WO2020109121A1 - Sensor assembly - Google Patents

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WO2020109121A1
WO2020109121A1 PCT/EP2019/082008 EP2019082008W WO2020109121A1 WO 2020109121 A1 WO2020109121 A1 WO 2020109121A1 EP 2019082008 W EP2019082008 W EP 2019082008W WO 2020109121 A1 WO2020109121 A1 WO 2020109121A1
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flat
trajectory
sensor arrangement
flat coil
coils
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PCT/EP2019/082008
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Ajoy Palit
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H59/02Selector apparatus
    • F16H59/08Range selector apparatus
    • F16H59/10Range selector apparatus comprising levers
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Definitions

  • the invention relates to an inductive position determination.
  • the invention relates to the determination of a relative position of a movable element compared to a fixed element on board a motor vehicle.
  • a selector lever is provided on a motor vehicle for influencing a gear stage inserted in a transmission.
  • the selector lever can be brought into different positions by the driver, the selector lever being able to be guided in a backdrop.
  • the position of the selector lever along the backdrop is scanned and, if necessary, processed electronically.
  • a control device can then control the transmission based on the driver's request expressed by the position of the selector lever.
  • a series of inductive coils can be attached to a console and a flow element can be attached to the selector lever to determine the position.
  • the coils are excited to provide electromagnetic fields and inductances of the coils are determined.
  • the flux element influences the inductance of a nearby coil, so that the position of the selector lever can be determined based on the specific inductances.
  • the invention has for its object to provide an improved device for indukti ven position determination.
  • the invention solves this problem by means of a device with the features of the independent claim. Sub-claims ge preferred embodiments again.
  • a sensor arrangement comprises a flow element that is movably attached along a trajectory; a first, a second and a third flat coil, which are arranged side by side in a surface parallel to the trajectory; and an evaluation device.
  • the flat coils are shaped such that the inductance of each flat coil is dependent on a position of the flux element along the trajectory.
  • the evaluation device is set up to determine positions of the flux element with respect to inductivities of the individual To determine flat coils and to provide a position of the flow element on the basis of at least two matching positions.
  • the sensor arrangement With the sensor arrangement, practically any number of positions of the flux element can be determined. It is not necessary to assign a flat coil to a position to be determined. A number and / or location of positions to be determined can be chosen freely and changed at any time.
  • the sensor arrangement can be used flexibly for different applications and positions to be recognized can be calibrated if necessary.
  • the sensor arrangement can be used, for example, for a selector lever to influence a gear stage inserted in a gear.
  • the selector lever can, for example, be brought into five positions, which can be labeled S, D, N, P and R.
  • a size of the area covered by flat coils can be greatly reduced.
  • a robustness of the sensor arrangement can be increased and manufacturing costs can be reduced.
  • redundancy By determining the position of the flux element by means of three flat coils, redundancy can be created, which allows the sensor arrangement to operate even if one of the flat coils should fail, for example due to a short circuit or an interruption in the coil wire.
  • the trajectory is preferably a distance and the surface is preferably flat. A distance between the surface and the trajectory is more preferably constant.
  • the trajectory can also run along a curve, which then preferably also follows the area at a constant distance.
  • the flat coils are preferably shaped such that the size of a region of a flat coil covered by the flux element in the surface is dependent on the position of the flux element along the trajectory.
  • the area covered by the flow element can be determined on the basis of a projection of the flow element onto the surface.
  • the entire area that the flow element can cover over its various positions in the surface is preferred by one of the flat surfaces. spools covered.
  • the larger the area of a flat coil covered by the base element the greater its influence on its inductance.
  • the trajectory usually extends between a start point and an end point.
  • a width of the first and third flat coil transverse to the trajectory can decrease from the starting point, while a width of the second flat coil can increase from the starting point.
  • the flat coils can be arranged in an improved compact manner.
  • the first and third flat coils can be designed in such a way that their inductances correspond to one another regardless of the position of the flux element.
  • the second flat coil can lie in a direction transverse to the trajectory between the first and the third flat coil. This enables a particularly compact design of the flat coils to be achieved. Mutual interference between adjacent flat coils can also be reduced.
  • the flat coils preferably cover a rectangular area together.
  • the flat coils can be of compact construction and can be easily arranged or installed together.
  • the flow element can also have a rectangular shape, wherein widths of the flow element and the rectangular area can be the same and a length of the flow element in the direction of the trajectory is preferably less than the length of the rectangular area.
  • a flat coil usually comprises several turns that lie in the surface.
  • An innermost turn can have the shape of a triangle and turns lying further outside can each have a constant distance from the next turn lying further inside. As a result, all turns except the innermost one can each have the shape of a trapezoid.
  • the innermost turns of the first and third flat coils each have the shape of a right-angled triangle and the innermost turn of the second flat coil has the shape of an equilateral triangle.
  • the outer windings of the first and the third flat coil then essentially each have the shape of a right-angled trapezoid and the outer windings of the second flat coil have an essentially isosceles, symmetrical trapezoid.
  • Widths of the flat coils along the trajectory are preferably strictly monotonous.
  • the inductances of the flat coils can also develop in a strictly monotonous manner via the position of the flux element along the trajectory. A clear determination of the position of the flux element on the basis of the inductance of a flat coil can thereby be made possible.
  • One of the flat coils can comprise several levels.
  • the planes can be arranged along a distance direction of the trajectory from the surface.
  • a flat coil can be formed as a printed coil in the form of a conductor track on a circuit board.
  • coils can be formed on several layers of the board and electrically connected to one another to form a flat coil.
  • the coils on the different layers usually have the same shape, surface and winding direction.
  • the flow element can comprise an electrically conductive element, which in particular extends parallel to the surface.
  • the conductive element can reduce the inductance of a flat coil, in the electromagnetic field of which it is located, and thus act as a damping element.
  • the flow element absorbs energy from the electromagnetic field and forms eddy currents in the electrically conductive material.
  • a flux element can be used that increases the inductance of a flat coil when it is in its electromagnetic field.
  • the flux element is preferably made of an electrically poorly conductive, ferrimagnetic material such as ferrite or iron.
  • the evaluation device can comprise a processing device which is set up to carry out a method described below in whole or in part.
  • the processing device can comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method can be in the form of a computer program product with program code means.
  • the computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Additional features or advantages of the method can be transferred to the sensor arrangement or vice versa.
  • a second aspect of the invention relates to a method for determining the position of a flow element in a sensor arrangement described herein.
  • the method comprises steps of determining inductances of the flat coils; determining positions of the flux element with respect to one of the determined inductances; and providing a position of the flow element based on at least two corresponding ones of the determined positions.
  • the position of the flow element can be determined on the basis of all three positions. Corresponding positions usually deviate slightly from one another due to imperfection in the determination.
  • the provision of the position can include, for example, the formation of a minimum, a maximum, an average of the specific positions or the selection of a specific position that is assigned to a predetermined one of the three flat coils. If only two of the positions correspond to one another, the position of the flow element can be determined on the basis of these two specific positions.
  • N flat coils are provided in the area of the flux element, preferably N> 2 and N being more preferably odd.
  • the position of the flux element can then be determined with respect to a majority of mutually corresponding positions, each of which is assigned to one of the flat coils.
