DE102009029928A1

DE102009029928A1 - Metalldetektor

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Publication number: DE102009029928A1
Application number: DE200910029928
Authority: DE
Inventors: Gerd Reime
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-12-23

Abstract

Ein Sensor zur Ortung metallischer Objekte sowie ein zugehöriges Verfahren, umfassend mehrere Sendespulen (2.1, 8.3) und mehrere Empfangsspulen (8.1, 8.2), welche induktiv miteinander gekoppelt sind und zur Wechselwirkungsentkopplung teilweise überlappend angeordnet sind. Mehrere von der Sensorelektronik bestromte Sendespulen sind vorgesehen, die bei gleicher Bestromung eine Wirkung auf die mehreren Empfangsspulen (8.1, 8.2) ausüben, bei der ein örtlicher Punkt der optimalen Auslöschung entsteht. Bei Bestromung einer ersten Sendespule (2.1) verschiebt sich der Punkt der optimalen Auslöschung in eine erste Richtung, während er sich bei Bestromung einer weiteren Sendespule (8.3) in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt. Eine Regelschaltung ist zur Regelung der Ströme der Sendespulen vorgesehen, die zu einer Verschiebung des örtlichen Punkts der optimalen Auslöschung führt, die eine Auslöschung des Empfangssignals bewirkt. Dadurch, dass jeweils wenigstens eine Sendespule (2.1; 8.3) und wenigstens eine Empfangsspule (8.2; 8.1) in einer ersten Ebene und in wenigstens einer weiteren Ebene angeordnet sind, wobei die auf den Ebenen angeordneten Spulen zueinander um einen Zentriwinkel verdreht sind, bei dem sich die Wechselwirkung der Spulen auslöschen, und dadurch dass die Mittelachsen zueinander verschoben sind, um es der Regelung zu gestatten auszuregeln, wird ein kompakter Sensor geschaffen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Weiterbindung der durch das Patent 10 2009 021 804 geschützten Erfindung (anhängige Patentanmeldung 10 2009 021 804.1).
Gegenstand des Hauptpatents ist ein Sensor zur Ortung metallischer Objekte, insbesondere ein im PI-Modus betriebener Metalldetektor sowie ein zugehöriges Ortungsverfahren. Dazu sind Sendespulen und wenigstens eine Empfangspule vorgesehen, die induktiv miteinander gekoppelt und zur Wechselwirkungsentkopplung teilweise überlappend angeordnet sind. Ein Punkt der optimalen Auslöschung der Wechselwirkung ist grundsätzlich durch Verschiebung von Sende- und Empfangsspulen zueinander zu erreichen. Der im Hauptpatent als auch hier in dieser Anmeldung verwendete Begriff „örtlicher Punkt der Auslöschung” bezeichnet dabei den bei Überlagerung von wenigstens zwei Spulen fester geometrischer Anordnung entstehenden Punkt auf einer zwischen den Mitten der beiden Sendespulen gedachten Linie, an dem sich das durch den Stromfluss durch die beiden Spulen hervorgerufene Magnetfeld in der Empfangsspule auslöscht. Über eine Sensorelektronik wird das Empfangssignal in der Empfangsspule ausgewertet. Der Sensor weist dabei folgende weiteren Merkmale auf:

– es sind mehrere von der Sensorelektronik bestromte Sendespulen vorgesehen,
– die Sendespulen üben bei gleicher Bestromung eine Wirkung auf die wenigstens eine Empfangsspule aus, bei der ein örtlicher Punkt der optimalen Auslöschung entsteht, wobei bei Bestromung einer ersten Sendespule der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine erste Richtung verschiebt, während bei Bestromung einer weiteren Sendespule der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung verschiebt,
– eine Regelschaltung zur Regelung der Ströme der Sendespulen ist vorgesehen, die zu einer Verschiebung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung führt, der eine Auslöschung des Empfangssignals bewirkt.

