Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102004033083A1 - Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung - Google Patents

Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung Download PDF

Info

Publication number
DE102004033083A1
DE102004033083A1 DE200410033083 DE102004033083A DE102004033083A1 DE 102004033083 A1 DE102004033083 A1 DE 102004033083A1 DE 200410033083 DE200410033083 DE 200410033083 DE 102004033083 A DE102004033083 A DE 102004033083A DE 102004033083 A1 DE102004033083 A1 DE 102004033083A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
eddy current
track
current sensor
arrangement according
sensor arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200410033083
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Reiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200410033083 priority Critical patent/DE102004033083A1/de
Publication of DE102004033083A1 publication Critical patent/DE102004033083A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/202Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstromsensoranordnung, insbesondere zur Verwendung als Weg- oder Winkelsensor, umfassend einen Sensor (1) mit wenigstens einer Spule (2, 3) zur Erzeugung von Wirbelströmen in einem leitfähigen Geber (4) und dem Geber (4), wobei sich Sensor (1) und Geber (4) relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung (C, D) bewegen können. Eine zeitkontinuierliche Weg- oder Winkelmessung kann dadurch realisiert werden, dass der Geber (4) eine leitfähige Spur (5) aufweist, die derart gestaltet ist, dass sich die komplexe Impedanz der Spule (2, 3) beim Abtastem der Spur (5) in Bewegungsrichtung kontinuierlich ändert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wirbelstromsensoranordnung, insbesondere zur Weg- oder Winkelmessung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Wirbelstromsensoren werden heute insbesondere als Näherungssensoren zur Abstandsmessung oder zur Positionsbestimmung beweglicher Teile eingesetzt. Bekannte Wirbelstromsensoren umfassen i.d.R. einen Sensor mit einer Spule und einen leitfähigen Geber und arbeiten im wesentlichen nach folgendem Prinzip:
    Die Spule wird mit einem hochfrequenten Strom betrieben und erzeugt in ihrer näheren Umgebung ein hochfrequentes magnetisches Feld, das im Geber Wirbelströme hervorruft. Die Wirbelströme erzeugen ihrerseits wiederum ein dem Magnetfeld der Spule entgegengesetztes magnetisches Feld. Je nach Abstand zwischen Sensor und Geber, der Leitfähigkeit sowie der im Feldbereich befindlichen Geberfläche ist dieses Gegenfeld unterschiedlich groß. Die Spule zeigt somit je nach Abstand, Leitfähigkeit und Fläche eine unterschiedliche Ersatzinduktivität bzw. eine unterschiedliche komplexe Impedanz. Die Induktivität der Spule kann auf verschiedene Weise, z.B. durch Messung der Resonanzfrequenz eines aus der Spule und einem Kondensator bestehenden LC-Schwingkreises ermittelt und daraus der Abstand bestimmt werden.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Wirbelstromsensoren dienen üblicherweise zur Abstandsmessung oder Positions bestimmung. Wirbelstromsensoren, die zur Weg- oder Winkelmessung eingesetzt werden können, sind aus dem Stand der Technik dagegen nicht bekannt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wirbelstromsensor zur Weg- oder Winkelmessung zu schaffen. Die Messgröße sollte dabei möglichst kontinuierlich gemessen werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Wirbelstromsensoranordnung zu schaffen, deren Geber eine leitfähige Spur aufweist, die vom Sensor in Längs- bzw. Bewegungsrichtung abgetastet wird. Die Spur ist dabei so gestaltet, dass sich die komplexe Impedanz der Sensorspule und damit auch das entsprechende Sensorsignal mit zurückgelegtem Weg kontinuierlich ändert.
  • Die Spur kann zu diesem Zweck eine in Bewegungsrichtung variierende Leitfähigkeit, eine variierende wirksame Fläche, eine variierende Dotierung, ein variierendes Verhältnis an leitfähigen zu nicht-leitfähigen Bereichen (z.B. Lochspur oder Spur mit leitfähigen und nicht-leitfähigen Streifen) oder eine andere variierende Eigenschaft aufweisen, die eine Änderung der Wirbelströme und somit eine kontinuierliche Änderung der komplexen Spulenimpedanz während des Abtastens bewirkt. Die Spur kann z.B. als gleichmäßig breiter Streifen leitfähigen Materials (z.B. ein Blechstreifen oder Folienstreifen) realisiert sein, der in definierten Abständen nichtleitende Bereiche (z.B. Löcher) aufweist, deren Dichte oder Größe sich in Bewegungsrichtung ändert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die wirksame Fläche der Spur kontinuierlich zu- oder abnehmend gebildet. Unter dem Begriff „wirksame Fläche" wird dabei diejenige Fläche der leitfähigen Spur verstanden, die zur Erzeugung von Wirbelströmen und damit zur Erzeugung eines dem Feld der Spule entgegengerichteten Feldes beiträgt.
