WO2001024365A1 - Proximity sensor having a low power consumption - Google Patents

Proximity sensor having a low power consumption Download PDF

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WO2001024365A1
WO2001024365A1 PCT/CH2000/000446 CH0000446W WO0124365A1 WO 2001024365 A1 WO2001024365 A1 WO 2001024365A1 CH 0000446 W CH0000446 W CH 0000446W WO 0124365 A1 WO0124365 A1 WO 0124365A1
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proximity sensor
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proximity
sensor unit
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PCT/CH2000/000446
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Anthony Byatt
Daniel Matter
Thomas Kleiner
Philippe Pretre
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Abb Research Ltd.
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Abstract

The inventive proximity sensor comprises a power supply unit (1), a switching unit (2) and a sensor unit (3). The sensor unit (3) has one or more sensor elements as well as means for controlling these sensor elements, and comprises means for measuring relevant physical quantities of the sensor elements and means for generating measurement data, whereby the switching unit (2) intermittently connects the sensor unit (3) to the power supply unit (1). This makes it possible to use existing sensor units (3) in a power-saving manner without having to adapt them or by only slightly adapting them. An inventive proximity sensor preferably has a wireless feed and a wireless transmission of measurement data. A preferred variant of the invention is used for proximity switches. The proximity switches are preferably inductive, capacitive, photoelectric, ultrasonic or Hall sensors.

Description

Näherungssensor mit geringer Leistungsaufnahme Proximity sensor with low power consumption
B E S C H R E I B U N GDESCRIPTION
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Sensortechnik, insbesondere der Näherungssensoren. Sie bezieht sich auf einen Näherungssensor und ein Verfahren zum Betrieb eines Näherungssensors mit geringer Leistungsaufnahme gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.The invention relates to the field of sensor technology, in particular proximity sensors. It relates to a proximity sensor and a method for operating a proximity sensor with low power consumption according to the preamble of claims 1 and 8.
Stand der TechnikState of the art
Sensoren, insbesondere Näherungssensoren sind allgemein bekannt und werden zur Bestimmung von Betriebszuständen in Automatisierungsanlagen, Fertigungssystemen und verfahrenstechnischen Anlagen eingesetzt. Nähe¬ rungssensoren erlauben eine Messung von Positionen von Werkstücken oder Maschinenteilen, oder eine Messung von Flüssigkeitsniveaux in Behältern. Näherungsschalter erlauben eine Detektion einer An- oder Abwesenheit von Werkstücken, Maschinenteilen oder Flüssigkeiten. Zur Messung und Über- mittlung der Betriebszustände wird Energie benötigt, die meist über Kabel übertragen wird. Um diese Verkabelungen zu eliminieren, was grosse Vorteile bringt, wenn eine Anlage eine Vielzahl von Sensoren oder Schaltern aufweist, kann die Übermittlung der Betriebszustände drahtlos erfolgen. Stehen keine Kabel zur Energieversorgung oder Speisung eines Sensors zur Verfügung, muss sichergestellt sein, dass der Sensor äussert energiesparend betrieben wird, das heisst, dass er einen durchschnittlichen Energiever- brauch im Bereich von wenigen Milliwatt aufweist.Sensors, in particular proximity sensors, are generally known and are used to determine operating states in automation systems, production systems and process engineering systems. ¬ close proximity sensors allow measurement of positions of workpieces or parts of machinery or a measurement of Flüssigkeitsniveaux in containers. Proximity switches allow the presence or absence of workpieces, machine parts or liquids to be detected. Energy is required to measure and transmit the operating states, usually via cables is transmitted. In order to eliminate these cabling, which has great advantages if a system has a large number of sensors or switches, the operating states can be transmitted wirelessly. If there are no cables available for the energy supply or supply of a sensor, it must be ensured that the sensor is operated in an extremely energy-saving manner, which means that it has an average energy consumption in the range of a few milliwatts.