  • a defective flat coil can be determined if the position determined on the basis of its inductance deviates from corresponding positions which have been determined on the basis of the other flat coils.
  • a signal or a message indicating the defective flat coil can be provided.
  • the defective flat coil can be excluded from further operation of the sensor arrangement.
  • the sensor arrangement can continue to be operated at least as long as no further flat coils are determined to be defective.
  • FIG. 1 shows in a top area a system 100 with a sensor arrangement 105, and in a bottom area a representation 110 of relationships on the sensor arrangement 105.
  • the sensor arrangement 105 is set up to determine the position of a first element in relation to a second element. Before given the sensor arrangement 105 is set up to be used on board a motor vehicle to determine the position of a selector lever 115 which a driver can operate in order to influence the selection of an engaged gear stage in a gearbox in a drive train of the motor vehicle .
  • the sensor arrangement 105 comprises a first flat coil L1, a second flat coil L2 and a third flat coil L3, which lie side by side in a surface 120, which is preferably flat.
  • surface 120 extends in an xy plane that corresponds to the paper plane.
  • a z-axis extends vertically towards the viewer.
  • a flux element 125 is attached offset along the z-axis a predetermined trajectory 130 is displaceable. In the embodiment shown, the trajectory 130 coincides with the x-axis.
  • Surface 120 is preferably rectangular and has edges that extend parallel to the x-axis or the y-axis.
  • the flow element 125 is also rectangular in the illustrated embodiment and comprises edges that run in pairs parallel to edges of the surface 120.
  • the flat coils L1 -L3 can be mounted on a carrier 135 to form a separately manageable unit.
  • the carrier 135 can be attached to a console and the selector lever 115 can be connected to the flow element 125, so that the flux element 125 is displaced with respect to the flat coils L1-L3 along the trajectory 130 when the selector lever 115 is moved with respect to the console.
  • the selector lever 115 can assume five positions 140, which are denoted by S, D, N, P and R. Another assignment is also possible.
  • a symbolic arrow on flow element 125 points to marks that indicate positions 140.
  • the carrier 130 can in particular comprise a circuit board and the flat coils L1 -L3 can be designed as conductor tracks on the circuit board.
  • the circuit board can optionally comprise a plurality of layers, on each of which a section of a flat coil L1 -L3 can be formed as a conductor track, the sections of a flat coil L1 -L3 being electrically connected to one another.
  • the flux element 125 may be made of a conductive material such as copper to act as a damping element for the inductances of the flat coils L1-L3.
  • the trajectory 130 extends in the illustrated embodiment from the position S (far left) to the position R (far right).
  • the trajectory 130 is preferably so limited that the flow element 125 is in all positions 140 completely above (or below) the surface 120.
  • the flat coils L1 -L3 are shaped such that an area of each flat coil L1 -L3 covered by the flux element 125 depends on a position of the flux element 125.
  • the flat coils L1 and L3 are shaped so that they each the area covered by the flow element 125 is greatest when the flow element 125 is in position S and the covered area decreases strictly monotonously when the flow element 125 is moved in the direction of the position R.
  • the flat coil L2 is shaped such that its area covered by the flux element 125 is the smallest when the flux element 125 is in the position S and the covered area increases strictly monotonously when the flux element 125 is shifted in the direction of the position R. becomes.
  • the ge opposite arrangement of the flat coil L2 compared to the flat coils L1 and L3 is not absolutely necessary for the function of the sensor arrangement 105, but it can allow a particularly compact arrangement of the flat coils L1 -L3 on the surface 120.
  • the flat coils L1 -L3 preferably extend over the entire length of the surface 120 in the x direction.
  • the flat coils L1-L3 are each trapezoidal, with mutually parallel base sides of each trapezoid each extending in the y direction.
  • the trapezoids of the flat coils L1 and L3 each carry two internal angles of 90 ° on the side facing away from the flat coil L2, one in the area of position S and one in the area of position R.
  • the trapezoid of the second flat coil L2 has no right inner angle , but is symmetrical with respect to an axis parallel to the x-axis. Distances between the flat coils L1-L3 in the y direction are preferably constant along the x direction.
  • An evaluation device 145 is set up to determine inductances of the flat coils L1-L3.
  • both ends of each of the flat coils L1 -L3 are preferably connected to the evaluation device 145, as indicated.
  • a flat coil L1 -L3 can form part of an oscillating circuit, for example a parallel LC circuit, and its resonant frequency can be excited.
  • the resonance frequency can be used as a measure of the inductance, which in turn depends on the area of the flat coil L1-L3 covered by the flux element 125.
  • the size of the covered area is linked to the position 140 of the flow element 125, and thus to that of the selector lever 115, so that the position 140 of the selector lever 115 can be determined on the basis of the inductance of a flat coil L1 -L3.
  • the evaluation device 145 is further preferably configured to determine the position 140 of the selector lever 115 or of the flow element 125 on the basis of positions 140, which were individually determined with respect to one of the flat coils L1 -L3. In particular, it can be determined whether two or more positions 140, which were each determined with respect to one of the flat coils L1 -L3, correspond to one another. If this is the case, the position 140 can be determined with respect to the mutually corresponding positions 140.
  • the determined position 140 can be made available to the outside via an interface 150.
  • the position provided can be continuously specified within a predetermined range or can discretely relate to one of the predetermined positions S, D, N, P or R.
  • it can be determined whether one of the flat coils L1 -L3 has a defect.
  • the illustration 110 in the lower area of FIG. 1 shows qualitatively exemplary courses of inductances of the flat coils L1 -L3 as a function of different positions 140 of the flux element 125.
  • a position 140 of the flux element 125 is plotted in the horizontal direction and an inductance is plotted in the vertical direction.
  • Inductivities of the flat coils L1 and L3 are shown to be identical, although in practice they usually differ at least slightly from one another, even if the flat coils L1 and L3 are symmetrical to one another.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method 200 for determining the position 140 of the flow element 125 relative to an arrangement of coils L1 -L3 in a sensor arrangement 105 like that of FIG. 1.
  • the method 200 can in particular be carried out using the evaluation device 145 and preferably starts in one Step 205.
  • an inductance of the flat coil L1 can be determined.
  • inductances of the flat coils L2 and L3 can be determined in steps 215 and 220.
  • Steps 210-220 can be carried out sequentially, synchronized or concurrently with one another.
  • a corresponding position 140 of the flux element 125 can then be determined in steps 230-240, for example on the basis of a table that maps inductances at positions 140 or on the basis of a known relationship that enables a functional determination of the Position 140 allowed on the basis of inductance.
  • a position 140 of the flux element 125 can be determined on the basis of these determined positions 140 and provided in a step 255, for example via the interface 150.
  • positions 140 determined with respect to the flat coils L1 and L2 essentially coincide and the position 140 determined with respect to the flat coil L3 deviates by more than a predetermined amount from the other two Positions 140 from, the position 140 of the flow element 125 can be determined with respect to the two matching positions 140.
  • the flat coil L1 -L3, with respect to which a different position 140 was determined can be determined as defective in a step 260.
  • a flat coil L1-L3 determined as defective cannot be used to determine a position 140 in a subsequent run through the illustrated steps.
  • the method 200 can be run through cyclically in order to determine the position 140 at predetermined time intervals.