Somit ermöglicht das Hauptpatent bereits einen einfachen und effektiven Sensor mit einer hohen Detektionsempfindlichkeit.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den dortigen Sensor dahingehend weiter zu bilden, dass eine kompaktere Sensorform erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
Vorgesehen werden dazu mehrere Empfangsspulen und mehrere Sendespulen, wobei jeweils wenigstens eine Sendespule und wenigstens eine Empfangsspule auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Die Spulen auf einer Ebene werden zu den Spulen auf wenigstens einer weiteren Ebene verdreht, bis sich die Wechselwirkung der Spulen bei einem bestimmten Zentriwinkel auslöscht, der von der jeweiligen Einsatzart abhängig ist. Um dann wie im Hauptpatent einen Regeleingriff dadurch zu ermöglichen, dass sich eine Regelmöglichkeit ergibt, bei der der Regelwert zugleich der Messwert ist, werden die Spulen zumindest geringfügig vorzugsweise zum Beispiel um einen Abstand von 0,1 bis zwei Prozent des Spulendurchmessers parallel zueinander verschoben. Damit liegen die Sende- und Empfangsspulen von ihrem Umfang her nahe zu kongruent übereinander, so dass sich ein deutlich kompakterer Aufbau als im Hauptpatent ergibt. In der Praxis führt eine derartige Anordnung der Spulen, die vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten einer Platine als Printspulen ausgebildet werden können, mindestens zur gleichen beziehungsweise zu einer höheren Detektions-empfindlichkeit als bei einer Anordnung nach 3 des Hauptpatents. Bei einem Gesamtdurchmesser der Spulenanordnung von 25 mm konnte in der Praxis eine Nachweisgrenze von über 500 mm erreicht werden.
Grundsätzlich können gerade bei Printspulen auf der Leiterplatte auch mehr als nur zwei Ebenen von Spulen angeordnet werden, um dadurch die Detektionsempfindlichkeit weiter zu steigern.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Kurzbeschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Sensorsystem nach dem PI-Verfahren nach dem Stand der Technik sowie den zugehörigen Amplitudenverlauf an der Empfangspule,
2 die Anordnung einer ersten Sendespulenhälfte und einer ersten Empfangsspulenhälfte,
3 die Anordnung der Spulen mit den Anschlusselementen an die Elektronik,
4 die Spulenanordnung als Printlösung im Schnitt,
5 eine Sensorelektronik gemäß 4 des Hauptpatentes mit einer geschlossenen Regelung der Stabilisierung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung in den Empfangsspulen bei einer Spulenanordnung nach der vorliegenden Anmeldung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.
Hinsichtlich der Beschreibung nach dem Oberbegriff der vorliegenden Erfindung kann weitgehend auf das Hauptpatent verwiesen werden, dessen Inhalt hiermit aus drücklich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Aus diesem Grund wird auch die folgende Beschreibung auf die über den Offenbarungsgehalt der Hauptanmeldung hinausgehenden bzw. für die vorliegende Erfindung wesentlichen Gegenstände beschränkt.
Zum besseren Verständnis ist in dieser Anmeldung wie im Hauptpatent 1 beigefügt, die ein Sensorsystem nach dem PI-Verfahren im Stand der Technik zeigt.
1 zeigt den Amplitudenverlauf in einem Sensorsystem nach dem PI Verfahren im Stand der Technik an der Empfangsspule 1.9 bei Verschiebung der Sendespule 1.10 bzw. Empfangsspule zueinander. Die Amplitude 1.7 der Empfangsspule ist über der Verschiebung in 1 unten aufgetragen. Die Verschiebung startet bei 1.1 und endet bei 1.5, wobei der dabei im Diagramm zurückgelegte Weg der Verschiebung z. B. +/–5 mm vom Punkt 1.3 der optimalen Auslöschung beträgt.
