwa 1 :10000 und kleiner, vorzugsweise etwa 1 :100000, und es ist in Fig. 8, 9 der Übersichtlichkeit halber nicht maßstabsgetreu dargestellt. In einer Darstellung B der Figuren 8 und 9 ist, jeweils schematisiert, das Ansteigen und Wiederabklingen der Messschwingung 7 dargestellt. In einer Darstellung C der Figuren 8 und 9 ist das an dem Ausgang des Vergleichers 77 bereitgestellte und jeweils an dem Setzeingang 81 a des Flipflopelementes 81 anliegende Setzsignal 79 dargestellt. In einer Darstellung D der Figuren 8 und 9 ist jeweils ein an dem Rücksetzeingang 81 b des Flipflopelementes 81 anliegendes Signal dargestellt, das mit dem ersten Taktsignal TS1 bzw. dem Takt 65 übereinstimmt. In einer Darstellung E der Figuren 8 und 9 ist jeweils der
Speicherzustand (Ausgangssignal) des Flipflopelementes 81 dargestellt. In einer Darstellung F der Figuren 8 und 9 ist jeweils ein zeitlicher Verlauf eines
Ausgangssignals des Zeitverzögerungsglieds 73 dargestellt, also der zeitlich verzögerte Speicherwert 25‘, der dem Vergleicher 77 zugeführt wird.
Wie in Figur 8D zu erkennen, wird das Flipflopelement 81 pro erfolgtem Takt 65 zurückgesetzt und weist durchgängig gemäß der Darstellung der Figur 8E den zurückgesetzten Speicherzustand auf. Wie in Figur 8B zu erkennen, beginnt nach jedem Ende (fallende Flanke) des jeweiligen Taktes 65 eine der Messschwingungen 7, die aufgrund der Anwesenheit der metallischen Komponente 2 jeweils identische maximale Amplitudenwerte aufweisen, was in Figur 8B mittels einer gestrichelten horizontalen Linie 2T symbolisiert ist. Diese maximalen Amplitudenwerte 2T
entsprechen vorzugsweise dem jeweiligen ersten und zweiten Amplitudenwert 17, 21 , vgl. auch Fig. 7B. Da die Messschwingung 7 aufklingt und dann wieder abklingt, tritt der jeweils maximale Amplitudenwert erst nach einer gewissen Anzahl von
Schwingungsperioden der betreffenden Messschwingung auf, insbesondere direkt bei dem Übergang von dem Aufklingen in das Abklingen. Das Maximum der jeweils auftretenden Amplituden lässt sich dem Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen zufolge wenig aufwändig ermitteln beziehungsweise speichern und ist bereits während der aufklingenden Schwingungen durch die Position bzw. Bewegung der metallischen Komponente 2 beeinflusst. Da sich bei manchen Ausführungsformen die Beeinflussung über der Zeit aufaddiert und bei einem zeitlich verzögert auftretenden Signalmaximum gemessen wird, können eine Empfindlichkeit sowie Qualität der Messung gegenüber konventionellen Ansätzen (z.B. alleinige Betrachtung einer abklingenden Schwingung) weiter verbessert werden.
In der Darstellung F der Figur 8 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Zeitverzögerungsglieds 73, der zeitlich verzögerte Speicherwert 25‘, eingeschwungen konstant dargestellt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die metallische
Komponente 2 über eine die Zeitverzögerung des Zeitverzögerungsglieds 73
übersteigende Zeitspanne keine Bewegung relativ zu der Sensorspule 3 (Fig. 6) ausführt.
Im Vergleich dazu ist in Figur 9 zu erkennen, dass eine Amplitude der in Figur 9B gezeigten zweiten Messschwingung 7‘ kurzzeitig die Schwelle 29 überschreitet, beispielsweise aufgrund einer Bewegung der metallischen Komponente 2 relativ zu der Sensorspule 3 (Fig. 6). Dies bewirkt gemäß der Darstellung C der Figur 9 ein
nichtverschwindendes Ausgangssignal, nämlich das Setzsignal 79, an dem Ausgang des Vergleichers 77 und damit auch an dem Setzeingang 81 a des Flipflopelementes 81. Wie in der Darstellung E der Figur 9 zu erkennen, wird dadurch das Flipflopelement 81 gesetzt. Das Flipflopelement 81 bleibt bis zum nächsten Takt 65, der ein Rücksetzen bewirkt, gesetzt.