  • Durch die kontinuierliche Veränderung der Spur ändert sich auch das Gegenfeld kontinuierlich mit dem Weg. Somit kann die Messgröße (Weg oder Winkel) kontinuierlich bestimmt werden. Ein derart aufgebauter Weg- oder Winkelmesser ist darüber hinaus besonders einfach zu realisieren und außerdem sehr störfest und temperaturunempfindlich.
  • Bei Betrieb des Wirbelstromsensors bewegen sich Spule und Geber vorzugsweise in gleichbleibendem Abstand relativ zueinander in Bewegungsrichtung. Dies hat den Vorteil, dass bei der Auswertung der Spuleninduktivität bzw. Spulenimpedanz der Abstand zwischen Spule und Geber nicht berücksichtigt werden muss und somit die Auswertung einfacher ist. Da sich das Gegenfeld mit zunehmendem Abstand abschwächt, müsste andernfalls der Abstand berücksichtigt werden.
  • Um die Messanordnung gegen eine mögliche Variation des Abstands unempfindlich zu machen, kann die Signalauswertung z.B. nach dem Differenzprinzip durchgeführt werden. D.h. es wird der Messwert aus der Differenz zweier Sensorsignale ermittelt, wobei die Sensoren mechanisch gekoppelt sind und somit die gleiche Abstandsänderung bei einer Bewegung mitmachen. Der Einfluss des Abstandes kürzt sich bei der Differenzbildung heraus. Eine mögliche Messanordnung kann z.B. einen ersten Sensor umfassen, der eine erste Spur, und einen zweiten Sensor, der eine zweite (z.B. komplementäre) Spur abtastet. Die Spuren sind vorzugsweise so gestaltet, dass sich das Differenzsignal bei Abtastung kontinuierlich ändert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spur derart gestaltet, dass sich die Impedanz der Spule bzw. ein entsprechendes Sensorsignal mit zurückgelegtem Weg sinusförmig ändert. Dies erlaubt eine besonders einfache Auswertung des Sensorsignals.
  • Die Geberspur hat vorzugsweise eine stetige, insbesondere sinusähnliche laterale Kontur. Dabei ist die Spur bezüglich einer in Bewegungsrichtung verlaufenden Mittellinie vorzugsweise symmetrisch gebildet. Durch diese Gestalt verändert sich die komplexe Impedanz der Spule sinusförmig und kann somit einfach ausgewertet werden.
  • Die Spur ist vorzugsweise periodisch und hat mehrere Periodensegmente. Eine periodische Spur hat den Vorteil, dass auch längere Wegstrecken bzw. größere Winkel mit hoher Messgenauigkeit erfasst werden können. Wegen der Periodizität ist das Sensorsignal jedoch nicht mehr eindeutig, so dass je nach Bedarf Mittel zur Absolutwertbestimmung vorzusehen sind. Solche Mittel sind in vielfältiger Weise aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Einrichtung zur Absolutwertbestimmung kann z.B. aus dem Gradienten eines Sensorsignals die Anzahl der abgetasteten Knoten oder Bäuche und daraus die Segmentnummer des aktuellen Periodensegments bestimmen. Aus der Segmentnummer und der relativen Messgröße lässt sich wiederum die absolute Messgröße eindeutig bestimmen.
  • Die leitfähige Spur ist vorzugsweise überall schmäler als die wirksame Fläche der Spule. Somit kann eine kontinuierliche, eindeutige Messung durchgeführt werden. Unter dem Begriff „wirksame Fläche der Spule" wird dabei die vom magnetischen Fluss der Spule durchsetzte Fläche verstanden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Sensor zwei Spulen, die in einem vorgegebenen Abstand in Bewegungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Wenn die Spulen um einen Winkel von 90° (eine Periode der Spur entspricht einem Winkel von 360°) versetzt zueinander angeordnet sind, so erfährt eine der Spulen eine sinusförmige Impedanzänderung und die andere Spule eine cosinusförmige Impedanzänderung. Durch eine Arcustangens-Berechnung oder eine äquivalente Auswertung ist es daher sehr einfach möglich, aus beiden Sensorsignalen die relative Lage zu bestimmen. Eine äquivalente Auswertung ist z.B. die Berechnung mittels eines tabellarischen Verfahrens (look-up-table) oder mittels eines iterativen Verfahrens (z.B. CORDIC-Algorithmus).