Wird z. B. die Empfangsspule im Verhältnis zur Sendespule in Richtung des Doppelpfeils 1.6 nach rechts verschoben, nimmt zunächst das empfangene Signal 1.2 ab. Das Signal hat eine taktsynchrone Phasenlage, im angenommenen Beispiel 0°. Bei Erreichen des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung, also des Entkopplungspunktes 1.3 ist das empfangene Signal Null, während das empfangene Signal 1.4 bei weiterer Verschiebung mit um 180° gedrehter Phase wieder ansteigt. Der örtliche Punkt der optimalen Auslöschung ist nur im Laborbetrieb relativ stabil. Fertigungstolleranzen, Temperatureinflüsse, mechanische Deformation der Spulenanordnung oder das Vorhandensein von z. B. Bodeneinflüssen z. B. bei der Metallsuche in metallhaltigen Böden verschieben diesen Punkt. Weiterhin wird der örtliche Punkt auch durch einen in die Nähe gebrachten metallischen Gegenstand verschoben. Die Möglichkeit der mechanischen Position eines Punktes der optimalen Auslöschung ist bei allen oben genannten Einflüssen z. B. in einem Bereich entlang des Doppelpfeils 1.6 zu lokalisieren.
Wie im Hauptpatent wird der Punkt der optimalen Auslöschung mit einfachen Mitteln und einer geschlossenen Regelung immer an exakt der gleichen örtlichen Stelle bleiben. Dies wird dadurch erreicht, dass gemäß den 2, 3 mehrere Sendespulen 2.1, 8.3, vorzugsweise zwei im wesentlichen identische und spiegelbildliche Spulen hälften verwendet werden. Ebenso werden als Empfangsspule mehrere Empfangsspulen 8.1, 8.2, verwendet, die im Ausführungsbeispiel ebenfalls durch zwei im wesentlichen identische und spiegelbildliche Spulenhälften gebildet sind. Eine andere Aufteilung ist jedoch möglich, wenn damit bei entsprechende Bestromung eine kontinuierliche bzw. stetige und damit nicht ruckartige Verschiebung des örtlichen Punkts des Auslöschung erreichbar ist.
3 des Hauptpatents zeigt die Überlagerung von Empfangsspule und den dortigen Sendespulenhälften. Um den für diese Anordnung benötigen Platzbedarf deutlich zu reduzieren, werden nach dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 5 mehrere Sendespulen 2.1, 8.3 und mehrere Empfangsspulen 8.1, 8.2 verwendet. 2 zeigt zum besseren Verständnis nur eine erste Sendespulenhälfte 2.1 und eine erste, gestrichelt dargestellte Empfangsspulenhälfte 8.1. Die entsprechenden weiteren Hälften ergänzen im Ausführungsbeispiel jeweils die halbkreisförmigen Spulen zur Kreisform, so dass sich ein Bild gemäß 3 ergibt.
Wie im Hauptpatent sind die Sendespulen 2.1, 8.3 und die Empfangsspulen 8.1, 8.2 induktiv miteinander gekoppelt, und zur Wechselwirkungsentkopplung überlappend angeordnet. Ein Punkt optimaler Auslöschung ist durch eine Verdrehung/Verschiebung grundsätzlich erreichbar, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Über eine Sensorelektronik, die in 5 dargestellt ist, erfolgt die Bestromung der Sendespulen und die Auswertung des Empfangssignals 1.11 der Empfangspulen. Die Sendespulen 2.1, 8.3 üben bei gleicher Bestromung eine Wirkung auf die Empfangsspulen aus, bei der ein örtlicher Punkt 1.3 der optimalen Auslöschung entsteht, also an dem eine Überlagerung der Spulen fester geometrischer Anordnung zu einem Punkt auf einer zwischen den beiden Sendespulen gedachten Linie führt, in dem sich das bei Stromfluss durch die beiden Spulen dabei hervorgerufene Magnetfeld in den Empfangsspulen auslöscht. Bei Bestromung einer ersten Sendespule 2.1 verschiebt sich der Punkt der optimalen Auslöschung in einer ersten Richtung, während er sich bei Bestromung der weiteren Sendespule 8.3 in einer der ersten Richtung entgegengesetzte Richtungen verschiebt.
Durch eine Regelschaltung zur Regelung der Amplitude der Ströme der Sendespulen ist es möglich, den örtlichen Punkt der optimalen Auslöschung so zu verschieben, dass sich eine Auslöschung des Empfangssignals ergibt. Der örtliche Punkt der optimalen Auslöschung ist seinerseits wiederum abhängig von äußeren Einflüssen auf das Magnetfeld, so dass zum Beispiel eine Metallannäherung dadurch detektiert werden kann, das eine entsprechende Nachregelung erfolgt. Der dabei ermittelte Regelwert 4.16 ist zugleich der Messwert.
Gemäß den 2 bis 4 ist jeweils wenigstens eine Sendespule 2.1; 8.3 und wenigstens eine Empfangsspule 8.2; 8.1 in einer ersten Ebene 10.2 und in wenigstens einer weiteren Ebene 10.3 angeordnet. Die in der ersten Ebene angeordneten Spulen sind dabei zu den auf der wenigstens einen weiteren Ebene angeordnete Spulen um einen Zentriwinkel, wie insbesondere in 2 ersichtlich, hinsichtlich einer angenommenen gemeinsamen Mittelachse M1, M2 verdreht. Liegen die Spulen tatsächlich umfangsmäßig kongruent übereinander, so ergibt sich je nach Einsatzart wenigstens ein Zentriwinkel, an dem die Auslöschung stattfindet. Um nun wieder in einen Zustand zu kommen, in dem die Regelschaltung regeln und damit einen Regelwert erzeugen kann, werden ausgehend von diesem „ausgelöschten Zustand” die Ebenen, auf denen die Spulen angeordnet sind, parallel zueinander verschoben. Mit anderen Worten werden Ihre Mittelachsen M1, M2 um den Abstand A in 2 bzw. 4 zueinander verschoben. Dieser Abstand kann sehr gering sein, in der Regel genügen 0,1 bis zwei Prozent des Spulendurchmessers.
4 zeigt, dass die der Sendespule 2.1 in der Ebene 10.3 gegenüberliegende gespiegelte Spule die Empfangsspule 8.2 ist, während die erste Empfangsspule 8.1 durch die zweite Sendespule 8.3 ergänzt wird. Die Sendespule 2.1 und die Empfangsspule 8.2 liegen in der weiteren Ebene 10.3 und die Sendespule 8.3 und die Empfangsspule 8.1 liegen auf der ersten Ebene 10.2.
4 zeigt die Spulenanordnung als Printlösung im Schnitt, wobei nur zwei Ebenen 10.1 und 10.2 dargestellt sind. Es versteht sich von selbst, dass gerade bei einer Printlösung auch weitere Ebenen mit weiteren Spulen denkbar sind. Das Trägermaterial 10.1, also die Platine trägt die oben und unten liegenden Planarspulen. Die Sendespule 8.3 und die Empfangsspule 8.1 liegen in dieser Darstellung gemeinsam oben, während die Sendespule 2.1 und die Empfangsspule 8.2 unten liegen. Bei entsprechender Stellung der oberen Spulen gegenüber den unteren Spulen wird das von den Sendespulen ausgesandte Signal in den Empfangsspulen 8.1, 8.2 vollständig ausgelöscht. Während im Hauptpatent in 3 ein Kippwinkel zu einer Verschiebung des Mittelpunkts der Spulenanordnung führt, wird hier eine Verschiebung um den Abstand A vorgenommen, der zum Beispiel 0,5 mm betragen kann. Wesentlich ist dabei, dass der Punkt der optimalen Auslöschung mit der geschlossenen Regelung wie in 5 dargestellt, immer an exakt der gleichen örtlichen Stelle gehalten werden kann, damit der Regelwert als Messwert verwendbar ist. Die Empfangsspulen können in Reihe oder parallel geschaltet sein, solange eine Auslöschung möglich ist.
Die Sendespulen 2.1, 8.3 und die Empfangsspulen 8.1, 8.2 werden durch mehrere Spulenteile gebildet, die zusammenhängend die Form einer vorzugsweise kreisförmigen Anordnung ausbilden, vorzugsweise werden die Sendespulen und Empfangsspulen wie im Ausführungsbeispiel durch im wesentlichen zwei gleichgroße Spulenhälften gebildet.
Ideal für die Realisierung der oben beschriebenen Erfindung hat sich ein Verfahren mit einer Amplitudenregelung gemäß der EP 706 648 B1 für die Erstellung eines empfindlichen Metalldetektors herausgestellt. Andere Verfahren sind jedoch denkbar, solange bei Bestromung nur eines ersten Teils der Sendespule der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine erste Richtung z. B. gemäß 1 nach rechts verschiebt, während bei Bestromung eines zweiten Teils der Sendespule der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung z. B. nach links verschiebt. Ein Regelungsverfahren sorgt dann dafür, dass eine Verschiebung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung ausgeregelt wird und somit eine kontinuierliche Auslöschung des Empfangssignals 1.11 erfolgt.
5 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Sensorelektronik mit einer geschlossenen Regelung zur Stabilisierung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung in den Empfangsspulen 8.1, 8.2 eines in den Sendespulen 2.1 und 8.3 erzeugten Magnetfeldes. Ein Taktgenerator 4.8 liefert ein erstes Taktsignal 4.13 an eine erste geregelte Stromquelle 4.10 und ein zweites invertiertes Taktsignal 4.12 an eine zweite geregelte Stromquelle 4.9. Die Frequenz des Taktgenerators kann je nach Induktivität der Spulen gewählt werden, im Ausführungsbeispiel liegt sie bei ca. 120 kHz. Das Signal kann z. B. ein Rechteck- oder Sinussignal sein. Die erste geregelte Stromquelle 4.10 speist den Anschluss der einen Sendespule. Analog dazu speist die zweite geregelte Stromquelle 4.9 den Anschluss der anderen Sendespule. Das an den Empfangsspulen anliegende Signal wird mit dem Wechselspannungsverstärker 4.5 – im Folgenden Verstärker genannt – verstärkt.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 4.5 wird dem Synchrondemodulator 4.6 zugeführt. Dieser erhält ein zur Demodulation nötiges erstes Taktsignal über 4.18 und ein zweites Taktsignal 4.19 aus dem Taktgenerator 4.8. Im einfachsten Fall wird der Synchrondemodulator 4.6 das Ausgangssignal des Verstärkers 4.5 während des gesamten Abschnitts einer Taktphase synchron den entsprechenden Eingängen des integrierenden Komparators 4.7 zuführen. In diesem Fall ist das Taktsignal 4.18 und 4.19 so lang wie die Sendetaktphasen.
Bei gleicher Spannung des ersten Eingangssignals 4.15 und des zweiten Eingangssignals 4.17 des integrierenden Komparators 4.7 entsteht somit kein taktsynchroner Signalanteil an den Empfangsspule 8.1, 8.2. Dabei wird z. B. bei Metalleinfluss von außen der Durchschnittswert eines ersten Taktsignals an der Empfangsspule 1.9 mit dem Durchschnittswert des zweiten Taktsignals verglichen. Im ausgeregelten Zustand entsprechen bereits die an den Eingängen des Verstärkers 4.5 vorliegenden Empfangssignale einem Nullzustand, so dass der Verstärker 4.5 am Eingang lediglich Rauschen sieht. Daher kann er sehr hoch verstärken, bzw. als hoch verstärkender Begrenzerverstärker ausgeführt werden. Dasselbe gilt auch im ausgeregelten Zustand für das erste Eingangssignal 4.15 und das zweite Eingangssignal 4.17. Liegt am Ausgang des Komparators 4.7 kein diesem Nullzustand entsprechendes Signal an, wird der Regelwert 4.16 solange nachgeführt und dadurch der Strom in den Sendespulen 2.1, 8.3 solange geregelt, bis dieser Zustand erreicht ist.
Die Regelschaltung sorgt nun dafür, dass der ermittelte Wert für den Punkt der optimalen Auslöschung ständig so nachgeregelt, wird, dass kein Differenzsignal am Synchrondemodulator 4.6 anliegt. Dies führt dazu, dass zeitveränderliche bzw. dynamische Änderungen im Umfeld des Metalldetektors wie zum Beispiel eine Annäherung als Änderung des Regelwerks 4.16 wahrgenommen werden, wie dies in den 5 bis 7 des Hauptpatents in Verbindung mit der dortigen Beschreibung beschrieben ist.
Die Herstellung des Sensors erfolgt dadurch, dass mehrere Empfangsspulen und mehrere Sendespulen auf verschiedenen Ebenen angeordnet werden und zueinander um eine gemeinsame Mittelachse verdreht werden, bis sich die Wechselwirkung der Spulen auslöscht. Dann erfolgt eine wenigstens geringfügige Verschiebung von zum Beispiel wenigen Millimetern oder Zehntelmillimetern in der Richtung, die es der Regelschaltung später ermöglicht, den Regelwert zu bilden.

1.1: Startpunkt der Verschiebung
1.2: Signal mit Phasenlage 0°
1.3: Entkopplungspunkt
1.4: Signal mit Phasenlage 180°
1.5: Endpunkt der Verschiebung
1.6: Doppelpfeil Verschiebung Empfangsspule zur Sendespule
1.7: Amplitude der Empfangsspule
1.9: Empfangsspule
1.10: Sendespule (Stand der Technik)
2.1: erste obere Spulenhälfte
4.5: Wechselspannungsverstärker
4.6: Synchrondemodulator
4.7: Integrierender Komparator
4.8: Taktgenerator
4.9: Zweite geregelte Stromquelle
4.10: Erste geregelte Stromquelle
4.11: Invertierstufe
4.12: Zweites Taktsignal
4.13: Erstes Taktsignal
4.15: Erstes Eingangssignal des integrierenden Komparators
4.16: Regelwert
4.17: Zweites Eingangssignal des integrierenden Komparators
4.18: Für Demodulation benötigtes erstes Taktsignal
4.19: Für Demodulation benötigtes zweites Taktsignal
8.1: erste Empfangsspulenhälfte
8.2: zweite Empfangsspulenhälfte
8.3: zweite Sendespulenhälfte
10.1: Trägermaterial (Platine)
10.2: erste Ebene
10.3: weitere Ebene
A: Abstand
M1, M2: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 706648 B1 [0028]

Claims

Sensor zur Ortung metallischer Objekte, insbesondere im PI-Modus betriebener Metalldetektor, mit wenigstens einer Sendespule (2.1, 8.3) und wenigstens einer Empfangsspule (8.1, 8.2), welche induktiv miteinander gekoppelt und zur Wechselwirkungsentkopplung teilweise überlappend angeordnet sind, wobei ein Punkt (1.3) optimaler Auslöschung der Wechselwirkung erreichbar ist, sowie mit einer Sensorelektronik zur Bestromung der Sendespule und zur Auswertung eines Empfangssignals (1.11) der Empfangsspule, wobei – mehrere, von der Sensorelektronik bestromte Sendespulen (2.1, 8.3) vorgesehen sind, – die Sendespulen (2.1, 8.3) bei gleicher Bestromung eine Wirkung auf die wenigstens eine Empfangsspule (8.1, 8.2) ausüben, bei der ein örtlicher Punkt (1.3) der optimalen Auslöschung entsteht, wobei bei Bestromung einer ersten Sendespule (2.1) der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine erste Richtung verschiebt, während bei Bestromung einer weiteren Sendespule (8.3) der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, – eine Regelschaltung zur Regelung der Ströme der Sendespulen vorgesehen ist, die zu einer Verschiebung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung führt, die eine Auslöschung des Empfangssignals (1.11) bewirkt, nach Patent (Patentanmeldung 10 2009 021 804.1), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Empfangsspulen (8.1, 8.2) und mehrerer Sendespulen (2.1, 8.3) vorgesehen sind, wobei jeweils wenigstens eine Sendespule (2.1; 8.3) und wenigstens eine Empfangsspule (8.2; 8.1) in einer ersten Ebene (10.2) und in wenigstens einer weiteren Ebene (10.3) angeordnet sind, wobei die in der ersten Ebene angeordneten Spulen zu den auf wenigstens einer weiteren Ebene angeordneten Spulen um einen Zentriwinkel hinsichtlich ihrer angenommenen gemeinsamen Mittelachse (M1, M2) verdreht sind, bei dem sich die Wechselwirkung der Spulen auslöscht, wobei die Mittelachsen (M1, M2) zueinander versetzt oder verschoben sind.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (M1, M2) parallel zueinander liegen.