Nach einem dritten in Figur 9 dargestellten Takt ergibt sich eine erneute Erhöhung der Amplitude der dritten Messschwingung 7“, die im Vergleich zu der in Figur 9B dargestellten zweiten Messschwingung 7‘ die Schwelle 29 noch weiter überschreitet. Es wird erneut das Setzsignal 79 erzeugt, wodurch für eine weitere Periode des Taktes 65 das Flipflopelement 81 gesetzt ist. Nach einem vierten der Takte 65 ist die metallische Komponente 2 wieder an die Sensorspule 3 (Fig. 6) angenähert. Es ist zu erkennen, dass infolgedessen die Schwelle 29 durch die vierte Messschwingung 7‘“ nicht überschritten ist und daher das Flipflopelement 81 zurückgesetzt bleibt. Außerdem ist zu erkennen, dass der zeitlich verzögerte Speicherwert 25‘ langsam wieder abfällt.
Bei weiteren Ausführungsformen sind grundsätzlich auch andere Methoden der
Signalauswertung möglich, beispielsweise unter Verwendung von fest vorgegebenen oder dynamisch nachgeregelten Schwellen.
Wie in den Figuren 8 und 9 zu erkennen, wird bei der beschriebenen Ausführungsform eine Messschwingung 7‘ bzw. der erste Amplitudenwert 17 zu einem ersten
Taktdurchgang 19 mit einer nachfolgenden Messschwingung 7“ bzw. einem zweiten Amplitudenwert 21 eines zweiten Taktdurchgangs 23 miteinander verglichen. Dies erfolgt bevorzugt zyklisch pro Taktdurchgang einmal, wobei insbesondere jeweils der Amplitudenwert eines aktuellen Taktdurchgangs mit dem entsprechenden
Amplitudenwert (vorzugsweise jeweils der maximale oder minimale Amplitudenwert) des diesem vorangegangenen Taktdurchgangs verglichen wird.
Die Anwesenheit der metallischen Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3 (Fig. 6) verursacht bei manchen Ausführungsformen eine Dämpfung der Messschwingung 7 in der Sensorspule 3, insbesondere aufgrund von durch die Messschwingung 7 bzw. das zu ihr gehörige magnetische Wechselfeld in der Komponente 2 induzierten
Wirbelströmen, und verhindert dadurch wie in Figur 8C dargestellt ein Setzen des Flipflopelements 81.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die metallische Komponente
2 eine Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators bzw. des ersten
Messschwingkreises 15 so beeinflusst, dass diese näher an einer Frequenz der Erregerschwingung 11 liegt und deshalb eine mögliche Resonanz des ersten LC- Oszillators des ersten Messschwingkreises 15 mit dem zweiten LC-Oszillator des Schwingungsgenerators 13 durch die metallische Komponente 2 mehr verstärkt als bedampft wird. Dadurch kann die Anwesenheit der metallischen Komponente 2 eine Erhöhung der Amplitudenwerte 17, 21 und damit das Setzen des Flipflopelements 81 bewirken.
Figur 10 zeigt schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors 1 a gemäß einer weiteren Ausführungsform, der ebenfalls die Erkennung einer Position und/oder
Bewegung einer metallischen Komponente 2 ermöglicht. Der Sensor 1 a weist eine erste Sensorspule 3 sowie eine weitere Sensorspule 5 auf, wobei die metallische
Komponente 2 für die o.g. Erkennung z.B. an wenigstens eine der zwei Sensorspulen 3 oder 5 geführt wird.
Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 6 dargestellten induktiven Sensor 1 eingegangen und im Übrigen auf Figur 6 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zur Darstellung der Figur 6 weist der induktive Sensor 1 a der Figur 10 den ersten Messschwingkreis 15 sowie einen weiteren (zweiten) Messschwingkreis 16 auf. Beide Messschwingkreise 15, 16 sind vorliegend jeweils durch einen LC-Oszillator aufweisend die Elemente 3, 53 bzw. 5, 53‘ gebildet. Die Messschwingkreise 15 und 16 sind über eine jeweilige Kopplungsimpedanz 55, 57 bzw. 55‘, 57 mit dem Erregerschwingkreis 59, 61 des Schwingungsgenerators 13 verbunden, so dass beide Messschwingkreise 15 und 16 gemeinsam durch den
Schwingungsgenerator 13 mit einer entsprechenden Erregerschwingung 11
beaufschlagbar sind. Dementsprechend bildet sich in dem ersten Messschwingkreis 15 eine erste Messschwingung 7 und in dem zweiten Messschwingkreis 16 eine sekundäre Messschwingung 9 aus.