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Abstract

A sensor assembly comprises: - a flux element, which is mounted for movement along a trajectory; - a first, a second and a third flat coil, which are arranged adjacent to one another along a surface parallel to the trajectory; - and an evaluation device. The flat coils are shaped in such a way that the inductance of each flat coil is dependent on a position of the flux element along the trajectory. The evaluation device is designed to determine positions of the flux element with respect to inductances of the individual flat coils and to provide a position of the flux element on the basis of at least two corresponding determined positions.

Description

Sensoranordnunq Sensor arrangement
Die Erfindung betrifft eine induktive Positionsbestimmung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung einer relativen Position eines beweglichen Elements ge genüber einem festen Element an Bord eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to an inductive position determination. In particular, the invention relates to the determination of a relative position of a movable element compared to a fixed element on board a motor vehicle.
An einem Kraftfahrzeug ist ein Wählhebel zur Beeinflussung einer in einem Getriebe eingelegten Gangstufe vorgesehen. Der Wählhebel kann durch den Fahrer in unter schiedliche Positionen gebracht werden, wobei der Wählhebel in einer Kulisse ge führt sein kann. Die Position des Wählhebels entlang der Kulisse wird abgetastet und gegebenenfalls elektronisch verarbeitet. Eine Steuereinrichtung kann dann das Ge triebe auf der Basis des durch die Position des Wählhebels ausgedrückten Fahrer- wunschs steuern. A selector lever is provided on a motor vehicle for influencing a gear stage inserted in a transmission. The selector lever can be brought into different positions by the driver, the selector lever being able to be guided in a backdrop. The position of the selector lever along the backdrop is scanned and, if necessary, processed electronically. A control device can then control the transmission based on the driver's request expressed by the position of the selector lever.
Zur Positionsbestimmung können an einer Konsole eine Reihe induktiver Spulen und am Wählhebel ein Flusselement angebracht werden. Die Spulen werden zur Bereit stellung elektromagnetischer Felder angeregt und Induktivitäten der Spulen werden bestimmt. Das Flusselement beeinflusst die Induktivität einer nahe gelegenen Spule, sodass die Position des Wählhebels aufgrund der bestimmten Induktivitäten be stimmt werden kann. A series of inductive coils can be attached to a console and a flow element can be attached to the selector lever to determine the position. The coils are excited to provide electromagnetic fields and inductances of the coils are determined. The flux element influences the inductance of a nearby coil, so that the position of the selector lever can be determined based on the specific inductances.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur indukti ven Positionsbestimmung anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche ge ben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention has for its object to provide an improved device for indukti ven position determination. The invention solves this problem by means of a device with the features of the independent claim. Sub-claims ge preferred embodiments again.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensoranord nung ein Flusselement, das entlang einer Trajektorie beweglich angebracht ist; eine erste, eine zweite und eine dritte Flachspule, die nebeneinander in einer Fläche pa rallel zur Trajektorie angeordnet sind; und eine Auswerteeinrichtung. Die Flachspulen sind derart geformt, dass die Induktivität jeder Flachspule von einer Position des Flusselements entlang der Trajektorie abhängig ist. Die Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, Positionen des Flusselements bezüglich Induktivitäten der einzelnen Flachspulen zu bestimmen und eine Position des Flusselements auf der Basis we nigstens zweier übereinstimmender bestimmter Positionen bereitzustellen. According to a first aspect of the present invention, a sensor arrangement comprises a flow element that is movably attached along a trajectory; a first, a second and a third flat coil, which are arranged side by side in a surface parallel to the trajectory; and an evaluation device. The flat coils are shaped such that the inductance of each flat coil is dependent on a position of the flux element along the trajectory. The evaluation device is set up to determine positions of the flux element with respect to inductivities of the individual To determine flat coils and to provide a position of the flow element on the basis of at least two matching positions.
Mit der Sensoranordnung können praktisch beliebig viele Positionen des Flussele ments bestimmt werden. Es ist nicht notwendig, einer zu bestimmenden Position eine Flachspule zuzuordnen. Eine Anzahl und/oder Lage von zu bestimmenden Positio nen kann frei gewählt und zu einem beliebigen Zeitpunkt verändert werden. Die Sen soranordnung kann flexibel für verschiedene Anwendungsfälle eingesetzt werden und zu erkennende Positionen können bei Bedarf kalibriert werden. Die Sensoran ordnung kann beispielsweise für einen Wählhebel zur Beeinflussung einer in einem Getriebe eingelegten Getriebestufe eingesetzt werden. Der Wählhebel kann dabei beispielsweise in fünf Positionen gebracht werden, die mit S, D, N, P und R bezeich net sein können. Gegenüber einer Lösung mit zu den Positionen zugeordneten Flachspulen kann eine Größe der Fläche, die von Flachspulen bedeckt ist, stark ver kleinert werden. Eine Robustheit der Sensoranordnung kann gesteigert und Herstel lungskosten können gesenkt sein. With the sensor arrangement, practically any number of positions of the flux element can be determined. It is not necessary to assign a flat coil to a position to be determined. A number and / or location of positions to be determined can be chosen freely and changed at any time. The sensor arrangement can be used flexibly for different applications and positions to be recognized can be calibrated if necessary. The sensor arrangement can be used, for example, for a selector lever to influence a gear stage inserted in a gear. The selector lever can, for example, be brought into five positions, which can be labeled S, D, N, P and R. Compared to a solution with flat coils assigned to the positions, a size of the area covered by flat coils can be greatly reduced. A robustness of the sensor arrangement can be increased and manufacturing costs can be reduced.
Durch Bestimmung der Position des Flusselements mittels dreier Flachspulen kann eine Redundanz geschaffen sein, die einen Betrieb der Sensoranordnung auch dann erlaubt, wenn eine der Flachspulen ausfallen sollte, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung des Spulendrahts. By determining the position of the flux element by means of three flat coils, redundancy can be created, which allows the sensor arrangement to operate even if one of the flat coils should fail, for example due to a short circuit or an interruption in the coil wire.
Die T rajektorie ist bevorzugt eine Strecke und die Fläche ist bevorzugt eben. Ein Ab stand zwischen der Fläche und der Trajektorie ist weiter bevorzugt konstant. Die T rajektorie kann auch entlang einer Kurve verlaufen, der dann bevorzugt auch die Fläche mit konstantem Abstand folgt. The trajectory is preferably a distance and the surface is preferably flat. A distance between the surface and the trajectory is more preferably constant. The trajectory can also run along a curve, which then preferably also follows the area at a constant distance.
Bevorzugt sind die Flachspulen derart geformt, dass jeweils die Größe eines vom Flusselement abgedeckten Bereichs einer Flachspule in der Fläche von der Position des Flusselements entlang der Trajektorie abhängig ist. Der durch das Flusselement abgedeckte Bereich kann anhand einer Projektion des Flusselements auf die Fläche bestimmt werden. Bevorzugt ist der gesamte Bereich, den das Flusselement über seine verschiedenen Positionen in der Fläche abdecken kann, durch eine der Flach- spulen abgedeckt. Je größer der vom FSusselement abgedeckte Bereich einer Flach spule ist, desto stärker kann sein Einfluss auf deren Induktivität sein. Durch Verknüp fung des abgedeckten Bereichs einer Flachspule mit der Position kann die Induktivi tät der Flachspule von der Position des Flusselements abhängig sein, sodass die Position auf der Basis der Induktion bestimmt werden kann. The flat coils are preferably shaped such that the size of a region of a flat coil covered by the flux element in the surface is dependent on the position of the flux element along the trajectory. The area covered by the flow element can be determined on the basis of a projection of the flow element onto the surface. The entire area that the flow element can cover over its various positions in the surface is preferred by one of the flat surfaces. spools covered. The larger the area of a flat coil covered by the base element, the greater its influence on its inductance. By linking the covered area of a flat coil with the position, the inductance of the flat coil can be dependent on the position of the flux element, so that the position can be determined on the basis of the induction.
Die T rajektorie erstreckt sich üblicherweise zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt. Eine Breite der ersten und der dritten Flachspule quer zur Trajektorie kann vom Startpunkt aus jeweils abnehmen, während eine Breite der zweiten Flachspule vom Startpunkt aus zunehmen kann. Dadurch können die Flachspulen verbessert kompakt angeordnet werden. Die erste und die dritte Flachspule können so beschaf fen sein, dass ihre Induktivitäten einander unabhängig von der Position des Flus selements entsprechen. The trajectory usually extends between a start point and an end point. A width of the first and third flat coil transverse to the trajectory can decrease from the starting point, while a width of the second flat coil can increase from the starting point. As a result, the flat coils can be arranged in an improved compact manner. The first and third flat coils can be designed in such a way that their inductances correspond to one another regardless of the position of the flux element.
Die zweite Flachspule kann in einer Richtung quer zur Trajektorie zwischen der ers ten und der dritten Flachspule liegen. Dadurch kann eine besonders kompakte Bau form der Flachspulen realisiert werden. Eine gegenseitige Beeinflussung benachbar ter Flachspulen kann außerdem verringert sein. The second flat coil can lie in a direction transverse to the trajectory between the first and the third flat coil. This enables a particularly compact design of the flat coils to be achieved. Mutual interference between adjacent flat coils can also be reduced.
Die Flachspulen decken bevorzugt zusammen eine rechteckige Fläche ab. Dadurch können die Flachspulen kompakt aufgebaut sein und gemeinsam leicht angeordnet oder verbaut werden. Das Flusselement kann ebenfalls eine rechteckige Form auf weisen, wobei Breiten des Flusselements und der rechteckigen Fläche gleich sein können und eine Länge des Flusselements in Richtung der Trajektorie bevorzugt kleiner als die Länge der rechteckigen Fläche ist. The flat coils preferably cover a rectangular area together. As a result, the flat coils can be of compact construction and can be easily arranged or installed together. The flow element can also have a rectangular shape, wherein widths of the flow element and the rectangular area can be the same and a length of the flow element in the direction of the trajectory is preferably less than the length of the rectangular area.
Eine Flachspule umfasst üblicherweise mehrere Windungen, die in der Fläche liegen. Eine innerste Windung kann die Form eines Dreiecks haben und weiter außen lie gende Windungen können jeweils konstanten Abstand zur nächsten weiter innen lie genden Windung aufweisen. Dadurch können alle Windungen außer der innersten jeweils die Form eines Trapezes aufweisen. Man kann auch von einer trapezförmi gen Flachspule sprechen. In einer Ausführungsform haben die innersten Windungen der ersten und der dritten Flachspule jeweils die Form eines rechtwinkligen Dreiecks und die innerste Windung der zweiten Flachspule hat die Form eines gleichwinkligen Dreiecks. Die äußeren Windungen der ersten und der dritten Flachspule haben dann im Wesentlichen je weils die Form eines rechtwinkligen Trapezes und die äußeren Windungen der zwei ten Flachspule die eines im Wesentlichen gleichschenkligen, symmetrischen Trape zes. A flat coil usually comprises several turns that lie in the surface. An innermost turn can have the shape of a triangle and turns lying further outside can each have a constant distance from the next turn lying further inside. As a result, all turns except the innermost one can each have the shape of a trapezoid. One can also speak of a trapezoidal flat coil. In one embodiment, the innermost turns of the first and third flat coils each have the shape of a right-angled triangle and the innermost turn of the second flat coil has the shape of an equilateral triangle. The outer windings of the first and the third flat coil then essentially each have the shape of a right-angled trapezoid and the outer windings of the second flat coil have an essentially isosceles, symmetrical trapezoid.
Breiten der Flachspulen entlang der Trajektorie verlaufen bevorzugt jeweils streng monoton. Dadurch können sich die Induktivitäten der Flachspulen auch streng mono ton über die Position des Flusselements entlang der Trajektorie entwickeln. Eine ein deutige Bestimmung der Position des Flusselements auf der Basis der Induktivität einer Flachspule kann dadurch ermöglicht sein. Widths of the flat coils along the trajectory are preferably strictly monotonous. As a result, the inductances of the flat coils can also develop in a strictly monotonous manner via the position of the flux element along the trajectory. A clear determination of the position of the flux element on the basis of the inductance of a flat coil can thereby be made possible.
Eine der Flachspulen kann mehrere Ebenen umfassen. Die Ebenen können entlang einer Abstandsrichtung der Trajektorie zur Fläche angeordnet sein. Praktisch kann eine Flachspule als Print-Spule in Form einer Leiterbahn auf einer Platine gebildet werden. Um mehrere Ebenen zu umfassen, können Spulen auf mehreren Lagen der Platine gebildet und elektrisch miteinander verschaltet werden, um eine Flachspule zu bilden. Dabei weisen die Spulen auf den verschiedenen Lagen üblicherweise glei che Formen, Flächen und Windungsrichtungen auf. One of the flat coils can comprise several levels. The planes can be arranged along a distance direction of the trajectory from the surface. In practice, a flat coil can be formed as a printed coil in the form of a conductor track on a circuit board. In order to comprise several levels, coils can be formed on several layers of the board and electrically connected to one another to form a flat coil. The coils on the different layers usually have the same shape, surface and winding direction.
Das Flusselement kann ein elektrisch leitfähiges Element umfassen, das sich insbe sondere parallel zur Fläche erstreckt. Das leitfähige Element kann die Induktivität einer Flachspule, in deren elektromagnetischem Feld es sich befindet, verringern und so als Dämpfungselement wirken. Dabei nimmt das Flusselement Energie aus dem elektromagnetischen Feld auf und bildet Wirbelströme im elektrisch leitfähigen Mate rial. In einer anderen Ausführungsform kann ein Flusselement verwendet werden, das die Induktivität einer Flachspule erhöht, wenn es sich in ihrem elektromagneti schen Feld befindet. Das Flusselement ist dabei bevorzugt aus einem elektrisch schlecht leitenden, ferrimagnetischen Material wie Ferrit oder Eisen gefertigt. Die Auswerteeinrichtung kann eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein im Folgenden beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise aus zuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikro computer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerpro grammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Sensoranordnung über tragen werden oder umgekehrt. The flow element can comprise an electrically conductive element, which in particular extends parallel to the surface. The conductive element can reduce the inductance of a flat coil, in the electromagnetic field of which it is located, and thus act as a damping element. The flow element absorbs energy from the electromagnetic field and forms eddy currents in the electrically conductive material. In another embodiment, a flux element can be used that increases the inductance of a flat coil when it is in its electromagnetic field. The flux element is preferably made of an electrically poorly conductive, ferrimagnetic material such as ferrite or iron. The evaluation device can comprise a processing device which is set up to carry out a method described below in whole or in part. For this purpose, the processing device can comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method can be in the form of a computer program product with program code means. The computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Features or advantages of the method can be transferred to the sensor arrangement or vice versa.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Flusselements in einer hierin beschriebenen Sensoranordnung. Dabei umfasst das Verfahren Schritte des Bestimmens von Induktivitäten der Flachspulen; des Bestimmens von Positionen des Flusselements jeweils bezüglich einer der bestimm ten Induktivitäten; und des Bereitstellens einer Position des Flusselements auf der Basis von wenigstens zwei einander entsprechenden der bestimmten Positionen. A second aspect of the invention relates to a method for determining the position of a flow element in a sensor arrangement described herein. The method comprises steps of determining inductances of the flat coils; determining positions of the flux element with respect to one of the determined inductances; and providing a position of the flow element based on at least two corresponding ones of the determined positions.
Entsprechen die drei bestimmten Positionen einander, so kann die Position des Flus selements auf der Basis aller drei Positionen bestimmt werden. Einander entspre chende Positionen weichen üblicherweise aufgrund von Imperfektion bei der Be stimmung leicht voneinander ab. Das Bereitstellen der Position kann beispielsweise das Bilden eines Minimums, eines Maximums, eines Mittelwerts der bestimmten Po sitionen oder die Auswahl einer der bestimmten Position umfassen, die einer vorbe stimmten der drei Flachspulen zugeordnet ist. Entsprechen nur zwei der Positionen einander, so kann die Position des Flusselements auf der Basis dieser beiden be stimmten Positionen bestimmt werden. If the three determined positions correspond to one another, the position of the flow element can be determined on the basis of all three positions. Corresponding positions usually deviate slightly from one another due to imperfection in the determination. The provision of the position can include, for example, the formation of a minimum, a maximum, an average of the specific positions or the selection of a specific position that is assigned to a predetermined one of the three flat coils. If only two of the positions correspond to one another, the position of the flow element can be determined on the basis of these two specific positions.
In einer allgemeinen Ausführungsform sind N Flachspulen im Bereich des Flussele ments vorgesehen, wobei bevorzugt N > 2 gilt und N weiter bevorzugt ungerade ist. Die Position des Flusselements kann dann bezüglich einer Mehrheit einander ent sprechender Positionen bestimmt werden, die jeweils einer der Flachspulen zuge ordnet sind. Die Sensoranordnung kann allgemein auch nach Ausfall von N-2 Flach spulen weiter die Position des Flusselements bestimmen. Aus Platzgründen und ei- ner zu erwartenden Wahrscheinlichkeit des Ausfalls von mehr als einer Flachspule zur gleichen Zeit wird vorgeschlagen, N=3 zu wählen. In a general embodiment, N flat coils are provided in the area of the flux element, preferably N> 2 and N being more preferably odd. The position of the flux element can then be determined with respect to a majority of mutually corresponding positions, each of which is assigned to one of the flat coils. The sensor arrangement can generally continue to determine the position of the flux element even after the failure of N-2 flat coils. For reasons of space and If the probability of more than one flat coil failing at the same time is to be expected, it is proposed to choose N = 3.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann eine defekte Flachspule bestimmt wer den, falls die auf der Basis ihrer Induktivität bestimmte Position von einander ent sprechenden Positionen abweicht, die auf der Basis der anderen Flachspulen be stimmt wurden. Ein Signal oder eine Nachricht, die auf die defekte Flachspule hin weist, kann bereitgestellt werden. Die defekte Flachspule kann vom weiteren Betrieb der Sensoranordnung ausgeschlossen werden. Die Sensoranordnung kann zumin dest solange weiter betrieben werden, wie keine weitere der Flachspulen als defekt bestimmt wird. In a further development of the method, a defective flat coil can be determined if the position determined on the basis of its inductance deviates from corresponding positions which have been determined on the basis of the other flat coils. A signal or a message indicating the defective flat coil can be provided. The defective flat coil can be excluded from further operation of the sensor arrangement. The sensor arrangement can continue to be operated at least as long as no further flat coils are determined to be defective.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:
Fig. 1 ein System; und 1 shows a system; and
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2 shows a flow chart of a method
darstellt. represents.
Figur 1 zeigt in einem oberen Bereich ein System 100 mit einer Sensoranordnung 105, und in einem unteren Bereich eine Darstellung 110 von Zusammenhängen an der Sensoranordnung 105. Die Sensoranordnung 105 ist dazu eingerichtet, die Posi tion eines ersten Elements gegenüber einem zweiten Element zu bestimmen. Bevor zugt ist die Sensoranordnung 105 dazu eingerichtet, an Bord eines Kraftfahrzeugs dazu eingesetzt zu werden, die Position eines Wählhebels 115 zu bestimmen, den ein Fahrer betätigen kann, um die Wahl einer eingelegten Gang stufe in einem Ge triebe in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. FIG. 1 shows in a top area a system 100 with a sensor arrangement 105, and in a bottom area a representation 110 of relationships on the sensor arrangement 105. The sensor arrangement 105 is set up to determine the position of a first element in relation to a second element. Before given the sensor arrangement 105 is set up to be used on board a motor vehicle to determine the position of a selector lever 115 which a driver can operate in order to influence the selection of an engaged gear stage in a gearbox in a drive train of the motor vehicle .
Die Sensoranordnung 105 umfasst eine erste Flachspule L1 , eine zweite Flachspule L2 und eine dritte Flachspule L3, die nebeneinander in einer Fläche 120 liegen, die bevorzugt eben ist. Vorliegend erstreckt sich die Fläche 120 in einer x-y-Ebene, die der Papierebene entspricht. Eine z-Achse erstreckt sich vertikal auf den Betrachter zu. Versetzt entlang der z-Achse ist ein Flusselement 125 angebracht, das entlang einer vorbestimmten Trajektorie 130 verschiebbar ist. In der dargestellten Ausfüh rungsform fällt die T rajektorie 130 mit der x-Achse zusammen. Die Fläche 120 ist bevorzugt rechteckig und weist Kanten auf, die sich parallel zur x-Achse oder zur y- Achse erstrecken. Das Flusselement 125 ist in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls rechteckig und umfasst Kanten, die paarweise parallel zu Kanten der Flä che 120 verlaufen. The sensor arrangement 105 comprises a first flat coil L1, a second flat coil L2 and a third flat coil L3, which lie side by side in a surface 120, which is preferably flat. In the present case, surface 120 extends in an xy plane that corresponds to the paper plane. A z-axis extends vertically towards the viewer. A flux element 125 is attached offset along the z-axis a predetermined trajectory 130 is displaceable. In the embodiment shown, the trajectory 130 coincides with the x-axis. Surface 120 is preferably rectangular and has edges that extend parallel to the x-axis or the y-axis. The flow element 125 is also rectangular in the illustrated embodiment and comprises edges that run in pairs parallel to edges of the surface 120.
Die Flachspulen L1 -L3 können auf einem Träger 135 angebracht sein, um eine sepa rat handhabbare Einheit zu bilden. Der Träger 135 kann an einer Konsole ange bracht sein und der Wählhebel 115 kann mit dem Flusselement 125 verbunden sein, sodass das Flusselement 125 gegenüber den Flachspulen L1 -L3 entlang der Trajek torie 130 verschoben wird, wenn der Wählhebel 115 gegenüber der Konsole bewegt wird. Rein beispielhaft kann der Wählhebel 115 fünf Positionen 140 einnehmen, die mit S, D, N, P und R bezeichnet sind. Eine andere Zuordnung ist ebenfalls möglich. Ein symbolischer Pfeil am Flusselement 125 weist auf Marken, die die Positionen 140 anzeigen. The flat coils L1 -L3 can be mounted on a carrier 135 to form a separately manageable unit. The carrier 135 can be attached to a console and the selector lever 115 can be connected to the flow element 125, so that the flux element 125 is displaced with respect to the flat coils L1-L3 along the trajectory 130 when the selector lever 115 is moved with respect to the console. By way of example only, the selector lever 115 can assume five positions 140, which are denoted by S, D, N, P and R. Another assignment is also possible. A symbolic arrow on flow element 125 points to marks that indicate positions 140.
Der Träger 130 kann insbesondere eine Platine umfassen und die Flachspulen L1 -L3 können als Leiterbahnen auf der Platine ausgebildet sein. Optional kann die Platine mehrere Lagen umfassen, auf denen jeweils ein Abschnitt einer Flachspule L1 -L3 als Leiterbahn ausgebildet sein kann, wobei die Abschnitte einer Flachspule L1 -L3 elektrisch miteinander verbunden sind. Das Flusselement 125 kann ein aus einem leitfähigen Material wie Kupfer bestehen, um als Dämpfungselement für die Induktivi täten der Flachspulen L1-L3 zu wirken. The carrier 130 can in particular comprise a circuit board and the flat coils L1 -L3 can be designed as conductor tracks on the circuit board. The circuit board can optionally comprise a plurality of layers, on each of which a section of a flat coil L1 -L3 can be formed as a conductor track, the sections of a flat coil L1 -L3 being electrically connected to one another. The flux element 125 may be made of a conductive material such as copper to act as a damping element for the inductances of the flat coils L1-L3.
Die T rajektorie 130 erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform von der Posi tion S (ganz links) bis zur Position R (ganz rechts). Dabei ist die T rajektorie 130 be vorzugt so begrenzt, dass sich das Flusselement 125 in allen Positionen 140 voll ständig über (oder unter) der Fläche 120 befindet. The trajectory 130 extends in the illustrated embodiment from the position S (far left) to the position R (far right). The trajectory 130 is preferably so limited that the flow element 125 is in all positions 140 completely above (or below) the surface 120.
Die Flachspulen L1 -L3 sind so geformt, dass ein durch das Flusselement 125 abge deckter Bereich jeder Flachspule L1 -L3 von einer Position des Flusselements 125 abhängig ist. Vorliegend sind die Flachspulen L1 und L3 so geformt, dass ihr jeweils durch das Flusselement 125 abgedeckter Bereich dann am größten ist, wenn sich das Flusselement 125 in der Position S befindet und der abgedeckte Bereich streng monoton abnimmt, wenn das Flusselement 125 in Richtung der Position R verscho ben wird. Die Flachspule L2 ist so geformt, dass ihr durch das Flusselement 125 ab gedeckte Bereich dann am kleinsten ist, wenn sich das Flusselement 125 in der Posi tion S befindet und der abgedeckte Bereich streng monoton zunimmt, wenn das Flusselement 125 in Richtung der Position R verschoben wird. Die diesbezüglich ge genläufige Anordnung der Flachspule L2 gegenüber den Flachspulen L1 und L3 ist für die Funktion der Sensoranordnung 105 nicht unbedingt erforderlich, kann aber eine besonders kompakte Anordnung der Flachspulen L1 -L3 auf der Fläche 120 er möglichen. The flat coils L1 -L3 are shaped such that an area of each flat coil L1 -L3 covered by the flux element 125 depends on a position of the flux element 125. In the present case, the flat coils L1 and L3 are shaped so that they each the area covered by the flow element 125 is greatest when the flow element 125 is in position S and the covered area decreases strictly monotonously when the flow element 125 is moved in the direction of the position R. The flat coil L2 is shaped such that its area covered by the flux element 125 is the smallest when the flux element 125 is in the position S and the covered area increases strictly monotonously when the flux element 125 is shifted in the direction of the position R. becomes. The ge opposite arrangement of the flat coil L2 compared to the flat coils L1 and L3 is not absolutely necessary for the function of the sensor arrangement 105, but it can allow a particularly compact arrangement of the flat coils L1 -L3 on the surface 120.
Die Flachspulen L1 -L3 erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Länge der Fläche 120 in x-Richtung. In der dargestellten Ausführungsform sind die die Flachspulen L1 - L3 jeweils trapezoid geformt, wobei sich zueinander parallele Grundseiten jedes Tra pezes jeweils in y-Richtung erstrecken. Die Trapeze der Flachspulen L1 und L3 tra gen jeweils zwei Innenwinkel von 90° auf der von der Flachspule L2 abgewandten Seite, und zwar einen im Bereich der Position S und einen im Bereich der Position R. Das Trapez der zweiten Flachspule L2 hat keinen rechten Innenwinkel, ist aber symmetrisch bezüglich einer Achse parallel zur x-Achse. So sind Abstände zwischen den Flachspulen L1-L3 in y-Richtung bevorzugt konstant entlang der x-Richtung. The flat coils L1 -L3 preferably extend over the entire length of the surface 120 in the x direction. In the illustrated embodiment, the flat coils L1-L3 are each trapezoidal, with mutually parallel base sides of each trapezoid each extending in the y direction. The trapezoids of the flat coils L1 and L3 each carry two internal angles of 90 ° on the side facing away from the flat coil L2, one in the area of position S and one in the area of position R. The trapezoid of the second flat coil L2 has no right inner angle , but is symmetrical with respect to an axis parallel to the x-axis. Distances between the flat coils L1-L3 in the y direction are preferably constant along the x direction.