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgang der Sendespulen (2.1, 8.3) etwa nahezu kongruent zum Umfang der Empfangspulen (8.1, 8.2) ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen (2.1, 8.3) parallel zu den Empfangspulen (8.1, 8.2) angeordnet sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Sendespulen (2.1, 8.3) und die Empfangsspulen (8.1, 8.2) durch mehrere Spulenteile gebildet sind, die zusammen etwa die Form einer vorzugsweise kreisförmigen Anordnung aufweisen.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen (2.1, 2.2) bzw. Empfangsspulen (8.1, 8.2) durch zwei im Wesentlichen gleich große Spulenhälften gebildet sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (4.7) zum Vergleich der den Sendespulen (2.1, 8.3) zugeordneten Spannungssignale zur Ermittlung eines Regelwertes vorgesehen ist, und dass wenigstens eine geregelte Stromquelle (4.9, 4.10) vorgesehen ist, in der der Regelwert zur Regelung der Amplitude des den Sendespulen zugeführten Stroms die Amplitude vorzugsweise kontinuierlich so regelt, dass aus beiden Taktabschnitten eines Taktzyklus keine Differenz der Spannungssignale an den Eingängen des Komparators (4.7) besteht.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Regelwertes, der zur örtlichen Verschiebung des Punktes (1.3) der optimalen Auslöschung bei Metallannäherung führt, der Messwert ist.
Verfahren zur Ortung metallischer Objekte mit einem Sensor, insbesondere mit einem im PI-Modus betriebenen Metalldetektor, mit wenigstens einer Sendespule (2.1, 8.3) und wenigstens einer Empfangsspule (8.1, 8.2), welche induktiv miteinander gekoppelt und zur Wechselwirkungsentkopplung teilweise überlappend angeordnet sind, wobei ein Punkt (1.3) optimaler Auslöschung der Wechselwirkung erreichbar ist, wobei mittels einer Sensorelektronik die wenigstens eine Sendespule bestromt wird und ein Empfangssignal (1.11) der wenigstens einen Empfangsspule ausgewertet wird, wobei – mehrere Sendespulen (2.1, 8.3) von der Sensorelektronik bestromt werden, – die Sendespulen bei gleicher Bestromung eine Wirkung auf die wenigstens eine Empfangsspule (8.1, 8.2) ausüben, bei der ein örtlicher Punkt (1.3) der optimalen Auslöschung entsteht, wobei bei Bestromung einer Sendespule (2.1) der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine erste Richtung verschiebt, während bei Bestromung einer weiteren Sendespule (8.3) der Punkt der optimalen Auslöschung sich in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, und – dass die Ströme der Sendespulen so geregelt werden, dass sich eine Verschiebung des örtlichen Punktes der optimalen Auslöschung ergibt, die eine Auslöschung des Empfangssignals (1.11) bewirkt, nach Patent (Patentanmeldung 10 2009 021 804.1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Sensors mehrere Empfangsspulen (8.1, 8.2) und mehrerer Sendespulen (2.1, 8.3) vorgesehen werden, von denen jeweils wenigstens eine Sendespule (2.1; 8.3) und wenigstens eine Empfangsspule (8.2; 8.1) in einer ersten Ebene (10.2) und in wenigstens einer weiteren Ebene (10.3) angeordnet werden, wobei die in der ersten Ebene angeordneten Spulen zu den auf wenigstens einer weiteren Ebene angeordneten Spulen um einen Zentriwinkel hinsichtlich ihrer angenommenen gemeinsamen Mittelachse (M1, M2) verdreht werden, bis sich die Wechselwirkung der Spulen auslöscht, wobei dann die Mittelachsen (M1, M2) um einen Abstand (A) zueinander verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (M1, M2) um den Abstand (A) parallel zueinander verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Sendespulen (2.1, 8.3) etwa nahezu kongruent zum Umfang der Empfangspulen (8.1, 8.2) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen (2.1, 8.3) parallel zu den Empfangspulen (8.1, 8.2) angeordnet werden.