  • Die Spur kann z.B. durch Aufbringen einer leitfähigen Folie auf einen nicht-leitfähigen Körper oder durch Bedampfen eines nicht-leitfähigen Körpers hergestellt werden. Alternativ kann sie auch aus einem massiven leitfähigen Material, z.B. durch Fräsen oder Gießen, hergestellt werden. In diesem Fall steht die Spur z.B. um 2-3 mm aus dem massiven Material hervor.
  • Geeignete Materialien, aus denen die Spur hergestellt sein kann, sind insbesondere Aluminium oder Kupfer.
  • Die Sensorspule bzw. -spulen können z.B. aus Draht gewickelt oder auf einer Platine, einer flexiblen Leiterplatte (z.B. als Polyimidfolie) oder einem temperaturbeständigen Substrat, wie z.B. Keramiksubstrat (Hybridtechnik), oder als gedruckte Ausführung (Printspule) realisiert sein.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a eine Rückansicht einer Wirbelstromsensoranordnung mit einem bandförmigen Geber;
  • 1b den Verlauf der Spuleninduktivitäten der beiden Sensorspulen als Funktion des Wegs;
  • 2 eine Seitenansicht der Anordnung von 1;
  • 3 eine Ausführungsform eines Gebers mit nichtperiodischer Spur;
  • 4 ein Geberrad mit einer periodisch kontinuierlichen Spur zur Winkelmessung; und
  • 5 eine Ausführungsform eines Gebers mit leitenden und nicht-leitenden Bereichen.
  • 1 zeigt eine Wirbelstromsensoranordnung mit einem Sensor 1 und einem Geber 4, die insbesondere zur Wegmessung dient. Der Geber 4 umfasst eine leitfähige Spur 5, die vom Sensor 1 abgetastet wird. (Die Spur ist leitfähig aber vorzugsweise nichtferromagnetisch.) Sensor 1 und Geber 4 sind hierzu relativ zueinander in Längs- bzw. Bewegungsrichtung C des Gebers 4 bewegbar.
  • Der Geber 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Geberband realisiert, das z.B. entlang eines zu messenden Weges angeordnet werden kann. Der Sensor ist am beweglichen Teil der Messanordnung befestigt und tastet die Spur 5 des Gebers 4 ab.
  • Die leitfähige Spur 5 ist derart gestaltet, dass sich ihre wirksame Fläche, d.h. die zur Erzeugung eines Gegenfeldes beitragende Fläche, mit zurückgelegtem Weg s sinusförmig ändert. Die Spur hat eine sinusförmige Kontur 8 und ist ferner bezüglich einer in Längsrichtung C verlaufenden Mittelachse symmetrisch gebildet. Dadurch wird die Messanordnung gegen einen seitlichen Offset des Sensors 1 bezüglich der Mitte der Spur 5 relativ unempfindlich. Die Sensoranordnung 1,4 arbeitet im wesentlichen nach folgendem Prinzip:
    Der Sensor 1 umfasst zwei Spulen 2,3, die jeweils von einem transienten oder wechselförmigen HF-Strom durchflossen werden, dessen Frequenz z.B. in einem Bereich zwischen 500kHz und l0MHz liegt. Dadurch wird in der näheren Umgebung der Spulen 2,3 ein ebenso hochfrequentes magnetisches Feld erzeugt, das wiederum in der leitfähigen Spur 5 des Gebers 4 Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme erzeugen ihrerseits wiederum ein dem Magnetfeld der Spulen entgegengesetztes Magnetfeld.
  • Je nach Größe der den Spulen 2,3 gegenüberliegenden leitfähigen Fläche sind die induzierten Wirbelströme unterschiedlich groß. Somit ist auch das Gegenfeld unterschiedlich stark. Dabei gilt grundsätzlich der Zusammenhang, dass das Gegenfeld bei kleiner wirksamer Fläche klein und bei großer wirksamer Fläche der Spur 5 groß ist.