Eine Auswerteeinrichtung 145 ist dazu eingerichtet, Induktivitäten der Flachspulen L1-L3 zu bestimmen. Dazu sind bevorzugt beide Enden jeder der Flachspulen L1 -L3 mit der Auswerteeinrichtung 145 verbunden, wie angedeutet. Zur Bestimmung ihrer Induktivität kann eine Flachspule L1 -L3 einen Teil eines Schwingkreises, etwa eines parallelen L-C-Kreises, bilden, und dieser kann in seiner Resonanzfrequenz angeregt werden. Die Resonanzfrequenz kann als Maß für die Induktivität verwendet werden, die ihrerseits von dem durch das Flusselement 125 abgedeckten Bereich der Flach spule L1-L3 abhängt. Die Größe des abgedeckten Bereichs ist mit der Position 140 des Flusselements 125, und dadurch mit der des Wählhebels 115 verknüpft, sodass auf der Basis der Induktivität einer Flachspule L1 -L3 die Position 140 des Wählhe bels 115 bestimmt werden kann. Die Auswerteeinrichtung 145 ist weiter bevorzugt dazu eingerichtet, die Position 140 des Wählhebels 115 bzw. des Flusselements 125 auf der Basis von Positionen 140 zu bestimmen, die einzeln bezüglich jeweils einer der Flachspulen L1 -L3 bestimmt wurden. Dabei kann insbesondere bestimmt werden, ob zwei oder mehr Positionen 140, die jeweils bezüglich einer der Flachspulen L1 -L3 bestimmt wurden, einander entsprechen. Ist dies der Fall, so kann die Position 140 bezüglich der einander ent sprechenden Positionen 140 bestimmt werden. Die bestimmte Position 140 kann über eine Schnittstelle 150 nach außen bereitgestellt werden. Die bereitgestellte Po sition kann kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs angegeben wer den oder diskret eine der vorbestimmten Positionen S, D, N, P oder R betreffen. Au ßerdem kann bestimmt werden, ob eine der Flachspulen L1 -L3 einen Defekt auf- weist. An evaluation device 145 is set up to determine inductances of the flat coils L1-L3. For this purpose, both ends of each of the flat coils L1 -L3 are preferably connected to the evaluation device 145, as indicated. To determine its inductance, a flat coil L1 -L3 can form part of an oscillating circuit, for example a parallel LC circuit, and its resonant frequency can be excited. The resonance frequency can be used as a measure of the inductance, which in turn depends on the area of the flat coil L1-L3 covered by the flux element 125. The size of the covered area is linked to the position 140 of the flow element 125, and thus to that of the selector lever 115, so that the position 140 of the selector lever 115 can be determined on the basis of the inductance of a flat coil L1 -L3. The evaluation device 145 is further preferably configured to determine the position 140 of the selector lever 115 or of the flow element 125 on the basis of positions 140, which were individually determined with respect to one of the flat coils L1 -L3. In particular, it can be determined whether two or more positions 140, which were each determined with respect to one of the flat coils L1 -L3, correspond to one another. If this is the case, the position 140 can be determined with respect to the mutually corresponding positions 140. The determined position 140 can be made available to the outside via an interface 150. The position provided can be continuously specified within a predetermined range or can discretely relate to one of the predetermined positions S, D, N, P or R. In addition, it can be determined whether one of the flat coils L1 -L3 has a defect.
Die Darstellung 110 im unteren Bereich von Figur 1 zeigt qualitativ exemplarische Verläufe von Induktivitäten der Flachspulen L1 -L3 in Abhängigkeit verschiedener Po sitionen 140 des Flusselements 125. In horizontaler Richtung ist eine Position 140 des Flusselements 125 und in vertikaler Richtung eine Induktivität angetragen. Induk tivitäten der Flachspulen L1 und L3 sind als identisch gezeigt, obwohl sie in der Pra xis üblicherweise wenigstens leicht voneinander abweichen, auch wenn die Flach spulen L1 und L3 zueinander symmetrisch ausgebildet sind. The illustration 110 in the lower area of FIG. 1 shows qualitatively exemplary courses of inductances of the flat coils L1 -L3 as a function of different positions 140 of the flux element 125. A position 140 of the flux element 125 is plotted in the horizontal direction and an inductance is plotted in the vertical direction. Inductivities of the flat coils L1 and L3 are shown to be identical, although in practice they usually differ at least slightly from one another, even if the flat coils L1 and L3 are symmetrical to one another.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestimmen der Position 140 des Flusselements 125 gegenüber einer Anordnung von Spulen L1 -L3 in einer Sensoranordnung 105 wie der von Figur 1. Das Verfahren 200 kann insbesondere mithilfe der Auswerteeinrichtung 145 durchgeführt werden und beginnt bevorzugt in einem Schritt 205. FIG. 2 shows a flowchart of a method 200 for determining the position 140 of the flow element 125 relative to an arrangement of coils L1 -L3 in a sensor arrangement 105 like that of FIG. 1. The method 200 can in particular be carried out using the evaluation device 145 and preferably starts in one Step 205.
In einem Schritt 210 kann eine Induktivität der Flachspule L1 bestimmt werden. In entsprechender Weise können in Schritten 215 und 220 Induktivitäten der Flachspu len L2 und L3 bestimmt werden. Die Schritte 210-220 können nacheinander, syn chronisiert oder nebenläufig zueinander ausgeführt werden. Zu jeder bestimmten Induktivität kann dann in Schritten 230-240 jeweils eine korres pondierende Position 140 des Flusselements 125 bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis einer Tabelle, die Induktivitäten auf Positionen 140 abbildet, oder auf der Basis eines bekannten Zusammenhangs, der eine funktionale Bestimmung der Position 140 auf der Basis der Induktivität erlaubt. In a step 210, an inductance of the flat coil L1 can be determined. Correspondingly, inductances of the flat coils L2 and L3 can be determined in steps 215 and 220. Steps 210-220 can be carried out sequentially, synchronized or concurrently with one another. For each particular inductance, a corresponding position 140 of the flux element 125 can then be determined in steps 230-240, for example on the basis of a table that maps inductances at positions 140 or on the basis of a known relationship that enables a functional determination of the Position 140 allowed on the basis of inductance.
In einem Schritt 250 können die bestimmten Positionen 140 miteinander verglichen werden. Stimmen Positionen 140 einer Mehrzahl von Flachspulen L1 -L3 miteinander überein, so kann auf der Basis dieser bestimmten Positionen 140 eine Position 140 des Flusselements 125 bestimmt und in einem Schritt 255 bereitgestellt werden, bei spielsweise über die Schnittstelle 150. In a step 250, the determined positions 140 can be compared with one another. If positions 140 of a plurality of flat coils L1 -L3 agree with one another, a position 140 of the flux element 125 can be determined on the basis of these determined positions 140 and provided in a step 255, for example via the interface 150.
Stimmen in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform beispielsweise Positionen 140, die bezüglich der Flachspulen L1 und L2 bestimmt wurden, im Wesentlichen überein und weicht die Position 140, die bezüglich der Flachspule L3 bestimmt wur de, um mehr als ein vorbestimmtes Maß von den anderen beiden Positionen 140 ab, so kann die Position 140 des Flusselements 125 bezüglich der beiden übereinstim menden Positionen 140 bestimmt werden. In diesem Fall kann die Flachspule L1 -L3, bezüglich der eine von den anderen abweichende Position 140 bestimmt wurde, in einem Schritt 260 als defekt bestimmt werden. Eine als defekt bestimmte Flachspule L1-L3 kann in einem folgenden Durchlauf der dargestellten Schritte nicht zur Be stimmung einer Position 140 herangezogen werden. Das Verfahren 200 kann zyk lisch durchlaufen werden, um die Position 140 in vorbestimmten Zeitabständen zu bestimmen. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, positions 140 determined with respect to the flat coils L1 and L2 essentially coincide and the position 140 determined with respect to the flat coil L3 deviates by more than a predetermined amount from the other two Positions 140 from, the position 140 of the flow element 125 can be determined with respect to the two matching positions 140. In this case, the flat coil L1 -L3, with respect to which a different position 140 was determined, can be determined as defective in a step 260. A flat coil L1-L3 determined as defective cannot be used to determine a position 140 in a subsequent run through the illustrated steps. The method 200 can be run through cyclically in order to determine the position 140 at predetermined time intervals.