Der erste Messschwingkreis 15 erzeugt ein von der Position und/oder Bewegung der metallischen Komponente 2 abhängiges erstes Ausgangssignal 33. Analog dazu erzeugt der zweite Messschwingkreis 16 ein zweites Ausgangssignal 35. Beide
Ausgangssignale 33, 35 werden einem Differenzverstärker 43 zugeführt, der daraus ein Differenzsignal 31 generiert. Aufgrund der Differenzbildung ist das Differenzsignal 31 grundsätzlich robust gegen auf die Sensorspule 3 sowie die weitere Sensorspule 5 des zweiten Messschwingkreises 16 wirkende Störeinflüsse.
Beide Sensorspulen 3 und 5 können bevorzugt gleich orientiert und insbesondere voreinander oder nebeneinander angeordnet sein. Ein Abstand zwischen den beiden Sensorspulen 3, 5 kann bei manchen Ausführungsformen vorzugsweise so gewählt sein, dass die metallische Komponente 2 gegebenenfalls nur auf einen der beiden Messschwingkreise 15, 16 wirkt ohne den anderen wesentlich zu beeinflussen.
Da die Sensorspulen 3 und 5 bauartbedingt zumindest einen geringen Abstand aufweisen, können Störeinflüsse bei manchen Ausführungsformen jedoch zu einem geringfügig veränderten Differenzsignal 31 führen. Um diesen Effekt ebenfalls zu eliminieren, sind bei manchen Ausführungsformen der Maximalwertspeicher 27 und eine diesem nachgeschaltete Auswerteschaltung 39 so aufgebaut, dass das
Differenzsignal 31 in einem ersten Zeitfenster 49, das in Figur 12 dargestellt ist, mit dem Differenzsignal 31 in einem zweiten Zeitfenster 51 , das ebenfalls in Figur 12 dargestellt ist, verglichen wird. Der Maximalwertspeicher 27 sowie die Auswerteschaltung 39 sind dazu beispielsweise mittels des Taktgebers 63 zeitgesteuert. Dadurch kann elektrische Energie eingespart werden.
Die genaue Funktion sowie mögliche Ausgestaltungen des in Figur 10 dargestellten Maximalwertspeichers 27 werden im Folgenden anhand der Figur 11 näher erläutert. Der Maximalwertspeicher 27 weist einen ersten Teilspeicher 85 auf, der während des ersten Zeitfensters 49 mittels eines elektrischen Schaltelementes auf den Ausgang des Differenzverstärkers 43, also das Differenzsignal 31 geschaltet ist. Analog dazu ist ein zweiter Teilspeicher 87 während des zweiten Zeitfensters 51 ebenfalls mittels eines elektrischen Schaltelementes auf den Ausgang des Differenzverstärkers 43, also das Differenzsignal 31 geschaltet. Der Vergleicher 77 vergleicht die Speicherausgänge des ersten Teilspeichers 85 und des zweiten Teilspeichers 87, also das jeweilige
Differenzsignal 31 des ersten Zeitfensters 49 und des zweiten Zeitfensters 51 miteinander. Falls eine in Figur 11 lediglich mittels des Bezugszeichens 37 angedeutete Differenzschwelle überschritten ist, erzeugt der Vergleicher 77 das Setzsignal 79 zum Setzen des Flipflopelements 81. Die Teilspeicher 85 und 87 können bevorzugt durch den Taktgeber 63 mit elektrischer Energie versorgt werden, sind also in Pausen des Takts 65 beziehungsweise in dadurch vorgegebenen Messpausen im Wesentlichen stromlos. Dadurch kann der Stromverbrauch weiter gesenkt werden.
Figur 12 zeigt in den Darstellungen A bis D unterschiedliche Verläufe des
Differenzsignals 31 des in den Figuren 10 und 11 dargestellten induktiven Sensors 1 a.
In Figur 12A ist der Takt 65 dargestellt. In Figur 12B ist zu erkennen, dass während des Taktes 65 keine Erregerschwingung 11 an den Messschwingkreisen 15 und 16 liegt. Sobald der Takt 65 endet und damit der Erregerschwingkreis nicht mehr bestromt ist, tritt die abklingende Erregerschwingung 11 auf. Gemäß der Darstellung der Figur 12C ist in Folge der Erregung mittels der Erregerschwingung 11 das Differenzsignal 31 aus der Messschwingung 7 und einer weiteren Messschwingung 9 des weiteren
Messschwingkreises 16 z.B. bei Annäherung der metallischen Komponente 2 dargestellt. Die Annäherung der metallischen Komponente 2 führt zu einer
Verstimmung zumindest eines der Messschwingkreise 15 und/oder 16 und dadurch zu einem ansteigenden und wieder abklingenden Differenzsignal 31 , wie im Verlauf Figur 12C dargestellt ist.
In Figur 12D ist zu erkennen, dass das Differenzsignal 31 ohne eine Annäherung der metallischen Komponente 2 im Wesentlichen eine gleichbleibende Grundschwingung aufweist. Diese kann beispielsweise von einer elektromagnetischen Störung, die auf den induktiven Sensor 1a einwirkt, herrühren. Grundsätzlich kann die Störung durch das Bilden des Differenzsignals 31 reduziert werden, jedoch aufgrund eines
gegebenenfalls unterschiedlichen Abstandes der Sensorspulen 3 und 5 gegenüber einer Störsignalquelle nicht gänzlich. Um dieses verbleibende Störsignal zu eliminieren, wird das Differenzsignal 31 bei weiteren Ausführungsformen in dem ersten Zeitfenster 49, das in Figur 12 mittels zwei senkrechen Linien symbolisiert ist im Vergleich zu einem Verlauf während des zweiten Zeitfensters 51 , das in Figur 12 ebenfalls mittels zwei senkrechten Linien symbolisiert ist, betrachtet. Wie in Figur 12C zu erkennen ist, erzeugt der Vergleicher 77 lediglich dann das Setzsignal 79 falls ein Maximalwert einer Amplitude des Differenzsignals 31 des zweiten Zeitfensters 51 einen Maximalwert der Amplitude des Differenzsignals 31 des ersten Zeitfensters 49 um die Differenzschwelle 37 überschreitet.
Das erste Zeitfenster 49 entspricht bei bevorzugten Ausführungsformen insbesondere der Länge des Taktes 65, also einer Taktlänge TL, s. auch Fig. 8. Das zweite
Zeitfenster 51 umfasst zumindest einen Teil der durch Kopplung, insbesondere
Resonanz, mit der Erregerschwingung 11 in den Messschwingkreisen 15, 16 erzeugten Messschwingungen 7 und 9 und dem daraus gebildeten Differenzsignal 31. Das zweite Zeitfenster 51 schließt sich vorzugsweise direkt an das erste Zeitfenster 49 an und beginnt z.B. sobald der Takt 65 endet bzw. die Erregerschwingung 11 beginnt.
Das erste Zeitfenster 49 zur ersten Ermittlung der Amplitude des Differenzsignals 31 kann bei bevorzugten Ausführungsformen in einem Zeitraum der Bestromung des induktiven Elements 59 liegen oder mit diesem übereinstimmen. Das zweite Zeitfenster 51 zur zweiten Ermittlung der Amplitude des Differenzsignals 31 liegt bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich einer maximalen Amplitude, insbesondere höchsten Resonanzschwingung, des Differenzsignals 31 und/oder der Messschwingungen 15, 16, wobei die Messung stattfindet. Verändert sich die erste Amplitude, zum Beispiel durch eine auf die Sensorspule 3 und/oder 5 einwirkende Störgröße, so wird diese erfasst und passt bei bevorzugten Ausführungsformen den Schwellwert für die zweite Amplitude, also für die eigentliche Messung zum Erkennen der metallischen Komponente 2, entsprechend an.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist es möglich, eine Energieübertragung von dem Schwingungsgenerator 13 auf den bzw. die Messschwingkreise 15 und/oder 16 anstatt über den Kondensator 57 und/oder den Widerstand 55 ganz oder zumindest teilweise über eine induktive Energieübertragungsstrecke (nicht gezeigt) vorzunehmen. Die Spulen 3 und/oder 5 können gegebenenfalls die Energie direkt empfangen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung 1200 (Fig. 4) dazu ausgebildet, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte
unterschiedlicher Schwingungsperioden der (selben) Messschwingung 7 (Fig. 7B) miteinander zu vergleichen. Dadurch kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Anklingens und/oder Abklingens der Messschwingung 7 ermittelt werden, aus der die Bewegungsinformation Bl ableitbar ist.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung 1200 dazu ausgebildet, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung 7‘ (Fig. 9B) von mehreren Messschwingungen 7‘, 7“, .. mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen Amplitudenwert wenigstens einer zweiten Messschwingung 7“ der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite
Messschwingung auf die erste Messschwingung folgt, insbesondere direkt (also ohne, dass eine weitere Messschwingung zwischen der ersten und zweiten Messschwingung stattfindet) auf die erste Messschwingung folgt.
Figur 13 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektronischen Geräts 1000c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Gerät 1000c weist eine
Funktionskomponente 1300 auf, bei der es sich vorliegend um eine Messeinrichtung 1300 handelt, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die
Messeinrichtung 1300 insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
Das Gerät 1000c ist als mobiles Gerät, insbesondere Handgerät, ausgebildet und weist ein Gehäuse 1002 auf, in dem eine Steuereinheit 1010 zur Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000c und insbesondere der Messeinrichtung 1300 vorgesehen ist. Ebenfalls in dem Gehäuse 1002 angeordnet ist ein induktiver Sensor 1100 gemäß wenigstens einer der vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12
beschriebenen Ausführungsformen oder einer Kombination hieraus. Beispielsweise kann der induktive Sensor 1100 den Aufbau gemäß Fig. 4 aufweisen, wobei eine schaltungstechnische Realisierung zumindest mancher der Komponenten 1130, 1110, 1200 des induktiven Sensors 1100 beispielsweise ähnlich oder vergleichbar zu den unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 9 und/oder vergleichbar zu den unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen realisierbar ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Gerät 1000c dazu ausgebildet, in
Abhängigkeit von mittels des Sensors 1100 ermittelter Bewegungsinformation(en) Bl, die eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004c charakterisieren, wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die Messeinrichtung 1300 auszuführen bzw. zu starten.
Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gehäuse 10002 eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf, wobei das Betätigungselement 1004c vorliegend eine im wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen
Endbereich 1002a des Gehäuses 1002 koaxial umgibt. Radial zwischen dem Gehäuse 1002 und dem hohlzylindrischen Betätigungselement 1004c ist eine Druckfeder vorgesehen, die vorliegend in Figur 13 nur schematisch durch den Doppelpfeil 1005 angedeutet ist. Des Weiteren ist an dem Gehäuse 1002 ein Anschlag 1002b
vorgesehen, der eine axiale Bewegung des Betätigungselements 1004c in Figur 13 nach links begrenzt. Ein entsprechender Anschlag für eine Begrenzung der axialen Bewegung des Betätigungselements 1004c in eine hierzu entgegengesetzte Richtung, also in Figur 13 nach rechts, kann optional auch vorgesehen sein, ist in Figur 13 aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt.
Zur Benutzung der Messeinrichtung 1300 kann das Gerät 1000c von einem Benutzer ergriffen werden, und das Betätigungselement 1004c kann aus seiner in Fig. 13 gezeigten Ruhelage heraus gegen die Federkraft der Druckfeder 1005 in Richtung des ersten axialen Endbereich 1002a des Gehäuses 1002, also in Figur 13 nach links, bewegt werden. Dadurch nähert sich das Betätigungselement 1004c der innerhalb des Gehäuses 1002, insbesondere in dem ersten axialen Endbereich 1102a, angeordneten ersten Sensorspule 1112 des induktiven Sensors 1100 an, wodurch sich die vorstehend bereits mehrfach beschriebene Wechselwirkung zwischen dem Betätigungselement 1004c bzw. seiner metallischen Komponente (nicht in Figur 13 gezeigt) und der ersten Sensorspule 1112 in mittels des induktiven Sensors 1100 erfassbarer Weise verändert. Mittels der Auswerteeinrichtung 1200 (Fig. 4), die vorliegend beispielsweise in den induktiven Sensor 1100 integriert ist, wird eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004c charakterisierende Bewegungsinformation Bl (Fig. 4) gebildet und beispielsweise direkt an die Steuereinheit 1010 ausgegeben, welche daraufhin die Messeinrichtung 1300 zur Ausführung ein oder mehrerer
Schichtdickenmessungen aktiviert, beispielsweise aus einem Energiesparzustand in einen anderen Betriebszustand versetzt, der Schichtdickenmessungen ermöglicht. Bei weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass mithilfe des induktiven Sensors 1100 ermittelt wird, wann sich das Betätigungselement 1004c wieder in seine Ruhelage zurückbewegt bzw. wann es nicht mehr im Bereich der ersten Sensorspule 1112 positioniert ist. In diesem Fall kann bei weiteren Ausführungsformen die
Steuereinheit 1010 beispielsweise die Messeinrichtung 1300 wieder in einen
Energiesparzustand versetzen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät 1000c dazu ausgebildet, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator 1130 (Fig. 4) zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät 1000c dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator 1130 in Abhängigkeit der Bewegungsinformation zumindest zeitweise zu deaktivieren. Dies kann bei solchen Ausführungsformen zweckmäßig sein, bei denen ein von dem induktiven Sensor gemäß den Ausführungsformen erzeugtes Signal 11 , 7, insbesondere umfassend ein
magnetisches Wechselfeld, sich ggf. störend auf den Betrieb der Messeinrichtung 1300 auswirken kann. Aufgrund des bei manchen Ausführungsformen bevorzugt geringen Tastgrades des ersten Taktsignals TS1 und den damit einhergehenden vergleichsweise langen
Taktpausen ist es bei weiteren Ausführungsformen auch möglich, den Messbetrieb der Messeinrichtung 1300 so mit dem Betrieb des induktiven Sensors 1100 zu
synchronisieren, dass Schichtdickenmessungen durch die Messeinrichtung 1300 innerhalb der Taktpausen des ersten Taktsignals TS1 ausgeführt werden, insbesondere während solcher Phasen der Taktpause(n), während denen eine Erregerschwingung 11 und vorzugsweise auch eine hierdurch erzeugte Messschwingung 7 wieder unter einen vorgebbaren Schwellwert abgeklungen sind. Dadurch ergibt sich ein i.w. durch den induktiven Sensor 1100 unbeeinflusster Betrieb der Messeinrichtung 1300.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gehäuse 1002 zumindest in dem ersten axialen Endbereich 1002a hermetisch dicht.