  • Durch das entgegengesetzte Magnetfeld verändern sich die Ersatzinduktivitäten bzw. komplexen Impedanzen der Spulen 2,3 bezüglich ihrer Anschlussklemmen. Steht einer Spule 2,3 z.B. ein Knoten 6 (kleine Fläche) gegenüber, so hat diese Spule 2,3 eine große Ersatzinduktivität und somit eine betragsmäßig große komplexe Impedanz. Steht der Spule hingegen ein Bauch 7 (große Fläche) gegenüber, so weist diese Spule 2,3 eine kleine Ersatzinduktivität und somit eine betragsmäßig kleine komplexe Impedanz auf. Die Induktivitätsänderung kann durch eine Auswerteeinheit 9 (siehe 2 ) erfasst werden, die beispielsweise die Resonanzfrequenz eines LC-Schwingkreises, bestehend aus jeweils einer Spule 2,3 und einer (parasitären) Kapazität ermittelt und daraus die Messgröße (Weg oder Winkel) bestimmt.
  • 1b zeigt den Verlauf der Ersatzinduktivitäten der Spulen 2,3 bei Abtastung einer vollen Periode (zwischen s0 und s1) der leitfähigen Spur 5. Dabei bezeichnet A den Verlauf der Ersatzinduktivität bzw. komplexen Impedanz der ersten Spule 2 und B den entsprechenden Verlauf der zweiten Spule 3.
  • Da die zweite Spule 3 in einem Abstand von 90° (eine Periode entspricht 360°) in Längsrichtung C der sinusähnlichen Kontur 8 angeordnet ist, zeigt die erste Spule 2 eine cosinusförmige Impedanzänderung und die zweite Spule 3 eine sinusförmige Impedanzänderung. Die Position des Sensors 1 relativ zur Spur 5 kann somit durch Arcustangens-Berechnung in einfacher Weise ermittelt werden.
  • Da die Signale A,B wegen der Periodizität der Spur 5 über den gesamten Messbereich des Gebers 4 nicht eindeutig sind, ist es sinnvoll, zusätzliche Mittel zur Absolutwertbestimmung vorzusehen, mit denen beispielsweise eine Segmentnummer des gerade abgetasteten Periodensegments bestimmt werden kann. Hierzu gibt es verschiedenste Möglichkeiten, die hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind.
  • Es wird angemerkt, dass bereits mit einer Spule 2 bzw. 3 eine Position innerhalb einer (halben) Periode der Spur 5 eindeutig bestimmt werden kann. Die zweite Spule 3 dient in diesem Fall nur zur Vereinfachung der Messauswertung.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform einer Spule 2 bzw. 3 hat 170 Windungen und einen Durchmesser von 16 mm. Die maximale Breite der Spur 5 beträgt beispielsweise 13 mm. Bei einem Luftspalt von 2,5 mm lässt sich dabei ein Messeffekt von ca. 4%, bei einem Luftspalt von 2 mm von 5,5% und einem Luftspalt von 1 mm von 9,5% erzielen.
  • 2 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung von 1a. Dabei ist zu erkennen, dass Sensor 1 und Geber 4 in einem Abstand d, dem sogenannten Luftspalt, voneinander angeordnet sind. Wegen der Abhängigkeit der Ersatzinduktivität bzw. der komplexen Impedanz der Spulen 2,3 vom Abstand d ist es vorteilhaft, wenn sich der Abstand d mit dem Weg s nicht ändert.
  • Der Sensor 1 ist mit einer Auswerteeinheit 9 verbunden, die die Signale A,B auswertet und die Messgröße s bestimmt. Die Auswerteeinheit 9 kann beispielsweise als Elektronikschaltung oder Prozessoreinheit mit Software realisiert sein.
  • Die leitfähige Spur 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer leitfähigen Folie gebildet, die auf einem nichtleitfähigen Substrat 10, z.B. aus Kunststoff oder Keramik, aufgebracht wurde. Die Folie selbst kann z.B. aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Wahlweise könnte die leitfähige Spur 5 auch aus einem massiven Material gefertigt sein.
  • 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Gebers 4 mit einer konisch zulaufenden Spur 5, deren wirksame Fläche von links nach rechts kontinuierlich abnimmt. Da die Spur 5 nicht periodisch ist, kann die Position im gesamten Messbereich eindeutig bestimmt werden. Bei längeren Messstrecken ist jedoch die Empfindlichkeit wegen des geringen Gradienten der Kontur 8 sehr gering.