Bezuaszeichen System System reference
Sensoranordnung Sensor arrangement
Darstellung presentation
Wählhebel Selector lever
Fläche area
Flusselement Flow element
T rajektorie Trajectory
Träger carrier
Position position
Auswerteeinrichtung Evaluation device
Schnittstelle interface
Verfahren method
Start begin
Bestimmen Induktivität L1 Determine inductance L1
Bestimmen Induktivität L2 Determine inductance L2
Bestimmen Induktivität L3 Determine inductance L3
Bestimmen Position nach L1 Determine position according to L1
Bestimmen Position nach L2 Determine position after L2
Bestimmen Position nach L3 Determine position according to L3
Mehrheitsentscheidung bilden Form majority decision
Position bereitstellen Provide position
defekte Flachspule bestimmen determine defective flat coil

Claims

Patentansprüche Claims
1. Sensoranordnung (105), wobei die Sensoranordnung (105) folgendes umfasst: ein Flusselement (125), das entlang einer Trajektorie (130) beweglich angebracht ist; eine erste, eine zweite und eine dritte Flachspule (L1 -L3), die nebeneinander in einer Fläche (135) parallel zur Trajektorie (130) angeordnet sind; wobei die Flachspulen (L1-L3) derart geformt sind, dass die Induktivität jeder Flachspule (L1 -L3) von einer Position (140) des Flusselements (125) entlang der Trajektorie (130) abhängig ist; und eine Auswerteeinrichtung (145), die dazu eingerichtet ist, Positionen (140) des Flusselements (125) bezüglich Induktivitäten der einzelnen Flachspulen (L1 -L3) zu bestimmen und eine Position (140) des Flusselements (125) auf der Basis wenigs tens zweier übereinstimmender bestimmter Positionen (140) bereitzustellen. A sensor arrangement (105), the sensor arrangement (105) comprising: a flow element (125) which is movably attached along a trajectory (130); a first, a second and a third flat coil (L1 -L3), which are arranged side by side in a surface (135) parallel to the trajectory (130); the flat coils (L1-L3) being shaped such that the inductance of each flat coil (L1-L3) is dependent on a position (140) of the flux element (125) along the trajectory (130); and an evaluation device (145) which is set up to determine positions (140) of the flux element (125) with regard to inductivities of the individual flat coils (L1 -L3) and a position (140) of the flux element (125) on the basis of at least two to provide matching certain positions (140).
2. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 1 , wobei die Flachspulen (L1 -L3) derart geformt sind, dass jeweils die Größe eines vom Flusselement (120) abgedeckten Bereichs einer Flachspule (L1-L3) in der Fläche (135) von der Position (140) des Flusselements (120) entlang der Trajektorie (130) abhängig ist. 2. Sensor arrangement (105) according to claim 1, wherein the flat coils (L1 -L3) are shaped such that in each case the size of an area of a flat coil (L1-L3) covered by the flux element (120) in the surface (135) from the position (140) of the flow element (120) along the trajectory (130).
3. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 2, wobei sich die Trajektorie (130) zwi schen einem Startpunkt (S) und einem Endpunkt (R) erstreckt und eine Breite der ersten und der dritten Flachspule (L1 -L3) quer zur T rajektorie (130) vom Startpunkt (S) aus jeweils abnimmt und eine Breite der zweiten Flachspule (L1 -L3) vom Start punkt (S) aus zunimmt. 3. Sensor arrangement (105) according to claim 2, wherein the trajectory (130) extends between a start point (S) and an end point (R) and a width of the first and the third flat coil (L1 -L3) transverse to the trajectory ( 130) decreases from the starting point (S) and a width of the second flat coil (L1 -L3) increases from the starting point (S).
4. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 3, wobei die zweite Flachspule (L1 -L3) in einer Richtung quer zur Trajektorie (130) zwischen der ersten und der dritten Flach spule (L1-L3) liegt. 4. Sensor arrangement (105) according to claim 3, wherein the second flat coil (L1 -L3) in a direction transverse to the trajectory (130) between the first and the third flat coil (L1-L3).
5. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flachspulen (L1 -L3) zusammen eine rechteckige Fläche (120) abdecken. 5. Sensor arrangement (105) according to one of the preceding claims, wherein the flat coils (L1 -L3) together cover a rectangular surface (120).
6. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Breiten der Flachspulen (L1 -L3) entlang der Trajektorie (130) jeweils streng monoton verlau fen. 6. Sensor arrangement (105) according to one of the preceding claims, wherein widths of the flat coils (L1 -L3) along the trajectory (130) in each case are strictly monotonous.
7. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der Flachspulen (L1 -L3) mehrere Ebenen umfasst. 7. Sensor arrangement (105) according to one of the preceding claims, wherein one of the flat coils (L1 -L3) comprises several levels.
8. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Flusselement (125) ein elektrisch leitfähiges Element umfasst, das sich parallel zur Fläche (120) erstreckt. 8. Sensor arrangement (105) according to one of the preceding claims, wherein the flow element (125) comprises an electrically conductive element which extends parallel to the surface (120).
9. Verfahren zum Bestimmen der Position (140) eines Flusselements (125) in einer Sensoranordnung (105), wobei die Sensoranordnung (105) eine erste, eine zweite und eine dritte Flachspule (L1 -L3), die nebeneinander in einer Fläche (120) angeord net sind, und ein Flusselement (125) umfasst, wobei das Flusselement (125) entlang einer Trajektorie (130) parallel zur Fläche (120) beweglich angebracht ist, und wobei die Flachspulen (L1-L3) derart geformt sind, dass die Induktion einer Flachspule (L1 - L3) jeweils von der Position (140) des Flusselements (125) entlang der Trajektorie (130) abhängig ist; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bestimmen von Induktivitäten der Flachspulen (L1-L3); Bestimmen von Positionen (140) des Flus selements (125) jeweils bezüglich einer der bestimmten Induktivitäten; und Bereitstel len einer Position (140) des Flusselements (125) auf der Basis von wenigstens zwei einander entsprechenden der bestimmten Positionen (140). 9. A method for determining the position (140) of a flux element (125) in a sensor arrangement (105), the sensor arrangement (105) comprising a first, a second and a third flat coil (L1 -L3), which are arranged side by side in a surface (120 ) are arranged, and comprises a flux element (125), the flux element (125) being movably mounted along a trajectory (130) parallel to the surface (120), and the flat coils (L1-L3) being shaped such that the Induction of a flat coil (L1-L3) depends on the position (140) of the flow element (125) along the trajectory (130); the method comprising the following steps: determining inductances of the flat coils (L1-L3); Determining positions (140) of the flux element (125) with respect to one of the determined inductances; and providing a position (140) of the flow element (125) based on at least two mutually corresponding ones of the determined positions (140).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine defekte Flachspule (L1 -L3) bestimmt wird, falls die auf der Basis ihrer Induktivität bestimmte Position (140) von einander entsprechenden Positionen (140) abweicht, die auf der Basis der anderen Flachspu len (L1-L3) bestimmt wurden. 10. The method according to claim 9, wherein a defective flat coil (L1 -L3) is determined if the position (140) determined on the basis of its inductance deviates from corresponding positions (140) based on the other flat coils (L1 -L3) were determined.
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