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1. WO2016037597 - SENSOR ELEMENT OF AN INDUCTIVE PROXIMITY OR DISTANCE SENSOR, AND METHOD FOR OPERATING THE SENSOR ELEMENT

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Ansprüche

1 . Sensorelement eines induktiven Näherungssensors oder Abstandssensors (12), das eine Spulenanordnung (26) mit wenigstens einer Erregerspule (T, C) und wenigstens einer Empfangsspule (R+, R-) enthält, mit einer elektrisch leitfähigen Abschirmung, die einen Abschirmbecher (24) enthält, der die Spulenanordnung (26) seitlich und auf der hinteren Seite umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung weiterhin einen Flansch (22) enthält, der auf der vorderen Seite des Sensorelements (10) vorgesehen ist, der mit dem Abschirmbecher (24) elektrisch leitend verbunden ist und der die Spulenanordnung (26) vollständig umschließt.

2. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmbecher (24) aus einem Stück gefertigt ist.

3. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmbecher (24) und der Flansch (22) aus einem Stück gefertigt sind.

4. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (22) als Metallfolie realisiert ist.

5. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (26) an ihrer hinteren Seite eine als Kompensationsspule eingesetzte Erregerspule C enthält.

6. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Spulenanordnung (26) auf Schichten (30) einer Multilayer-Platine (28) angeordnet ist.

7. Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikeinheit (32) auf zumindest einer Schicht (30) der Multilayer-Platine (28) angeordnet ist.

8. Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Teil des Abschirmbechers (24) aus wenigstens einer metallischen Schicht einer mehrlagigen Leiterplatte realisiert ist.

9. Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmbecher (24) mit der Multilayer-Platine (28) verlötet ist.

10. Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (22) aus mindestens einer metallischen Schicht der Multilayer-Platine (28) realisiert ist.

1 1 . Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmbecher (24) wenigstens eine Auskragung zur Fixierung des Abschirmbechers (24) an der Multilayer-Platine (28) aufweist.

12. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zu der Erregerspule (T, C) ein ohmscher Widerstand (98, 99) parallel geschaltet ist.

13. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (T, C) mit einer spannungsgesteuerten Stromquelle (70, 72) verbunden ist, welche den Erregerstrom (iT, iC) der Erregerspule (T, C) bereitstellt.

14. Sensorelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur An- steuerung der spannungsgesteuerten Stromquelle (70, 72) ein Signalformer (66, 68) zur Formung des zeitlichen Stromverlaufs (130) des Erregerstroms (iT, iC) vorgesehen ist.

15. Sensorelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalformer (66, 68) ein Bandpassfilter enthält, welches niederfrequente und hö- herfrequente Signalanteile unterdrückt.

16. Sensorelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Addition einer Gleichspannung (82) auf das Ausgangssignal (78, 80) des Signalformers (66, 68) vorgesehen ist.

17. Sensorelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Microcontroller (58) zur Bereitstellung eines digitalen Ausgangssignals (60, 62) zur Ansteuerung des Signalformers (66, 68) vorgesehen ist.

18. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweistufiger Verstärker (102) zur Verstärkung der von der wenigstens einen Empfangsspule (R+, R-) bereitgestellten Messspannung (100) vorgesehen ist.

19. Sensorelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Verstärkerstufe (104) des zweistufigen Verstärkers (102) ein kondensatorgekoppelter Transimpedanz-Verstärker ist.

20. Sensorelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Verstärkerstufen (104, 106) ein digital schaltbarer Signalabschwächer (108) vorgesehen ist.

21 . Sensorelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Microcontroller (58) einen Funktionsblock (1 10) enthält, der ein digitales Steuersignal (1 12) für den Signalabschwächer (1 08) bereitstellt, der weiterhin eine Zeitverzögerung enthält, deren Verzögerungszeit von einem zeitlichen Signalverlauf (142, 144, 146) des Ausgangssignals (U) des Verstärkers (102) abhängt, wobei die Verzögerungszeit derart festgelegt ist, dass eine Ab- schwächung des zwischen den beiden Verstärkerstufen (104, 106) auftreten-

den Signals im Bereich des Signalmaximums auftritt, sodass eine Übersteuerung der zweiten Verstärkerstufen (106) vermieden wird.

22. Sensorelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) mit der Spulenanordnung (26) und der Abschirmung (22, 24) in einem Sensorgehäuse (50) angeordnet sind, welches eine größere Breite (54) als Tiefe (56) aufweist, wobei die Tiefe (56) auf die Messrichtung (18) bezogen ist.

23. Sensorelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (50) bündig abschließend in eine metallische Fläche eingebaut ist.

24. Verfahren zum Betreiben eines Sensorelements (10) nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (16) eines Messobjekts (14) an das Sensorelement (10) ermittelt wird oder dass ein Schalten des Sensorelements (10) bei einem bestimmten Abstand (16) des Messobjekts (14) vom Sensorelement (10) vorgegeben wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des in wenigstens einer Erregerspule (T, C) fließenden Erregerstroms (iT, iC) derart festgelegt wird, dass das in der Messspannung (100) oder im Ausgangssignal (U) des Verstärkers (102) enthaltene Hintergrundsignal, welches ohne Messobjekt (14) vorhanden ist, minimiert wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommaximum (136) des in wenigstens einer Erregerspule (T, C) fließenden Erregerstroms (iT, iC) derart festgelegt wird, dass das in der Messspannung (100) oder im Ausgangssignal (U) des Verstärkers (102) enthaltene Hintergrundsignal, welches ohne Messobjekt (14) vorhanden ist, minimiert wird.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet dass eine Subtraktion des Hintergrundsignals vom Ausgangssignal (U) des Verstärkers (102) vorgenommen wird.

28. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Stromverlauf (130) des Erregerstroms (iT, iC) und/oder das Strommaximum (136) festgelegt werden, dass die Empfindlichkeit des Sensorelements (10) in Bezug auf ein Messobjekt (14) aus einem bestimmten Material maxi- miert wird.

29. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom (iT, iC) in Abhängigkeit von der Temperatur der wenigstens einen Erregerspule (T, C) festgelegt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Erregerspulen (T, C) gleichzeitig mit einem Erregerstrom (iT, iC) beaufschlagt werden.

31 . Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die magnetischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Messobjekts (14) anhand einer Bewertung des Ausgangssignals (U) des Verstärkers (102) hinsichtlich des Signalmaximums (150, 152, 154) und/oder des zeitlichen Signalverlaufs (142, 144, 146; 156, 158, 160) ermittelt werden.

32. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) unabhängig von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Materials des Messobjekts (14) betrieben wird.

33. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) abhängig von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Materials des Messobjekts (14) betrieben wird.