Die induktiven Sensoren 1100, 1 , 1a gemäß den vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen sind vorteilhaft zur Bereitstellung einer Mensch-Maschine- Schnittstelle nutzbar, beispielsweise unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Betätigungselements 1004, 1004a, 1004b, 1004c, wobei ein metallischer Gegenstand bzw. eine metallische Komponente bzw. ein zumindest teilweise metallisch
ausgebildetes Betätigungselement relativ zu dem induktiven Sensor bzw. wenigstens der ersten Sensorspule bewegbar (Translation und/oder Rotation bzw. Mischformen hieraus möglich) angeordnet ist.
Besonders bevorzugt kann das Prinzip gemäß den Ausführungsformen auch bei Geräten mit teilweise oder vollständig hermetisch dicht (luftdicht) gekapselten
Gehäusen 1002 verwendet werden, weil die mit der Messschwingung 7
zusammenhängenden magnetischen Wechselfelder die Gehäusewand i.d.R.
hinreichend gut durchdringen können, damit das vorgeschlagene Prinzip zuverlässig nutzbar ist. Insbesondere ist auch keinerlei elektrische, insbesondere galvanische Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem induktiven Sensor erforderlich. Des Weiteren muss das Betätigungselement bzw. eine daran angeordnete metallische Komponente nicht magnetisch sein, damit das vorgeschlagene Prinzip nutzbar ist. Vielmehr reicht es aus, wenn durch das magnetische Wechselfeld der Sensorspule Wirbelströme in dem Betätigungselement bzw. wenigstens in seiner metallischen Komponente induzierbar sind, mithin eine elektrische Leitfähigkeit bei dem
Betätigungselement bzw. wenigstens der ihm zugeordneten metallischen Komponente gegeben ist. Prinzipiell kann durch das vorgeschlagene Prinzip somit auch ein nichtmetallisches Medium hinsichtlich seiner Position und/oder Bewegung relativ zu der Sensorspule erfasst werden, solange es elektrisch leitfähig ist.
Weitere Einsatzgebiete für das Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen sind Geräte mit Schaltern oder anderen Betätigungselementen für explosionsgeschützte Räume, Tauchsportanwendungen, und insbesondere alle weiteren Gebiete, wo ein Betätigen, insbesondere Schalten und/oder Bedienen z.B. mittels Magnet und
Hallsensoren wegen möglicherweise vorhandener magnetischer Partikel nicht möglich ist. Außerdem Anwendungen, bei denen eine Bedienung mit haptischer Rückmeldung, eine Kapselung und/oder ein extrem geringer Stromverbrauch gewünscht sind, beispielsweise energieautarke, batteriebetriebene und/oder mobile Geräte.
Das Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft die
Bereitstellung von Geräten 1000 mit einer sehr energieeffizienten Erkennung einer Position und/oder Bewegung wenigstens eines Betätigungselements. Ferner sind bei weiteren Ausführungsformen auch mehrere Betätigungselemente an einem (selben) Gerät vorstellbar, deren Position und/oder Bewegung durch einen oder ggf. auch mehrere induktive Sensoren des beschriebenen Typs ermittelbar ist.
Weiter vorteilhaft kann alternativ oder ergänzend zu einer„binären“ Erfassung von Positionen („Betätigungselement ist im Bereich der Sensorspule“ /„Betätigungselement ist nicht im Bereich der Sensorspule“) bzw. Bewegungszuständen (Bewegung des Betätigungselements zu der Sensorspule hin / von der Sensorspule weg) auch eine Positionsbestimmung mit feinerer Ortsauflösung erfolgen. Hierfür können beispielsweise mehrere Schwellwerte für das vorstehend z.B. unter Bezugnahme auf Fig. 7B beschriebene Prinzip vorgesehen werden, deren Überschreitung z.B. mittels mehrerer Vergleicher 77 auswertbar ist.
Der Begriff Erkennen einer Bewegung ist weit auszulegen, insbesondere kann darunter verstanden werden, ob eine Distanz zwischen dem Betätigungselement und der mindestens einen Sensorspule statisch ist und/oder sich vergrößert und/oder sich verkleinert, ob das Betätigungselement an die Spule hinbewegt und/oder dort anwesend ist und/oder von dieser wegbewegt wird und/oder dort nicht anwesend ist. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Auswertungen möglich, beispielsweise mittels fest vorgegebenen oder dynamisch nachgeregelten Schwellen für einen
Absolutwert der Amplitude. Die Amplitudenwerte werden bevorzugt als jeweils maximale Amplitudenwerte ermittelt, also zwischen Aufklingen und Abklingen der jeweiligen Messschwingung, beispielsweise wenn ein Signalmaximum der jeweiligen Messschwingung auftritt.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) mit einem Gehäuse (1002) und einem relativ zu dem Gehäuse (1002) bewegbaren Betätigungselement (1004;
1004a; 1004b; 1004c), wobei das Betätigungselement (1004; 1004a; 1004b; 1004c) wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) einen induktiven Sensor (1100; 1 ; 1 a) zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c) aufweist, wobei der induktive Sensor (1100; 1 ; 1 a) aufweist: einen eine Sensorspule
(1112) aufweisenden ersten Messschwingkreis (1110; 15), in dem eine erste Messschwingung (MS; 7) erzeugbar ist, und einen Schwingungsgenerator (1130; 13), der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung (ES; 11 ) zu erzeugen (100) und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit der
Erregerschwingung (ES; 11 ) zu beaufschlagen (110), wobei das Gerät (1000;
1000a; 1000b; 1000c) eine Auswerteeinrichtung (1200) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c) charakterisierende Bewegungsinformation (Bl) in Abhängigkeit der ersten Messschwingung (MS; 7) zu ermitteln (120).
2. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 1 , wobei der
Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, mehrere zeitlich
aufeinanderfolgende Erregerschwingungen (ES; 11 ) zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit den mehreren Erregerschwingungen (ES; 11 ) zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen (ES; 11 ) entsprechende Mehrzahl von
Messschwingungen (MS; 7) ergibt.
3. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 2, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren Erregerschwingungen (ES; 11 ) zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit den periodisch erzeugten
Erregerschwingungen (ES; 11 ) zu beaufschlagen.
4. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 3, wobei die
erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Hertz und etwa 800 Hertz beträgt, bevorzugt zwischen etwa 2 Hertz und etwa 100 Hertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Hertz und etwa 20 Hertz.
5. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der
vorstehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, den ersten Messschwingkreis (1110; 15) so mit der
Erregerschwingung (ES; 11 ) zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung
(MS; 7) eine aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung ist.
6. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der
vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (MS; 15),
insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Messschwingung (MS; 7), in Resonanz mit der Erregerschwingung (ES; 11 ) bringbar ist.
7. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der
vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15) ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz ist, wobei die Sensorspule (1112; 3) ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives
Element (53) des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule (1112; 3) geschaltet ist.
8. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 7, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, die Erregerschwingung (ES; 11 ) mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
9. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 8, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
10. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 9, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten
Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
11. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) einen zweiten LC- Oszillator (59, 61 ) aufweist und einen Taktgeber (63), der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal (TS1 ) oder einem von dem ersten Taktsignal (TS1 ) abgeleiteten Signal zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge (TL) aufweist.
12. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 11 , wobei die vorgebbare Taktlänge (TL) zwischen etwa 100 Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden beträgt, insbesondere zwischen etwa 500 Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine Mikrosekunde.
13. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15),
insbesondere zumindest zeitweise, induktiv mit dem Schwingungsgenerator (1130; 13) gekoppelt ist.
14. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15) kapazitiv mit dem Schwingungsgenerator (1130; 13) gekoppelt ist.
15. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte unterschiedlicher Schwingungsperioden der Messschwingung (MS; 7) miteinander zu vergleichen.
16. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung (MS1 ; 7‘) der mehreren Messschwingungen (MS; 7) mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer zweiten Messschwingung (MS2; 7“) der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite Messschwingung (MS2, 7“) auf die erste Messschwingung (MS1 ; 7‘) folgt, insbesondere direkt auf die erste Messschwingung (MS1 ; 7‘) folgt.
17. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, einen ersten Amplitudenwert (17) der Messschwingung (7; MS1 ) eines ersten Taktdurchgangs (19) mit einem Amplitudenwert (21 ) der Messschwingung (7; MS2) eines zweiten Taktdurchgangs (23) zu vergleichen, wobei das Vergleichen insbesondere eine Differenzbildung umfasst.
18. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein zweiter Messschwingkreis (16) vorgesehen ist, der eine zweite Sensorspule (5) aufweist, und in dem eine sekundäre Messschwingung erzeugbar ist, und wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, auch den zweiten Messschwingkreis (16) zumindest zeitweise mit der Erregerschwingung (11 ) zu beaufschlagen, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, die die Position und/oder
Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c)
charakterisierende Bewegungsinformation (Bl) in Abhängigkeit der ersten
Messschwingung (7) und der sekundären Messschwingung zu ermitteln.
19. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) einen Vergleicher (77) aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Amplitudenwert (21 ) der
Messschwingung (7; MS1 , MS2) mit einem Vorgabewert zu vergleichen.
20. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 19, wobei eine Vorgabewerterzeugungseinrichtung (VG) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zu erzeugen, wobei die Vorgabewerterzeugungseinrichtung (VG) insbesondere dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zumindest zeitweise a) als statischen Wert und/oder zumindest zeitweise b) in Abhängigkeit eines
Amplitudenwerts der Messschwingung (MS; MS1 , MS22; 7) zu erzeugen.
21. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei ein Flipflopelement (81 ) vorgesehen ist, dessen
Setzeingang (81 a) mit einem Ausgang des Vergleichers (77) verbunden oder verbindbar ist, und dessen Rücksetzeingang (81 b) mit einem Taktsignal,
insbesondere dem ersten Taktsignal (TS1 ), beaufschlagbar ist.
22. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 21 , wobei ein Tiefpass (83) vorgesehen ist, und wobei ein Ausgang des Flipflopelements (81 ) mit einem Eingang des Tiefpasses (83) verbunden ist.
23. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: periodisches Erzeugen (150) von mehreren Erregerschwingungen (ES; 11 ), insbesondere abklingenden
Erregerschwingungen (ES; 11 ), mittels des Schwingungsgenerators (1130; 13), und Beaufschlagen (160) des ersten Messschwingkreises (1110; 15) mit den mehreren Erregerschwingungen (11 ), wobei insbesondere der erste Messschwingkreis (1110; 15) so mit den mehreren Erregerschwingungen (ES; 11 ) beaufschlagbar ist, dass a) der erste Messschwingkreis (1110; 15), vorzugsweise zumindest in etwa, in
Resonanz mit einer jeweiligen Erregerschwingung (ES; 11 ) versetzt wird und/oder b) die Messschwingung (MS; MS1 , MS2; 7) als aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung erhalten wird.
24. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c)
wenigstens eine Funktionskomponente (1300, 1302) aufweist, und wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines Betriebszustands der wenigstens einen Funktionskomponente (1300, 1302) in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation (Bl) zu steuern.
25. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 24, wobei die wenigstens eine Funktionskomponente (1300) eine Messeinrichtung (1300) ist, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die Messeinrichtung (1300) insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder
Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
26. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 25, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der
Bewegungsinformation (Bl) wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die Messeinrichtung (1300) auszuführen.
27. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator (1130; 13) zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator (1130; 13) in Abhängigkeit der
Bewegungsinformation (Bl) zumindest zeitweise zu deaktivieren.
28. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (1002) eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform aufweist, und wobei das Betätigungselement (1004c) eine im Wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen Endbereich (1002a) des Gehäuses (1002) koaxial umgibt.
29. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 28, wobei die Sensorspule (1112) innerhalb des Gehäuses (1002) und zumindest teilweise in dem ersten axialen Endbereich (1002a) angeordnet ist.
30. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei radial zwischen dem Gehäuse (1002) und dem hohlzylindrischen Betätigungselement (1004c) eine Druckfeder (1005) vorgesehen ist.
31. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei das Gehäuse (1002) zumindest in dem ersten axialen Endbereich (1002a) hermetisch dicht ist.
32. Verwendung eines elektronischen Geräts (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach
wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zur Messung wenigstens einer physikalischen Größe, insbesondere einer Schichtdicke wenigstens einer
Lackschicht.
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