  • 4 zeigt eine Sensoranordnung zur zeitkontinuierlichen Winkelmessung bei der die Spur 5 am Umfang eines Geberrades 11 angeordnet ist. Das Geberrad 11 ist an einer Welle 12 befestigt, die in Umfangsrichtung D rotiert. Der Sensor 1 ist in diesem Fall stationär angeordnet. Bei einer Verwendung dieser Anordnung zur Rotorlagebestimmung in einer elektrischen Maschine, z.B. in einem Fahrzeug zur Bestimmung des elektrischen Winkels des Fahrzeuggenerators ist die Anzahl der Perioden derart gewählt, dass sie mit der Polpaarzahl p der elektrischen Maschine übereinstimmt. Eine Periode entspricht in diesem Fall einem elektrischen Winkel von 360°. Durch Auswertung der Ersatzinduktivität bzw. Impedanzänderung der Spulen 2,3 des Sensors 1 kann der elektrische Winkel zu jeder Zeit genau bestimt werden.
  • Die in den Figuren gezeigten Sensoranordnungen haben außerdem den Vorteil, dass der Weg s bzw. der Winkel sofort nach dem Einschalten ermittelt werden kann (True Power On). Eine Initialisierung ist nicht erforderlich. Darüber hinaus ist das beschriebene Messprinzip völlig unempfindlich gegen statische und in hohem Maße unempfindlich gegen dynamische magnetische Störfelder, sowie kostengünstig in temperaturbeständiger Bauweise ausführbar.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform eines Gebers 4 aus leitfähigem Material, wie z.B. einem Blechstreifen, mit einem variierendes Verhältnis an leitfähigen zu nicht-leitfähigen Bereichen. Die nicht-leitfähigen Bereiche sind durch eine Vielzahl von Löchern 13 realisiert, deren Abstand sich in Bewegungsrichtung kontinuierlich ändert. Dadurch ändert sich die Leitfähigkeit ortsabhängig und damit auch die Stärke der Wirbelströme. Alternativ könnte z.B. auch die Größe der Löcher variieren, wodurch der gleiche Effekt erzielt werden kann.
  • Der Geber 4 könnte auch aus einer photoresist beschichteten Leiterplatte hergestellt sein, aus der unterschiedlich viele bzw. unterschiedlich große Löcher freigeätzt sind, so dass sich die resultierende Leitfähigkeit kontinuierlich mit dem Weg ändert.
  • 1
    Sensor
    2
    Erste Spule
    3
    Zweite Spule
    4
    Geber
    5
    Leitfähige Spur
    6
    Knoten
    7
    Bauch
    8
    Laterale Kontur
    9
    Auswerteeinheit
    10
    Trägermaterial
    11
    Geberrad
    12
    Welle
    A,B
    Verlauf der komplexen Impedanzen
    C
    Längs- bzw. Bewegungsrichtung
    D
    Rotationsrichtung

Claims (15)

  1. Wirbelstromsensoranordnung, insbesondere zur Weg- oder Winkelmessung, umfassend: – einen Sensor (1) mit wenigstens einer Spule (2,3) zur Erzeugung von Wirbelströmen in einem leitfähigen Geber (9) und – den Geber (4), wobei sich Sensor (1) und Geber (4) relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung (C) bewegen können, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (4) eine leitfähige Spur (5) aufweist, die derart gestaltet ist, dass sich die komplexe Impedanz der Spule (2,3) beim Abtasten der Spur (5) in Bewegungsrichtung (C) kontinuierlich ändert.
  2. Wirbelstromsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (5) derart gebildet ist, dass sich ihre dem Sensor gegenüberliegende wirksame Fläche in Bewegungsrichtung (C) kontinuierlich ändert.
  3. Wirbelstromsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (5) derart gebildet ist, dass sich ihre Geometrie, die Leitfähigkeit, die Dotierung oder das Verhältnis von leitfähigen zu nicht-leitfähigen Bereichen in Bewegungsrichtung (C) kontinuierlich ändert.
  4. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) und der Geber (4) im Wesentlichen in gleichbleibendem Abstand (d) aneinander vorbeilaufen.
  5. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (5) derart gestaltet ist, dass sich ein Sensorsignal (A,B) des Sensors (1) mit zurückgelegtem Weg (s) der Spur (5) sinusförmig ändert.
