WO1991000985A1 - Berührungslose sensorklemme - Google Patents

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WO1991000985A1
WO1991000985A1 PCT/DE1990/000505 DE9000505W WO9100985A1 WO 1991000985 A1 WO1991000985 A1 WO 1991000985A1 DE 9000505 W DE9000505 W DE 9000505W WO 9100985 A1 WO9100985 A1 WO 9100985A1
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Definitions

  • the invention mentioned here relates to a sensor with an integrated transponder for the contactless transmission of measured values over a certain distance to a stationary measuring and test system (sensor receiver (2)).
  • a stationary measuring and test system sensor receiver (2)
  • contactless or contactless measurement using electronics of physical quantities (33) temperature, pressure, mechanical tension, torque etc. is of increasing interest today. Since the sensor can be mounted stationary at the measuring point and no electrodes are required to tap the measured value, e.g. B. an absolutely error-free temperature measurement is possible. Heat dissipation or settling of the temperature sensor are meaningless.
  • the sensor and transponder form an integrated unit, which eliminates the annoying sensor wiring and thus eliminates EMC interference.
  • connection terminals can be dispensed with. Since the necessary electronic circuitry can be made extremely small with the aid of microelectronics, the size is
  • Today's telemetry systems for rotating measuring waves generally operate on a radio or light transmission basis. They are characterized by high energy consumption values in the transmitter, which necessitates an additional supply by batteries or an energy transmission by means of a transformer and furthermore requires considerable assembly work for the electronics and cabling.
  • the production goods which for example run through a heat profile in the furnace, are equipped with a transponder temperature sensor (1).
  • the stationary sensor receiver (2) evaluates the temperature directly on the production goods during the process and feeds the measured values to the furnace control.
  • the temperature can also be set exactly by means of a control.
  • a similar application is of interest for the microwave oven to optimize the cooking process. In the case of coating processes, due to increasing quality requirements, the insitular layer thickness measurement using the method shown here is of enormous importance.
  • the object of the invention is to record physical quantities (33) (measured values or measurement signals) using an electrical circuit without contact, maintenance-free, user-friendly, safely and without additional energy for the transponder sensor (1) at the measuring point.
  • transponder sensor (1) and sensor receiver (2) is present and the sensor receiver (2) via the magnetic field (11) without contact with the transponder sensor (1) from the magnetic
  • Transponder sensor (1) according to the invention with the signal conditioning circuit (3), which consists of sensor signal amplifier 28 (14), modulator (15) and pulse edge generator (16).
  • the essential idea of the present invention be ⁇ rests in the fact that the power supply of the sensor 2 with integrated transponder (transponder sensor (1), up 3 due to its extremely low power consumption, through the by mass 4-magnetic field (11), which is generated by the sensor receiver (2), and this 5 identical magnetic field (11) depends on the physical quantity (33), which is converted into the sensor 7 signal (8) by means of the sensor (6), is attenuates from the transponder sensor (1) be ⁇ what catcher (2) in turn has a sensor-signal-dependent remind ⁇ 8 to the transmitting coil oscillating circuit (30) in the Sensoremp- 9 result. the sensor signal dependent Bedämp- 0 evaporation or phase shift is detected.
  • the coupling between the secondary coil and primary coil z. B. a short _ on the secondary coil, depending on the coupling factor, is transformed into an input resistance change on the primary side. This usually requires a current or voltage change on the 5 primary side. It can be used with known 6 transformer data to determine the secondary load resistance.
  • the coupling factor 7 is extremely small due to the distance between the transponder sensor (1) 8 and the sensor receiver (2) and is dependent on
  • REPLACEMENT LEAF 1 the distance between transponder sensor (1) and sensor
  • Resistor (4) as changeable series resistor in series with
  • the charging condenser secures 13 vallen high-resistance series resistance
  • the contactless sensor terminal is shown in FIG. 2.
  • 11 integrable microsensors with extremely low energy consumption values are particularly suitable.
  • Semiconductor sensors on the chip surface of the electronic microcircuit for the transponder function are particularly advantageous. can be integrated. The sensor thus becomes a transponder sensor (1) without significantly increasing the size of the Ge
  • the 17 element can be put together.