Die US Patentschrift 5,832,772 beschreibt einen Näherungssensor, welcher elektromagnetische Wellen im Bereich von 1 00 MHz bis 1 GHz abstrahlt und eine eigens dafür ausgelegte Schaltung aufweist, welcher einen Transistor in einer Colpitt's-Konfiguration nur intermittierend oszillieren lässt. Die Schaltung, welche auch eine Auswertung eines Oszillatorsignals beinhaltet, weist jedoch dauernd einen gewissen Energieverbrauch auf.US Pat. No. 5,832,772 describes a proximity sensor which emits electromagnetic waves in the range from 1 00 MHz to 1 GHz and has a circuit specially designed therefor, which allows a transistor in a Colpitt's configuration to oscillate only intermittently. However, the circuit, which also includes an evaluation of an oscillator signal, continuously has a certain energy consumption.
Die Offenlegungsschrift DE 33 1 8 900 AI zeigt einen Näherungsschalter, dessen Schwingkreis durch einen kurzen Spannungsimpuls angeregt wird. Auch hier weist eine Ansteuer- und Auswerteschaltung einen ständigen Energieverbrauch auf.The published patent application DE 33 1 8 900 AI shows a proximity switch whose resonant circuit is excited by a short voltage pulse. Here too, a control and evaluation circuit has constant energy consumption.
Die ganze Funktionalität eines Sensors, das heisst beispielsweise eine Anre¬ gung eines Schwingkreises, eine Messung von Spannungswerten und eine Auswertung der Messung, wird heute in einem einzigen integrierten Bauteil (IC) angeboten. Dieses wird für eine Verwendung lediglich um eine Energie- Versorgung und, je nach Typ des Sensors, um eine zusätzliche Beschaltung wie einen Schwingkreis ergänzt. Darstellung der ErfindungAll the functionality of a sensor, which means for example a Anre ¬ supply a resonant circuit, a measurement of voltage values and an evaluation of the measurement is available in a single integrated component (IC) today. For use, this is only supplemented by an energy supply and, depending on the type of sensor, by an additional circuit such as an oscillating circuit. Presentation of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Näherungssensor und ein Verfahren zum Betrieb eines Näherungssensors mit geringer Leistungsaufnahme der ein- gangs genannten Art zu schaffen, so dass bestehende Sensorbauelemente mit möglichst geringen Modifikationen verwendbar sind.It is an object of the invention to provide a proximity sensor and a method for operating a proximity sensor with low power consumption of the type mentioned at the beginning, so that existing sensor components can be used with as few modifications as possible.
Diese Aufgabe lösen ein Näherungssensor und ein Verfahren zum Betrieb eines Näherungssensors mit geringer Leistungsaufnahme mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8.This object is achieved by a proximity sensor and a method for operating a proximity sensor with low power consumption with the features of claims 1 and 8.
Der erfindungsgemässe Näherungssensor weist eine Energieversorgungseinheit, eine Schalteinheit und eine Sensoreinheit auf, wobei die Sensoreinheit eines oder mehrere Sensorelemente sowie Mittel zur Ansteuerung dieser Sensorelemente, Mittel zur Messung von relevanten physikalischen Grossen der Sensorelemente und Mittel zur Erzeugung von Messdaten aufweist, und wobei die Schalteinheit die Sensoreinheit intermittierend mit der Energieversorgungseinheit verbindet.The proximity sensor according to the invention has an energy supply unit, a switching unit and a sensor unit, the sensor unit having one or more sensor elements and means for controlling these sensor elements, means for measuring relevant physical quantities of the sensor elements and means for generating measurement data, and wherein the switching unit has the Intermittently connects the sensor unit to the energy supply unit.
Erfindungsgemäss wird also die gesamte Sensoreinheit intermittierend ge¬ speist, so dass der Energieverbrauch der ganzen Sensoreinheit und nicht nur von Sensorelementen minimiert wird. Die Erfindung hat weiter den Vorteil, dass bestehende, beispielsweise kommerziell erhältliche Sensoreinheiten ohne oder nur mit geringen Anpassungen in einer energiesparenden Weise einsetzbar sind.According to the invention is thus the entire sensor unit intermittently ge ¬ fed so that the energy consumption of the entire sensor unit and is not only minimizes of sensor elements. The invention also has the advantage that existing, for example commercially available, sensor units can be used in an energy-saving manner with little or no adjustments.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemässer Näherungssensor eine drahtlose Speisung und eine drahtlose Übermittlung von Messdaten auf. ln einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der Näherungssensor ein Näherungsschalter. Vorzugsweise ist der Sensor ein induktiver, kapazitiver, photoelektrischer oder Ultraschall- oder Hall-Sensor.A proximity sensor according to the invention preferably has a wireless feed and a wireless transmission of measurement data. In a preferred variant of the invention, the proximity sensor is a proximity switch. The sensor is preferably an inductive, capacitive, photoelectric or ultrasonic or Hall sensor.