  6. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (5) eine sinusförmige laterale Kontur (8) aufweist.
  7. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft der Spur, die die kontinuierliche Änderung der Spulenimpedanz bewirkt, in Bewegungsrichtung (C) periodisch ist.
  8. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (5) schmäler ist als eine wirksame Fläche der Spule (2,3).
  9. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) zwei Spulen (2,3) umfasst.
  10. Wirbelstromsensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (2,3) um einen Winkel von 90° einer Geberspurperiode versetzt zueinander angeordnet sind.
  11. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (9) vorgesehen ist, mit der eine Impedanzänderung der Spule (2,3) ausgewertet und ein zugehöriger Winkel bzw. Weg bestimmt wird.
  12. Wirbelstromsensoranordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnung durchgeführt wird, bei der aus den beiden Sensorsignalen (A,B) der gemessene Weg bzw. Winkel berechnet wird.
  13. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arcustangens-Berechnung durchgeführt wird.
  14. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine dieser Berechnungen mittels eines tabellarischen Verfahrens (look-up-table) oder mittels eines iterativen Verfahrens durchgeführt wird (z.B. CORDIC-Algorithmus).
  15. Wirbelstromsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (2,3) als Spulen in der Technik gedruckter Schaltungen (Printspulen) ausgeführt sind.
DE200410033083 2004-07-08 2004-07-08 Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung Withdrawn DE102004033083A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410033083 DE102004033083A1 (de) 2004-07-08 2004-07-08 Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410033083 DE102004033083A1 (de) 2004-07-08 2004-07-08 Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004033083A1 true DE102004033083A1 (de) 2006-01-26

Family

ID=35511543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410033083 Withdrawn DE102004033083A1 (de) 2004-07-08 2004-07-08 Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004033083A1 (de)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007015524A1 (de) 2007-03-30 2008-10-09 Cherry Gmbh Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bedämpfungselements und induktives Wirbelstrombetätigungselement
EP2420803A1 (de) * 2010-08-13 2012-02-22 BALLUFF GmbH Vorrichtung zum Erfassen des Verdrehwinkels einer Welle und /oder eines an der Welle auftretenden Drehmoments und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
DE102011089518A1 (de) * 2011-12-22 2013-04-04 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Elements
DE102011085737A1 (de) 2011-11-03 2013-05-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensor auf Wirbelstrombasis
DE102014218982A1 (de) 2014-09-22 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur Weg- und/oder Winkelmessung
DE102015225221A1 (de) 2015-12-15 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Linearwegsensor
DE102016204016A1 (de) 2016-03-11 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter Wegsensor
WO2017182191A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Robert Bosch Gmbh Bürstenloser gleichstrommotor und verfahren zur bereitstellung eines winkelsignals
DE102016207880A1 (de) 2016-05-09 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur berührungslosen Wegerfassung und Verfahren zum Bestimmen einer Relativposition
DE102016208644A1 (de) 2016-05-19 2017-11-23 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter Linearwegsensor
DE102017205472A1 (de) 2017-03-31 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung
WO2019149669A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-08 Thyssenkrupp Presta Ag Induktiver winkelsensor für eine kraftfahrzeuglenkung
WO2019224586A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Bosch Car Multimedia Portugal, S.A. Linear position sensor
WO2019224585A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Bosch Car Multimedia Portugal, S.A. Linear position sensor
WO2022222546A1 (zh) * 2021-04-23 2022-10-27 上海禾赛科技有限公司 激光雷达的扫描装置的角度测量装置、角度测量方法

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007015524A1 (de) 2007-03-30 2008-10-09 Cherry Gmbh Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bedämpfungselements und induktives Wirbelstrombetätigungselement
EP2420803A1 (de) * 2010-08-13 2012-02-22 BALLUFF GmbH Vorrichtung zum Erfassen des Verdrehwinkels einer Welle und /oder eines an der Welle auftretenden Drehmoments und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
DE102011085737A1 (de) 2011-11-03 2013-05-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensor auf Wirbelstrombasis