  • the sensor signal (8) emitted is generally of an analog nature.
  • the signal conditioning circuit (3) is composed of the sensor signal amplifier (14), the modulator (15) and the pulse edge generator (16) (FIG. 5).
  • the sensor output signals (8) are extremely small and therefore unsuitable for direct feeding to the modulator (15). For this reason, the sensor signals (8) are raised to a suitable amplitude with the sensor signal amplifier (14).
  • the downstream modulator (15) converts the amplified sensor signal (17) into the binary sensor signal (9).
  • modulation methods are known today from communications technology. In principle, any modulation method can be used.
  • the use of pulse code demodulation, frequency modulation and pulse width / pulse duration modulation is particularly advantageous (claims 10, 11, 12). They guarantee a particularly geometry-invariant, interference-free and reliable transmission of both static and dynamic sensor signals (8).
  • the sensor receiver (2) is from the transmitter coil resonant circuit
  • the coil in the transmitter coil oscillating circuit (30) is designed according to the criteria of optimum range and field geometry. In the case of radially symmetrical applications with one direction of action, the use of a cylindrical coil with half a ferrite shell core is particularly advantageous.
  • the resonant circuit is tuned to resonance with the RF transmission frequency in order to maximize currents in the resonant circuit and max. Gain distance between transponder sensor (1) and sensor receiver (2).
  • the transmitter coil resonant circuit (30) is constructed by the RF transmitter (20) according to the aspects known from communications technology. In the case of an embodiment according to claim 6, the transmitter coil resonant circuit (30) is coupled to the HF transmitter (20) with high resistance. This makes it particularly easy to detect the sensor signal damping with the voltage signal damping (25) connected thereby. This can e.g. with the envelope demodulation in the AM demodulator known from communications technology
  • a change in damping on the transmitter coil resonant circuit (30) also results in a change in the power consumption of the RF transmitter (20).
  • the sensor signal-dependent power flow can be determined by means of a power or current meter (29).
  • the resulting binary signal (26) is fed to the demodulator (22) in accordance with FIG. 6.
  • the sensor signal-dependent signal can be determined by means of a phase discriminator (32), to which the RF transmission signal (24) and the voltage signal (25) are fed.
  • a phase discriminator 32
  • This type of evaluation is based on the mode of operation that, when the transmission coil resonant circuit (30) is coupled with a high impedance, there is a phase shift between the RF transmission signal (24) and the voltage signal (25) dependent on the sensor signal.
  • the resulting binary signal (26) is fed to the demodulator (22) in accordance with FIG. 7. With the help of the demodulator (22), the binary signal (26) is converted into the signal (23), which corresponds to the normalized sensor signal (8) or the physical variable (33).
  • the sensor signal (8) is amplified with the aid of the contactless sensor terminal to a value that permits direct processing of the signal (23) by means of a transient recorder, tape, etc.
  • the demodulator (22) is matched to the respective modulator version in the transponder sensor (1).
  • the demodulator (22) carries out the inverse operation for the performed modulation.
  • the demodulator of the pulse code modem modulator is executed.

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Abstract

Zur Vereinfachung von rückwirkungsfreien und kontaklosen Erfassen von statischen und dynamischen physikalischen Größen (Temperatur, Kraft, mech./elektr. Spannung, Torsion an Wellen, Strahlung, etc.) wird der Sensor mit einem Transponder ausgestattet, dessen Versorgungsenergie aus einem magnetischen Feld, welches von einem Sender im Sensorempfänger erzeugt wird, gewonnen wird und die Meßgröße mittels Rückwirkung auf den Sender dem Sensorempfänger übermittelt wird.

Description

Berührungslose Sensorklemme
Systeme zum übermitteln von Identifikationscodes auf elek¬ tromagnetischem Wege über Distanzen bis zu 1 m Reichweite ohne Batterieversorgung im Identifaktionstransponder sind bereits heute in berührungslosen Identifikatiuonssystemen in der Sicherheitstechnik im Einsatz. Realisierung derartiger Systeme war erst mit dem Vorhandensein von Technologien wie CMOS zur Erstellung von elektronischen Schaltkreisen mit ex- trem niedrigen Energieverbrauchswerten möglich geworden. Die Besonderheit liegt in der Tatsache, daß sich der Identifika- tionstransponder aus der Feldenergie im Raum, trotz der er- heblichen Begrenzung der Energiedichte durch postalische und medizinische Grenzen, mit Energie versorgt und somit auch eine Versorgung des Identifikationstransponders durch Batte¬ rien oder andere Energieguellen entfällt und damit absolut verschleiß- und wartungsfreier Betrieb möglich ist. Die not- wendige Energiedichte im Raum wird durch einen HF-Sender er¬ zeugt.
Die hier genannte Erfindung betrifft einen Sensorr mit inte- griertem Transponder zur berührungslosen Übertragung von Meßwerten über eine gewisse Distanz auf ein stationäres Meß- und Testsystem (Sensorempfänger (2)). Insbesonders ist die berührungslose bzw. kontaktlose Messung unter Einsatz von Elektronik der physikalischen Größen (33) Temperatur, Druck, mechanische Spannung, Drehmoment etc. heute von zunehmendem Interesse. Da der Sensor stationär am Meßpunkt montiert wer- den kann und keine Elektroden zum Abgreifen des Meßwertes notwendig sind, ist z. B. eine absolut fehlerfreie Tempera¬ turmessung möglich. Wärmeableitung oder Einschwingen des Temperatursensors sind bedeutungslos. Sensor und Transponder bilden eine integrierte Einheit womit die lästige Sensorver- kabelung entfällt und damit EMV-Störeinflüsse entfallen.
Weiterhin kann auf die Anschlußklemmen verzichtet werden. Da mit Hilfe der Mikroelektroni•k di•e notwendige elektronische Schaltung äußerst klein gestaltet werden kann, wird die Grö-
ERSATZB ATT ße des Transpondersensors nur von der Sensorfläche bestimmt. Die heutigen Telemetriesystem für rotierende Meßwellen ar¬ beiten in der Regel auf Funk- oder Lichtübertragungsbasis. Sie zeichnen sich durch hohe Energieverbrauchswerte im Sen- der aus, was eine zusätzliche Versorgung durch Batterien oder eine Energieübertragung mittels Trafo erzwingt und wei¬ terhin erhebliche Montageaufwendungen für die Elektronik und Verkabelung bedingt. Die genannte Erfindung erlaubt z. B. nach Anbringung des Transponders (1) an der Meßwelle berüh¬ rungslose Spotmessungen zu beliebige Zeiten z. B. von Tempe¬ ratur, Drehmoment, Zug-/Druckkräften, etc. mittels dem Sen¬ sorempfänger (2) auf Handholdterminalbasis durchzuführen. Damit kann man insbesondere Prüf-, Meß- und überwachungsauf¬ gaben an bewegten Teilen äußerst anwenderfreundlich durch¬ führen.
Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Insitu-Meßtechnik. Das Produktionsgut, daß zum Beispiel durch ein Wärmeprofil im Ofen läuft, wird mit einem Transpondertemperatursensor (1) ausgestattet. Der stationäre Sensorempfänger (2) wertet die Temperatur direkt am Produktionsgut während des Prozes- ses aus und führt die Meßwerte der Ofensteuerung zu. Somit kann nicht nur die echte Temperatur am Produktionsgut ermit¬ telt werden, sondern auch die Temperatur mittels einer Rege- lung exakt eingestellt werden. Eine ähnliche Anwendung ist für den Mikrowellenherd zur Optimierung des Garprozesses von Interesse. Im Falle von Beschichtungsprozessen ist aufgrund zunehmender jQualitätsanforderungen die Insituschichtdicken- messung mittels dem hier aufgezeigten Verfahren von enormer Bedeutung.
Aufgabe der Erfindung ist es, physikalische Größen (33) (Meßwerte bzw. Meßsignale) mit Hilfe einer elektrischen Schaltung kontaktlos, wartungsfrei, bedienungsfreundlich, sicher und ohne Zusatzenergie für den Transpondersensor (1) am Meßpunkt zu erfassen.
ERSATZBLATT 1 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
2 Transpondersensor (1) und Sensorempfänger (2) vorhanden ist und der Sensorempfänger (2) über das magnetische Feld (11) kontaktlos mit dem Transpondersensor (1) aus dem magneti-
4 sehen Feld (11) die Versorgungsenergie (13) gewinnt und das
5 HF-Signal (10) an der Transponderspule (5) in Abhängigkeit der physikalischen Größe (33), die dem Transpondersensor (l)
6 zugeführt ist, bedämpft wird und die Rückwirkung über das
7 magnetische Feld (11) auf das Spannungssignal (25) am Sende-
8 spulenschwingkreis (30) im Sensorempfänger (2) detektiert wird. 9
10 Die Erfindung wird anhand folgender Figuren näher beschrie- .. ben. Es zeigen:
12 Fig. 1
13 Anordnung der kontaktlosen Sensorklemme nach der Erfindung m . mit dem Transpondersen.; ;r (1) am Meßpunkt des Meßobjekts und die Verkuppelung mit dem Sensorempfänger (2) über eine Di¬
15 stanz.
16
17 Fig. 2
Kontaktlose Sensorklemme nach der Erfindung mit dem Trans¬
18 pondersensor (1) und dem Sensorempfänger (2). 19 20 Fig. 3
Realisierung des steuerbaren Widerstands (4) als getakteter 21 Längswiderstand in Serie zur Transponderstromversorgung (7). 22 23 Fig. 4
Realisierung des steuerbaren Widerstands (4) als getakteter 24 Parallelwiderstand zur Transponderspule (5). 25 26 Fig. 5
Transpondersensor (1) nach der Erfindung mit der Signalauf¬ 27 bereitungsschaltung (3), welche aus Sensorsignalverstärker 28 (14), Modulator (15) und Pulsflankenerzeuger (16) zusammen-
ERSATZBLATT 1 gesetzt ist.
2
3 Fig. 6
4 Sensorempfänger (2) nach der Erfindung mit Auswertung der
5 zeitlich abhängigen Senderversorgungsleistung (28) für den HF-Sender (20) zur Gewinnung des binären Signals (26).
7 Fig. 7 ß Sensorempfänger (1) nach der Erfindung mit Auswertung der sensorsignalabhängigen Phasenverschiebung zwischen HF-
9 Sendesignal (24) und dem Spannungssignal (25). 0 1 Der wesentliche Grundgedanke der vorliegenden Erfindung be¬ ruht in der Tatsache, daß die Energieversorgung des Sensors 2 mit integriertem Transponder (Transpondersensor (1), auf- 3 grund seiner äußerst geringen Energieaufnahme, über das ma- 4 gnetische Feld (11), welches vom Sensorempfänger (2) erzeugt wird, erfolgt und dieses 5 gleiche magnetische Feld (11) anhängig von der physikali- 6 sehen Größe (33), die mittels des Sensors (6) in das Sensor- 7 signal (8) umgesetzt wird, vom Transpondersensor (1) be¬ dämpft wird, was wiederum eine sensorsignalabhängige Rück¬ 8 wirkung auf den Sendespulenschwingkreis (30) im Sensoremp- 9 fänger (2) zur Folge hat. Die sensorsignalabhängige Bedämp- 0 fung oder Phasenverschiebung wird detektiert.
1 Aus der Transformatorlehre ist bekannt, daß über die Kop- 2 plung zwischen Sekundärspule und Primärspule z. B. ein Kurz- _ Schluß an der Sekundärspule, je nach Koppelfaktor, in eine Eingangswiderstandsänderung auf der Primärseite transfor¬ 4 miert wird. Dies bedingt in der Regel eine Strom- bzw. Span- 5 nungsänderung an der Primärseite. Sie kann bei bekannten 6 Trafodaten benutzt werden den Sekundärlastwiderstand zu be¬ stimmen. Bei der hier vorliegenden Erfindung ist der Koppel¬ 7 faktor aufgrund der Distanz zwischen Transpondersensor (1) 8 und Sensorempfängerr (2) äußerst gering und ist abhängig von
ERSATZBLATT 1 der Distanz zwischen Transpondersensor (1) und Sensore pfän-
2 ger (2), der relativen Winkellage der Einheiten zueinander, etc.. Aus diesem Grund wird nur ein digitales Signal (1 Zu- standsanderung) übertragen. Dies erlaubt neben der einfachen
4 Auswertschaltung im Sensorempfänger (2) auch eine äußerst zuverlässige, fehlerfreie und gegen Geometrieänderungen in¬ variante Signalübertragung. Das binäre Sensorsignal (9) wird mit Hilfe eines steuerbaren Widerstands (4) in eine binäre
7 Magnetfelddämpfungsänderung umgesetzt. Dies kann wie in Fig.
8 4 ausgeführt z. B. durch Kurzschliessen oder Bedampfen im Takt des binären Sensorsignals (9) der Spannung an der
9 Transponderspule (5) erfolgen. (Anspruch 3)
10
-- Eine weitere Möglichkeit ist die Ausführung des steuerbaren
Widerstands (4) als änderbaren Längs iderstand in Serie zur
12 . . . Transponderstromversorgung (7) (Fig. 3). In den Zeitmter-
13 vallen hochohmiger Längswiderstands sichert der Ladekonden¬
14 sator in der Gleichrichterschaltung in der Transponderstrom- versorgung (7) die Energieversorgung des Transpondersensors.
15 Da der Ladekondensator während diesem Zeitintervall teilwei-
16 se entladenn wird, muß die abgeflossene Ladung in den niede-
17 rohmigen Zeitintervallen ergänzt werden. Dies führt beim Übergang von der hochohmigen in die niederohmige Phase zu
18 einem Stromstoß in der Gleichrichterschaltung der Transpon-
19 derstromversorgung (7) und zu einer starken pulsartigen
20 Feldbedämpfung, die im Sensorempfänger (2) detektiert wird. Diese Methode zeichnet sich durch geringen Zusatzenergiever¬ brauch aus.
22
23 In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung (Fig. 5) ist im Transpondersensor (1) ein zusätzlicher Puls¬
24 flankenerzeuger (16) vorhanden, der aus dem binären Sensor-
25 Signalübergängen nur kurze Impulse gewinnt, welche den steu¬
26 erbaren Widerstand ansteuern. Dadurch ist die mittlere Feld¬ belastung, insbesondere bei einer Schaltungsanordnung gemäß 27 Fi. 3 sehr gering, wodurch der Energieverbrauch zusätzlich
28 optimiert wird. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird
ERSATZBLATT 1 die resultierende Pulsfolgenverdopplung im AM-Demodulator
2 (21) mit einem Freguenzteiler wieder ele iniert.
3 In Fig. 2 ist die berührungslose Sensorklemme dargestellt.
4 Sie besteht aus dem Transpondersensor (1) und dem Sensoremp-
5 fänger (2). Aufgrund der magnetischen Übertragung ist die Sensorklemme absolut unempfindlich gegenüber Verschmutzung
6 und damit ideal für rauhe Einsatzbedingungen, insbesondere
7 für Maschinenbauanwendungen, geeignet. Der Transponder (1)
8 besteht aus dem Sensor (6), der je nach Anwendungsfall Tem¬ peratur, Druck, Kraft, Torsion, Biodaten, etc. verarbeiten 9 kann. Sensoren für die genannten physikalischen Größen sind 10 heute allgemein in Einsatz. Für die hiergenannte Erfindung
11 sind integrierbare Mikrosensoren mit äußerst geringen Ener¬ gieverbrauchswerten besonders geeignet. Besonders vorteil¬ 12 haft sind Halbleitersensoren auf deren Chipfläche die elek- 13 tronische Mikroschaltung für die Transponderfunktion zusätz- m . lieh integriert werden kann. Damit wird der Sensor zum Transpondersensor (1) ohne wesentliche Vergrößerung des Ge¬
15 samtelements. Im Fall diskreter Sensorelemente kann durch
16 die Hybridtechnologie Sensor und Transponderzusatz zu einem
17 Element zusammengefügt werden. Das abgegebene Sensorsignal (8) ist in der Regel analoger Natur. Die Energieversorgung
18 des Sensors erfolgt im Fall von Meßbrücken (DMS,PT100) oder
19 aktivern Sensoren mit der internen VersorgungsSpannung (12).
20 Die VersorgungsSpannung ist gegen Feldschwankungen mit Hilfe der Transponderstromversorgung (7) stabilissiert. Dies ge¬ 21 währleistet die Sensorsignalinvarianz gegen Feldänderungen. 22 23 In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Transpondersensor (1) eine zusätzliche Spannungsüber- 24 wachungsSchaltung (19) vorhanden, die erst bei ausreichender
25 SpannungsVersorgung die Funktion der Signalaufbereitungs-
26 Schaltung (15) freigibt. Damit wird verhindert, daß aufgrund ungenügender VersorgungsSpannung (12) verfälschte Sensorsig-
27 nalwerte übertragen werden.
28
ERSATZBLATT Die Signalaufbereitungsschaltung (3) ist aus dem Sensorsig- naiverstärker (14), dem Modulator (15) und dem Pulsflanke¬ nerzeuger (16) zusammengesetzt (Fig. 5). In der Regel sind die Sensorausgangssignale (8) äußerst klein und damit unge- eignet für die direkte Zuführung zum Modulator (15). Aus diesem Grund werden die Sensorensignale (8) mit dem Sensor¬ signalverstärker (14) auf eine geeignete Amplitude angeho¬ ben. Der nachgeschaltete Modulator (15) setzt das verstärkte Sensorsignal (17) in das binäre Sensorsignal (9) um. Aus der Nachrichtentechnik sind heute verschiedene Modulationsver¬ fahren bekannt. Prinzipiell kann jedes Modulationsverfahren angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Pulscodedemodulation, der Freguenzmodulation und der Pulsbreiten-/ Pulsdauermodulation (Ansprüche 10,11,12). Sie garantieren eine besonders geometrieinvariante, störsichere und zuverlässige Übertragung sowohl von statischen als auch von dynamischen Sensorsignalen (8).
Der Sensorempfänger (2) ist aus dem Senderspulenschwingkreis
(30), dem HF-Sender (20) dem AM-Demodulator (21) und dem De- modulator (22) aufgebaut. Die Spule im Senderspulenschwing- kreis (30) wird nach den Gesichtspunkten optimale Reichweite und Feldgeometrie gestaltet. Bei radialsymmetrischen Anwen¬ dungen mit einer Wirkungsrichtung ist die Verwendung einer Zylinderspule mit halben Ferritschalenkern besonders vor¬ teilhaft. Der Schwingkreis ist auf Resonanz zur HF- Sendefrequenz abgestimmt, um möglichst große ströme im Schwingkreis und max. Distanz zwischen Transpondersensor (1) und Sensorempfänger (2) zu gewinnen. Der Senderspulen- Schwingkreis (30) wird vom HF-Sender (20) nach den aus der Nachrichtentechnik bekannten Gesichtspunkten aufgebaut. Im Fall einer Ausführung nach Anspruch 6 wird der Sendespulen- Schwingkreis (30) hochohmig an den HF-Sender (20) angekop- pelt. Dadurch ist die sensorsignalddddddämpfung mit der da¬ durch verbundenen SpannungsSignaldämpfung (25) besonders gut detektierbar. Dies kann z.B. mit der aus der Nachrichten- technik bekannten Hüllkurvendemodulation im AM-Demodulator
ERSATZBLATT -8- (21) erfolgen.
Eine Dämpfungsänderung am Senderspulenschwingkreis (30) hat auch eine Änderung der Leistungsaufnahme des HF-Senders (20) zur Folge. Gemäß Anspruch 8 und Fig. 6 kann mittels eines Leistungs- bzw. Strommessers (29) der Sensorsignalabhängige Leistungsfluß ermittelt werden. Das resultierende binäre Signal (26) wird entsprechend Fig. 6 dem Demodulator (22) zugeführt.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann gemäß An¬ spruch 9 das sensorsignalabhängige Signal mittels eines Phasendiskri- minators (32), dem das HF-Sendesignal (24) und das Span¬ nungssignal (25) zugeführt sind, ermittelt werden. Diese Art der Auswertung beruht auf der Wirkungsweise, daß bei hochoh- miger Ankopplung des Sendespulenschwingkreises (30) eine Sensorsignalabhängige Phasenverschiebung zwischen dem Hf- Sendesignal (24) und dem Spannungssignal (25) besteht. Das resultierende binäre Signal (26) wird entsprechend Fig. 7 dem Demodulator (22) zugeführt. Mit Hilfe des Demodulators (22) wird das binäre Signal (26) in das Signal (23), welches dem normierten Sensorsignal (8) bzw. der physikalischen Grö¬ ße (33) entspricht, umgesetzt.
In einer besonders vorteilhaften Gestaltung der Erfindung wird mit Hilfe der kontaktlosen Sensorklemme das Sensorsig¬ nal (8) auf einen Wert verstärkt, der eine direkte Verarbei- tung des Signals (23) mittels Transientenrecorder, Tonband, etc. erlaubt. Der Demodulator (22) wird auf die jeweilige Modulatorausführung im Transpondersensor (1) abgestimmt. Der Demodulator (22) vollzieht die inverse Operation zur ausge- führten Modulation. Im Fall eines Pulscodemodulators wird der Demodulator des Pulscodedemmmodulators ausgeführt.
ERSATZBLATT
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ERSATZBLATT

Claims

Anspruch 1
Berührungslose Sensorklemme dadurch gekennzeichnet, daß ein Transponder (1) und Sensorempfänger (2) vorhanden ist und der Sensorempfänger (2) über das magnetische Feld (11) kon¬ taktlos mit dem Transpondersensor (1) verkoppelt ist und der Transpondersensor (1) aus dem magnetischen Feld (11) die Versorgungsenergie (13) gewinnt und das HF-Signal (10) an der Transponderspule (5) in Abhängigkeit der physikalischen Größe (33), die dem Transpondersensor (1) zugeführt ist, be¬ dämpft wird und die Rückwirkung über das magnetische Feld (11) auf das Spannungssignal (25) detektiert wird. (Fig. 1,2)
Anspruch 2
Berührungslose Sensorkle me nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß dem Sensor (6) die physikalische Größe (33) zugeführt ist und der Sensor (6) ein Sensorsignal (8) er- zeugt, welches der Signalaufbereitungsschaltung (3) zuge- führt ist und die Signalaufbereitungsschaltung (3) in Abhän¬ gigkeit des Sensorsignals (8) ein codiertes binäres Sensor¬ signal (9) generiert und das binäre Sensorsignal (9) den steuerbaren Widerstand (4) ansteuert und somit das HF-Signal (10) in Abhängigkeit des binären Sensorsignals (9) unter¬ schiedlich stark gedämpft wird. (Fig. 2)
Anspruch 3
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Widerstand (4) als span- nungsgesteuerter Lastenwiderstand parallel zur Transponder¬ spule (5) ausgeführt ist und das HF-Signal (10) in Abhängig- keit des binären Sensorsignals ( 9 ) belastet oder kurzge- schlössen wird. (Fig. 3 )
ERSATZBLATT Anspruch 4
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennezichnet, daß der steuerbare Widerstand (4) als span¬ nungsgesteuerter Längswiderstand in Serie zur Transponder- stromversorgung (7) ausgeführt ist und der Fluß der Versor- gungsernergie (13) durch das binäre Sensorsignal (9) modu- liert wird. (Fig. 4)
Anspruch 5
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Sensorempfänger (2) ein HF-Sender (20) und ein SenderSpulenschwingkreis (30) vorhanden ist und der HF-Sender (20) das HF-Sendesignal (24) erzeugt und das HF-Sendesignal (24) dem Sendespulenschwingkreis (30) hochoh- ig zugeführt ist und die Spule im Sendespulenschwingkreis (30) ein magnetisches Feld (11) erzeugt.
Anspruch 6
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungssignal (25) oder ein Teil des Spannungssignals (25) am SenderSpulenschwingkreis (30) einer AM-Demodulatorschaltung (21) zugeführt ist und durch Hüllkurvendemodulation im AM-Demodulator (21) das binäre
Signal (26) gewonnen wird. (Fig. 2)
Anspruch 7
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des HF-Signals (24) mittels
ERSATZBLATT 1 einesLängswiderstandes gewonnen wird und die daraus resul- _ tierende Spannung dem AM-Demodultaor (21) zugeführt ist.
3
4 Anspruch 8
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch l bis 5, dadurch
6 gekennzeichnet, daß die dem HF-Sender (20) zugeführte zeit-
7 lieh abhängige Senderversorgungsleistung (28) mittels eines
8 Leistungsmessers bzw. Strommessers (29) bestimmt ist und die zeitlich abhängige Senderversorgungsleistung (28) als binä¬
9 res Signal (26) dem Demodulator (22) zugeführt ist. (Fig. 6) 10 11
Anspruch 9 12
13 Berührungslose Sensorklemme mit Anspüruch 1 bis 5, dadurch - . gekennzeichnet, daß im Sensorempfänger ein Phasendiskrimina- tor (32) mit 2 Eingängen und einem Ausgang vorhanden ist und
15 dem Phasendiskriminator (32) das HF-Sendesignal (24) und das
16 Spannungssignal (25) zugeführt ist und das binäre Signal
17 (26) am Ausgang dem Demodulator (22) zugeführt ist. (Fig. 7)
18
19 Anspruch 10
20
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 9, dadurch 21 gekennzeichnet, daß die SignalaufbereitungsSchaltung (3) aus
22 einem Sensorsignalverstärker (14), einem Modulator (15) und
23 einem Pulsflankenerzeuger (16) zusammengesetzt ist und das verstärkte Sensorsignal (17) dem Modulator (15) und das mo¬
24 dulierte Signal (18) dem Pulsflankenerzeuger (16) zugeführt
25 wird und das binäre Signal (9) den steuerbaren Widerstand
26 (4) ansteuert. (Fig. 5)
27 28
ERSATZBLATT Anspruch 11
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (15) als Frequenzmodulator bzw. der Demodulator (22) als Frequenzdemodulator ausgeführt ist'
Anspruch 12
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (15) als Pulsbreitenmodu- lator bzw. der Demodulator (22) als Pulsbreitendemodulator ausgeführt ist.
Anspruch 13
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (15) als Pulscodemodulator bzw. Demodulator (22) als Pulscodede odulator ausgeführt ist.
Anspruch 14
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die VersorgungsSpannung (12) dem Sensor
(6) zugeführt ist.
Anspruch 15
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Transpondersensor (1) als eine in- tegrierte Einheit komplett als Meß- oder Testpunkt auf dem
Meßobjekt aufgebracht ist. (Fig. 1)
ERSATZBLATT Anspruch 16
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Transponderspule (5) mit Hilfe eines Kondensators zu Parallelschwingkreis ergänzt ist und der Schwingkreis auf Resonaz zur Frequenz des HF-Sendesignals (24) abgestimmt ist und damit die max. Distanz zwischen Transpondersensor (1) und Sensorempfänger (2) erhöht wird. (Fig. 1)
Anspruch 17
Berührungslose Sensorklemme nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Transpondersensor (1) eine Spannungs- uberwachungsSchaltung (19) vorhanden ist, dem die Versor- gungsspannung (12) zugeführt ist und die Spannungsüberwa- chungsSchaltung (19) bei Erreichen der vorgeschriebenen Ver¬ sorgungsspannung (12) ein Freigabesignal (31) erzeugt, daß dem Modulator (15) zugeführt ist und die Signalaufberei- tungsSchaltung (3) erst bei Anliegen des Freigabesignals
(31) in Funktion gesetzt wird.
ERSATΣBLATT
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