Bei auf einem Schwingkreis basierenden Sensoren, beispielsweise induktiven oder kapazitiven Sensoren, ist eine Versorgungsdauer, während der die Sen- soreinheit mit der Energieversorgungseinheit verbunden ist, vorzugsweise grösser oder gleich einer Abklingzeit des Schwingkreises.In the case of sensors based on an oscillating circuit, for example inductive or capacitive sensors, a supply period during which the sensor unit is connected to the energy supply unit is preferably greater than or equal to a decay time of the oscillating circuit.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.Further preferred embodiments emerge from the dependent patent claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:The subject matter of the invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments which are illustrated in the accompanying drawings. Show it:
Figuren 1 und 2 schematisch erfindungsgemässe Näherungssensoren;Figures 1 and 2 schematically proximity sensors according to the invention;
Figur 3 einen Verlauf einer Versorgungsspannung;3 shows a profile of a supply voltage;
Figur 4 einen idealen Verlauf eines Oszillatorsignals; undFIG. 4 shows an ideal course of an oscillator signal; and
Figuren 5 bis 8 Signalverläufe in erfindungsgemässen Näherungssensoren.Figures 5 to 8 waveforms in proximity sensors according to the invention.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der ErfindungThe reference symbols used in the drawings and their meaning are summarized in the list of reference symbols. In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures. Ways of Carrying Out the Invention
Die Figur 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen Näherungssensor. Ein erster Ausgang einer Energieversorgungseinheit 1 ist über eine Schalt- einheit 2 mit einem ersten Eingang einer Sensoreinheit 3 verbunden. Ein zweiter Ausgang der Energieversorgungseinheit 1 und ein zweiter Eingang der Sensoreinheit 3 sind mit einer gemeinsamen Masse verbunden. Die Sensoreinheit 3 dient bei einem Näherungssensor zur Bestimmung einer Distanz s zu einem Objekt 4. Falls der Näherungssensor ein Näherungsschalter ist, dient die Sensoreinheit 3 zur Bestimmung einer Anwesenheit des Objektes 4. Dazu weist die Sensoreinheit 3 eines oder mehrere Sensorelemente sowie Mittel zur Ansteuerung dieser Sensorelemente, Mittel zur Messung von relevanten physikalischen Grossen der Sensorelemente und Mittel zur Erzeugung von Messdaten auf. Messdaten oder Messresultate enthalten Informa- tion über die Distanz respektive die Anwesenheit des Objektes 4, beispielsweise in Form eines Ausgangssignals D.FIG. 1 schematically shows a proximity sensor according to the invention. A first output of an energy supply unit 1 is connected via a switching unit 2 to a first input of a sensor unit 3. A second output of the energy supply unit 1 and a second input of the sensor unit 3 are connected to a common ground. In the case of a proximity sensor, the sensor unit 3 is used to determine a distance s from an object 4. If the proximity sensor is a proximity switch, the sensor unit 3 is used to determine the presence of the object 4. For this purpose, the sensor unit 3 has one or more sensor elements and means for controlling them Sensor elements, means for measuring relevant physical quantities of the sensor elements and means for generating measurement data. Measurement data or measurement results contain information about the distance or the presence of the object 4, for example in the form of an output signal D.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der Näherungssensor ein Näherungsschalter. In einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung be- ruht die Funktion der Sensoreinheit 3 auf einem kapazitiven, induktiven oder photoelektrischen Wirkungsprinzip oder auf einem Hall-Effekt oder auf Ultraschall. Sensorelemente oder Detektoren sind somit beispielsweise ein Schwingkreis, eine Antenne, Leuchtdioden, Photodioden, Hall-Elemente oder Piezokristalle.In a preferred variant of the invention, the proximity sensor is a proximity switch. In a further preferred variant of the invention, the function of the sensor unit 3 is based on a capacitive, inductive or photoelectric principle of action or on a Hall effect or on ultrasound. Sensor elements or detectors are thus, for example, an oscillating circuit, an antenna, light-emitting diodes, photodiodes, Hall elements or piezocrystals.
Vorzugsweise ist die Schalteinheit 2 ein Halbleiterschalter, beispielsweise ein MOSFET oder ein Silizium-Gate CMOS-Schalter. Eine Ansteuerung dieses Schalters geschieht beispielsweise durch einen Oszillator mit einem nachge¬ schaltetem Komparator und Pulsgenerator. Die Figur 2 zeigt schematisch eine Variante eines erfindungsgemässen Nä¬ herungssensors, in welcher die Sensorelemente durch einen Schwingkreis 5 ausserhalb der Sensoreinheit 3 gebildet sind. Dabei ist die Sensoreinheit 3 über einen dritten Eingang mit einem LC-Parallelschwingkreis 5 verbunden. Das Objekt 4 steht, falls anwesend, mit dem Schwingkreis 5 in Wirkverbindung, so dass in allgemein bekannter Weise eine Änderung von Parametern des Schwingkreises 5 durch die Sensoreinheit 3 auswertbar ist.The switching unit 2 is preferably a semiconductor switch, for example a MOSFET or a silicon gate CMOS switch. A control of this switch is done for example by an oscillator with a switched off nachge ¬ comparator and pulse generator. 2 shows schematically a variant of an inventive Nä ¬ herungssensors in which the sensor elements are formed by a resonant circuit 5 outside of the sensor unit. 3 The sensor unit 3 is connected to an LC parallel resonant circuit 5 via a third input. If present, the object 4 is operatively connected to the resonant circuit 5, so that a change in parameters of the resonant circuit 5 can be evaluated by the sensor unit 3 in a generally known manner.
Die Sensoreinheit 3 ist vorzugsweise kommerziell erhältlich, so dass ein Ein- satz ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand möglich ist. Sie ist beispielsweise für einen Dauerbetrieb ausgelegt und weist vorzugsweise weitere Ein- und Ausgänge zur Einstellung von Parametern und zur Ausgabe von Messresultaten auf.The sensor unit 3 is preferably commercially available, so that it can be used without additional development effort. For example, it is designed for continuous operation and preferably has further inputs and outputs for setting parameters and for outputting measurement results.
Die Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem periodisch gepulsten Verlauf einer Versorgungsspannung Vs am ersten Eingang der Sensoreinheit 3 ent¬ lang einer Zeitachse t. Innerhalb einer Periodendauer Tp liegt die Versorgungsspannung Vs während einer Versorgungsdauer Tv an.3 shows a section of a periodically pulsed course of a supply voltage Vs at the first input of the sensor unit 3 ent ¬ long a time axis t. The supply voltage Vs is present within a period Tp during a supply period Tv.
Die Figur 4 zeigt für einen auf einem Schwingkreis 5 basierenden Näherungssensor, beispielsweise gemäss Figur 2, einen idealen Verlauf einer am dritten Eingang der Sensoreinheit 3, das heisst einer am Schwingkreis 5 an¬ liegenden Spannung Vo. Der Verlauf entspricht dem in Figur 3 gezeigten Verlauf der Versorgungsspannung Vs.4 shows a based on an oscillation circuit 5 proximity sensor, for example according to Figure 2, an ideal course of the third input of the sensor unit 3, that is to say a lying at the resonant circuit 5 at ¬ voltage Vo. The course corresponds to the course of the supply voltage Vs. shown in FIG.
Durch einen solchen intermittierenden Betrieb der Sensoreinheit 3 ergibt sich eine Verringerung eines Energiebedarfs der Sensoreinheit 3 gegenüber dem Dauerbetrieb entsprechend dem Verhältnis der Versorgungsdauer Tv zur Periodendauer Tp. Die Figuren 5 und 6 zeigen jeweils einen gemessenen zeitlichen Verlauf der am Schwingkreis 5 anliegenden oszillierenden Spannung Vo sowie eines binären Ausgangs D der Sensoreinheit 3. Die nicht eingezeichnete Versorgungsspannung Vs wird jeweils beim Zeitpunkt Null angelegt und nach 40 Mikrosekunden wieder auf Null gesetzt. Werte des binären Ausgangs D zeigen das Vorhandensein eines Objektes 4 an. Im Falle entsprechend Figur 5 wird eine Abwesenheit eines Objektes 4 detektiert, indem die Oszillation des Schwingkreises 5 nicht durch das Objekt 4 gedämpft ist, darauf nach einer bestimmten Verzögerungszeit die Oszillation detektiert wird und der binäre Ausgang D ansteigt. Nach dem Ausschalten der Speisespannung sinkt der binäre Ausgang wieder ab und klingt die Oszillation des Schwingkreises 5 aus. Im Falle entsprechend Figur 6 wird die Oszillation des Schwingkreises 5 in bekannter Weise durch das Vorhandensein eines Objektes 4 gedämpft, der binäre Ausgang bleibt tief und zeigt damit eine Anwesenheit eines Ob- jektes 4 an. Der Wert des binären Ausgangs D wird beispielsweise durch einen Vergleich eines Mittelwerts der am Schwingkreis 5 anliegenden Spannung Vo mit einem Schwellwert ermittelt.Such an intermittent operation of the sensor unit 3 results in a reduction in the energy requirement of the sensor unit 3 compared to the continuous operation in accordance with the ratio of the supply duration Tv to the period duration Tp. FIGS. 5 and 6 each show a measured time profile of the oscillating voltage Vo present at the oscillating circuit 5 and of a binary output D of the sensor unit 3. The supply voltage Vs, not shown, is applied at zero in each case and reset to zero after 40 microseconds. Binary output D values indicate the presence of an object 4. In the case according to FIG. 5, an absence of an object 4 is detected by the oscillation of the oscillating circuit 5 not being damped by the object 4, after which the oscillation is detected after a certain delay time and the binary output D increases. After switching off the supply voltage, the binary output drops again and the oscillation of the resonant circuit 5 subsides. In the case according to FIG. 6, the oscillation of the resonant circuit 5 is damped in a known manner by the presence of an object 4, the binary output remains low and thus indicates the presence of an object 4. The value of the binary output D is determined, for example, by comparing an average value of the voltage Vo present at the oscillating circuit 5 with a threshold value.
Vorzugsweise ist die Versorgungsdauer Tv grösser oder gleich einer Ab- klingzeit des nicht durch das Objekt 4 gedämpften Schwingkreises 5. Die Abklingzeit ist gleich einer Zeitdauer, in der eine Enveloppe der Oszillation des ungespeisten Schwingkreises 5 auf einen Wert von 1 /e mal einer Anfangsamplitude abklingt. Durch eine solche ausreichend lange Versorgungs¬ dauer Tv erhält der Schwingkreis 5 genügend Energie für eine zuverlässige Messung. In einer weiteren bevozugten Ausführungsform ist die Versor¬ gungsdauer Tv grösser als die dreifache Abklingzeit.The supply period Tv is preferably greater than or equal to a decay time of the resonant circuit 5 which is not damped by the object 4. The decay time is equal to a period in which an envelope of the oscillation of the non-supplied resonant circuit 5 decays to a value of 1 / e times an initial amplitude , Through such a sufficiently long supply ¬ period Tv of the resonant circuit 5 receives enough energy for a reliable measurement. In a further embodiment, the bevozugten versor ¬ supply period Tv is greater than three times the decay time.
Die Figur 7 zeigt einen gemessenen zeitlichen Verlauf des binären Ausgangs D der Sensoreinheit 3 über eine längere Zeit. Die Periodendauer Tp liegt vor- zugsweise im Bereich von einer Sekunde bis einer Mikrosekunde und ist ty¬ pischerweise kleiner als eine Millisekunde. Sie beträgt beispielsweise minde- stens annähernd 500 MikroSekunden. Die Versorgungsdauer ist kleiner als die Periodendauer und vorzugsweise mindestens annähernd ein Zehntel der Periodendauer. Sie beträgt beispielsweise mindestens annähernd 40 bis 50 Mikrosekunden. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des Energiever- brauchs um den Faktor 500:40=1 2,5 respektive 500:50=1 0. Die Anwesenheit eines Objekts 4 wird durch ein Fehlen 7 eines oder mehrerer Pulse des binären Ausgangs D angezeigt und wird in einer überlagerten Einheit vor oder nach einer Übertragung an ein Leitsystem ausgewertet. Bei beiden oben angeführten numerischen Beispielen lässt sich die Energieeinsparung ge- genüber dem Dauerbetrieb durch Erhöhung der Periodendauer Tp und/oder Erniedrigung der Versorgungsdauer Tv weiter vergrössern.FIG. 7 shows a measured time course of the binary output D of the sensor unit 3 over a longer time. The period Tp is preferably upstream in the range of one second to one microsecond and is ty ¬ pisch enough, less than a millisecond. For example, it is at least approximately 500 microseconds. The duration of care is less than the period and preferably at least approximately one tenth of the period. For example, it is at least approximately 40 to 50 microseconds. This results in a reduction in energy consumption by a factor of 500: 40 = 1 2.5 or 500: 50 = 1 0. The presence of an object 4 is indicated by a lack 7 of one or more pulses of the binary output D and is shown in an overlaid unit evaluated before or after a transfer to a control system. In both of the numerical examples given above, the energy saving compared to continuous operation can be increased further by increasing the period Tp and / or reducing the supply duration Tv.
Die Figur 8 zeigt einen Verlauf eines Speisestroms Is eines Hall-Sensors, wobei die Versorgungsspannung Vs von der Zeit t=25 bis t=36 Mikrosekunden angelegt ist und einem Verlauf 81 entspricht. Eine erster Stromverlauf 82 zeigt einen Verlauf des Speisestroms Is bei Anwesenheit eines magnetischen Objektes 4, ein zweiter Stromverlauf 83 bei Abwesenheit. Aus dem Verlauf des Speisestroms Is wird in allgemein bekannter Weise, beispielsweise durch Vergleich mit einem Schwellwert, ein binäres Ausgangssignal gebildet. Hall- Sensoren eignen sich aufgrund ihrer schnellen Ansprechgeschwindigkeit besonders für den erfindungsgemässen Einsatz. Beispielsweise ergibt sich bei einer Periodendauer Tp von mindestens annähernd 500 Mikrosekunden und einer Versorgungsdauer von mindestens annähernd 1 1 Mikrosekunden eine Verringerung des Energieverbrauchs um den Faktor 500:1 1 , also ca. 45.FIG. 8 shows a profile of a feed current Is of a Hall sensor, the supply voltage Vs being applied from time t = 25 to t = 36 microseconds and corresponding to a profile 81. A first current profile 82 shows a profile of the feed current Is in the presence of a magnetic object 4, a second current profile 83 in the absence. A binary output signal is formed from the course of the feed current Is in a generally known manner, for example by comparison with a threshold value. Because of their fast response speed, Hall sensors are particularly suitable for use in accordance with the invention. For example, with a period Tp of at least approximately 500 microseconds and a supply period of at least approximately 1 1 microseconds, the energy consumption is reduced by a factor of 500: 1 1, i.e. approximately 45.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bestehende Sensoreinheiten ohne oder nur mit geringen Anpassungen in einer energiesparenden Weise eingesetzt werden können. Vorzugsweise weist ein erfindungsgemässer Näherungssen¬ sor eine drahtlose Speisung, also eine drahtlose Übertragung von Energie zum Betrieb des Näherungssensors, und eine drahtlose Übermittlung von Messdaten, beispielsweise an ein Leitsystem, auf. BezugszeichenlisteThe invention has the advantage that existing sensor units can be used in an energy-saving manner with little or no adjustments. Preferably, an inventive Näherungssen ¬ sor a wireless power supply, which is a wireless transmission of energy for operation of the proximity sensor, and a wireless transmission of measurement data, for example, to a control system on. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Energieversorgungseinheit1 power supply unit
2 Schalteinheit 3 Sensoreinheit2 switching unit 3 sensor unit
4 Objekt .4 object.
5 Schwingkreis5 resonant circuit
7 Fehlen eines Signals7 No signal
81 Versorgungsspannungsverlauf 82 erster Stromverlauf81 supply voltage curve 82 first current curve
83 zweiter Stromverlauf83 second current curve
D binärer AusgangD binary output
Is StromaufnahmeIs current consumption
Tp Periodendauer Tv Versorgungsdauer s Distanz t ZeitachseTp period Tv supply duration s distance t time axis
Vo SchwingkreisspannungVo resonant circuit voltage
Vs Versorgungsspannung Vs supply voltage

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1 . Näherungssensor, welcher eine Sensoreinheit (3) und eine Energieversorgungseinheit (1 ) aufweist, wobei die Sensoreinheit (3) eines oder mehrere Sensorelemente sowie Mittel zur Ansteuerung dieser Sensorelemente, Mittel zur Messung von physikalischen Grossen der Sensorelemente und Mittel zur Erzeugung von Messdaten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor eine Schalteinheit (2) zur intermittierenden Energieversorgung der Sensoreinheit (3) aufweist.1 . Proximity sensor, which has a sensor unit (3) and an energy supply unit (1), the sensor unit (3) having one or more sensor elements as well as means for controlling these sensor elements, means for measuring physical quantities of the sensor elements and means for generating measurement data characterized in that the proximity sensor has a switching unit (2) for the intermittent energy supply of the sensor unit (3).
2. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor Mittel zur drahtlosen Übermittlung von Messdaten aufweist.2. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the proximity sensor has means for wireless transmission of measurement data.
3. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor Mittel zur drahtlosen Übertragung von Energie zum Betrieb des Näherungssensors aufweist.3. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the proximity sensor has means for wireless transmission of energy for operating the proximity sensor.
4. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor ein Näherungsschalter ist.4. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the proximity sensor is a proximity switch.
5. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (3) auf einem kapazitiven, induktiven oder photoelektrischen Wirkungsprinzip oder auf einem Hall-Effekt oder auf Ultraschall beruht.5. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the sensor unit (3) is based on a capacitive, inductive or photoelectric principle of action or on a Hall effect or on ultrasound.
6. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor einen Schwingkreis (5) aufweist, und dass eine Versor¬ gungsdauer (Tv) der Sensoreinheit (3) grösser als eine Abklingzeit einer am Schwingkreis (5) anliegenden oszillierenden Spannung ist. 6. proximity sensor according to claim 1, characterized in that the proximity sensor comprises a resonant circuit (5), and that a versor ¬ supply period (Tv) of the sensor unit (3) is greater than a decay time of a voltage applied to the resonant circuit (5) oscillating voltage.
7. Näherungssensor gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsdauer (Tv) grösser als die dreifache Abklingzeit der am Schwingkreis (5) anliegenden oszillierenden Spannung ist.7. Proximity sensor according to claim 6, characterized in that the supply duration (Tv) is greater than three times the decay time of the oscillating voltage applied to the resonant circuit (5).
8. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Periodendauer der intermittierenden Energieversorgung kleiner als ei- ne Sekunde ist.8. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that a period of the intermittent energy supply is less than one second.
9. Näherungssensor gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ei- ne Periodendauer der intermittierenden Energieversorgung mindestens annähernd 500 Mikrosekunden beträgt.9. Proximity sensor according to claim 1, characterized in that a period of the intermittent energy supply is at least approximately 500 microseconds.
1 0. Verfahren zum Betrieb eines Näherungssensors mit geringer Leistungsaufnahme, welcher eine Sensoreinheit (3) aufweist, wobei die Sensorein- heit (3) eines oder mehrere Sensorelemente sowie Mittel zur Ansteuerung dieser Sensorelemente, Mittel zur Messung von physikalischen Grossen der Sensorelemente und Mittel zur Erzeugung von Messdaten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (3) intermittie¬ rend mit einer Versorgungsspannung Vs gespeist wird.1 0. Method for operating a proximity sensor with low power consumption, which has a sensor unit (3), the sensor unit (3) having one or more sensor elements as well as means for controlling these sensor elements, means for measuring physical quantities of the sensor elements and means for comprises generating measurement data, characterized in that the sensor unit (3) intermittie ¬ rend is fed with a supply voltage Vs.
1 1 . Verfahren gemäss Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass Messdaten der Sensoreinheit (3) und Energie zum Betrieb des Näherungssensors drahtlos übertragen werden.1 1. A method according to claim 1 0, characterized in that measurement data of the sensor unit (3) and energy for operating the proximity sensor are transmitted wirelessly.
1 2. Verfahren gemäss Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Sen¬ soreinheit (3) einen Schwingkreis (5) für eine kapazitive oder induktive Detektion eines Objektes (4) speist. 1 2. A process according to claim 1 0, characterized in that the Sen ¬ (3) fed soreinheit a resonant circuit (5) for a capacitive or inductive detection of an object (4).
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