WO2013064646A1 (de) 2011-11-03 2013-05-10 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensor auf wirbelstrombasis
US9541372B2 (en) 2011-11-03 2017-01-10 Continental Teves Ag & Co. Ohg Eddy current-based angle sensor
DE102011089518A1 (de) * 2011-12-22 2013-04-04 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Elements
DE102014218982A1 (de) 2014-09-22 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur Weg- und/oder Winkelmessung
WO2016045816A1 (de) 2014-09-22 2016-03-31 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur weg- und/oder winkelmessung
DE102015225221A1 (de) 2015-12-15 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Linearwegsensor
WO2017102137A1 (de) 2015-12-15 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Linearwegsensor
US10724876B2 (en) 2015-12-15 2020-07-28 Robert Bosch Gmbh Linear displacement sensor
JP2019507884A (ja) * 2016-03-11 2019-03-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh 傾き耐性のある距離センサ
WO2017153074A1 (de) 2016-03-11 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter wegsensor
US11118940B2 (en) 2016-03-11 2021-09-14 Robert Bosch Gmbh Tilt-tolerant displacement sensor
DE102016204016A1 (de) 2016-03-11 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter Wegsensor
CN108779991A (zh) * 2016-03-11 2018-11-09 罗伯特·博世有限公司 倾斜容差式位移传感器
WO2017182191A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Robert Bosch Gmbh Bürstenloser gleichstrommotor und verfahren zur bereitstellung eines winkelsignals
DE102016207880A1 (de) 2016-05-09 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur berührungslosen Wegerfassung und Verfahren zum Bestimmen einer Relativposition
WO2017198468A1 (de) 2016-05-19 2017-11-23 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter linearwegsensor
DE102016208644A1 (de) 2016-05-19 2017-11-23 Robert Bosch Gmbh Kipptoleranter Linearwegsensor
DE102017205472A1 (de) 2017-03-31 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung
US10760927B2 (en) 2017-03-31 2020-09-01 Robert Bosch Gmbh Sensor arrangement for contactless linear position detection
WO2019149669A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-08 Thyssenkrupp Presta Ag Induktiver winkelsensor für eine kraftfahrzeuglenkung
WO2019224586A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Bosch Car Multimedia Portugal, S.A. Linear position sensor
WO2019224585A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Bosch Car Multimedia Portugal, S.A. Linear position sensor
WO2022222546A1 (zh) * 2021-04-23 2022-10-27 上海禾赛科技有限公司 激光雷达的扫描装置的角度测量装置、角度测量方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0334854B1 (de) Messeinrichtung für drehwinkel und/oder drehgeschwindigkeit
EP1426728B1 (de) Wegmesssystem
DE69000943T2 (de) Einrichtung zur messung einer relativen verlagerung.
DE69810504T2 (de) Positionsgeber
EP2743649B1 (de) Induktive Positionsmesseinrichtung
DE102004033083A1 (de) Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung
WO2007140842A1 (de) Lagegeber und zugehöriges verfahren zum erfassen einer position eines läufers einer maschine
EP3961158B1 (de) Abtastelement und induktive positionsmesseinrichtung mit diesem abtastelement
EP2567262A2 (de) Erfassung eines metallischen oder magnetischen objekts
EP4012351B1 (de) Abtastelement und induktive positionsmesseinrichtung mit diesem abtastelement
EP2773923B1 (de) Winkelsensor auf wirbelstrombasis
DE102017222063A1 (de) Induktive Positionsmesseinrichtung
DE102020134217A1 (de) Induktive Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer longitudinalen Position eines bewegbaren Objekts entlang einer sensitiven Achse der Sensorvorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Sensorvorrichtung
EP2359097B1 (de) Sensoranordnung und verfahren zur bestimmung der position und/oder positionsänderung eines messobjekts
DE102018213249A1 (de) Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements
EP2149784A1 (de) Magnetisches Wegsensorsystem
EP2834601B1 (de) Verfahren und anordnung zur positionsbestimmung eines bauteils
DE10012202C2 (de) Einrichtung zur Erfassung von Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und/oder Position eines zu bewegenden Geräteteils
DE10124483B4 (de) Wegmeßsystem
WO2016045816A1 (de) Sensoranordnung zur weg- und/oder winkelmessung
DE202006008962U1 (de) Lagegeber zum Erfassen einer Position eines Läufers einer Maschine
DE102004033084A1 (de) Wirbelstromsensor zur Weg- oder Winkelmessung nach dem Noniusprinzip
DE10123539B4 (de) Magnetische Längenmessvorrichtung
DE102004033082A1 (de) Wirbelstromsensor zur inkrementellen Weg- oder Winkelmessung
DE102023102164B4 (de) Sekundärspulenanordnung für einen induktiven Encoder

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20110329

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee