渦電流傳感器的制造方法
【專利摘要】一種用傳感器線圈(3)進行路徑測量的渦電流傳感器，該渦電流傳感器與測量物體(2)相互作用，該渦電流傳感器具有電子連接器(4)，其中所述傳感器線圈(3)具有以平面方式構造的多個繞組，其中所述傳感器線圈(3)具有開口，所述測量物體(2)能夠通過所述開口軸向地移動。
【專利說明】
渦電流傳感器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于傳感器的路徑測量方法，該傳感器與測量物體和/或換能器元件協(xié)作和/或相互作用并且該傳感器基于所謂的渦電流原理。本發(fā)明還涉及被設置在傳感器線圈附近的測量物體的路徑的檢測。傳感器和相關測量物體相對于彼此可移動。本發(fā)明進一步涉及一種用于路徑測量的傳感器。
【背景技術】
[0002]用于路徑測量的感應性操作的傳感器的各種實施例從實踐中是已知的。具體地說，無接觸路徑測量系統(tǒng)是已知的，所述無接觸路徑測量系統(tǒng)基于磁場強度的變化提供關于相關測量物體或特定換能器元件的運動的信息。
[0003]在已知的組件中，例如使用圓柱形線圈，測量物體移入或移出圓柱形線圈。測量物體具有至少幾何上不規(guī)則的形狀，當測量物體經過線圈時，這種不規(guī)則的形狀對磁場產生影響。
[0004]此外，用作所謂限位開關的感應性位置傳感器是已知的，其中測量物體朝向感應性傳感器移動并在感應性傳感器前面或借助感應性傳感器停住，其中場強的變化被檢測并被處理成測量信號。
[0005]已知的是，將感應性位置傳感器與電子單元結合以能夠產生標準化測量信號，所述標準化測量信號能夠在后續(xù)的控制設備中被處理。
[0006]電容性路徑測量的同樣已知原理基于理想板電容器的操作模式。兩個板電極由傳感器和相對的測量物體形成。在恒定的交流電流流過傳感器電容器的情況下，傳感器上交流電流的振幅與電容器電極的距離成比例。電容性傳感器被設計用于無接觸路徑、距離和位置測量。借助控制器檢測測量物體與傳感器的距離的變化，并對其處理并作為用于進一步處理階段的測量值提供。為了取得可靠的測量，必須確保傳感器和測量物體之間不變的介電常數(shù)，因為測量系統(tǒng)不僅依賴于諸電極的距離還對測量間隙內的電介質的變化有反應。因此，電容性位置傳感器系統(tǒng)特別適用于實驗室和工業(yè)中的高精度應用，例如在潔凈室區(qū)域中。然而，為了這個原因，它們依賴于潔凈和干燥的環(huán)境。此外，它們在制造和應用方面而目都是復雜的。
[0007]傳感器對于由于功能原因必須進行線性運動的傳動設備而言尤為需要。
[0008]這也包括來回移動的機械部件以及電機交通工具和發(fā)動機中的傳動設備。通常必須確定特定元件的位置以獲知后者的位置并能夠經由下游控制系統(tǒng)開始接下去的步驟。
[0009]這些功能尤其實現(xiàn)在人力傳動、液壓閥和氣缸、離合器和各種致動元件中，例如腳踩踏板。
[0010]此外，自動傳動中的換擋桿的換擋位置的檢測、材料或產品的熱膨脹的檢測、徑向輥移位的測量、內燃機的應用、制動踏板和許多其它應用是其它應用領域。
[0011]當在前面的情形中使用傳感器時，傳感器嚴重地暴露在濕氣、灰塵、油、油脂和機械應力下。因此，需要在粗糙工業(yè)環(huán)境(包括應力、灰塵和溫度)下提供高精度的傳感器。
[0012]對于這些應用，越來越多根據(jù)所謂渦電流原理工作的傳感器系統(tǒng)被使用。
[0013]渦電流指在時變磁場內延伸的電導體中或在時間上恒定但空間上不均勻的磁場內移動的導體中感應的電流。渦電流測試特別用于材料的非破壞性測試以及材料的表征，并基于禍電流的振幅和相位的測量。
[0014]渦電流原理用于導電材料上的測量，所述導電材料可具有鐵磁性質和非鐵磁性質兩者。高頻交流電流流過被納入到傳感器殼體內的線圈。電磁線圈場在導電測量物體內感應渦電流，從而改變作為結果的線圈交流電阻。這種阻抗的改變產生電信號，該電信號與測量物體離傳感器線圈的距離成比例。渦電流傳感器以無接觸和無磨損方式檢測朝向金屬物體的距離。從傳感器線圈發(fā)出的高頻場線不顯著地受非金屬材料的干擾，這就是為什么即使在重污染、應力和油的情形下也能執(zhí)行測量的原因。此外，這種具體特征允許在涂有塑料的金屬物體上進行測量，由此例如允許層厚度的檢測。所有這些都是已知的。
[0015]其應用的一個示例來自DE101 17 724 Al，該文獻描述了一種用于確定可旋轉金屬軸上的轉矩的設備。渦電流傳感器的傳感器頭徑向地朝向軸指向。軸的導電性根據(jù)被施加至軸的轉矩而改變。這種改變引起渦電流傳感器的耦合功率的改變，所述耦合功率的改變在評估電子組件中被檢測。如此，能夠可靠地檢測軸的轉矩而沒有實質結構性干預并且不會對軸作出實質的構造改變。
[0016]其應用的又一示例示出在DE 10 2011 102 829 Al中，該文獻涉及一種用于抑制機動交通工具傳動的換向齒輪嚙合的鎖定設備。
[0017]渦電流技術一般用于檢測部件的位移或者至少兩個部件的間距內的線性或旋轉變化，其結果是例如速度和加速度的相關推導。
[0018]然而，在實踐應用中，前面提到的渦電流路徑測量方法僅允許檢測范圍從5mm至1mm內的離測量物體的距離。因此，可能的應用受到限制，因為對于最大尺寸的要求被強加在這些傳感器上，所述最大尺寸的要求取決于安裝布置。
[0019]此外，在傳統(tǒng)禍電流路徑測量傳感器中，對要檢查的物體執(zhí)行連續(xù)感測或測量，其中總體感測或測量過程中的特定點或事件(例如特定開關點)被選出。然而，這牽涉到對傳感器本身的可能使用的不必要限制。
[0020]同樣需要將由傳感器檢測的測量值可靠地發(fā)送至下游的評估和控制單元。在這方面，外部影響同樣必須不歪曲信號。
【實用新型內容】
[0021]因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于傳感器的根據(jù)渦電流原理的路徑測量方法以及一種根據(jù)渦電流原理的設備，其與測量物體和/或換能器元件協(xié)作并相互作用。
[0022]本發(fā)明的另一目的是以容易制造的方式研發(fā)出一種用于路徑測量的無接觸傳感器，測量物體可以是簡單的機械部件并且感應性傳感器還能夠在困難的外部條件下工作。另外，位置公差會被避免。
[0023]又一目的是構造盡可能小的傳感器并擴大測量范圍。
[0024]此外，渦電流傳感器應當被設計成實現(xiàn)路徑、距離、位移、位置的無接觸檢測，另外實現(xiàn)振蕩和振動的無接觸檢測。在解釋本發(fā)明的上下文中，所有這些功能被概括在術語“路徑測量”下。
[0025]另外，渦電流傳感器在沒有殼體和容納在殼體中時都應當可靠地發(fā)揮功能。
[0026]此外，應當可以使用標準電子器件。
[0027]此外，應當可以提供一種傳感器和方法，其中一致地和/或完全地確保感應測量物體的運動的感測或檢測的結果，以便可以從該完整信號確定中獲得綜合信息，例如從正至負的梯度變化，并反之亦然地允許確定運動路徑的方向改變。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，關于測量方法的技術問題是通過權利要求1的特征解決的。至于位置傳感器，問題是通過權利要求5的特征解決的。
[0029]獨立權利要求涉及路徑測量方法和用于路徑測量的傳感器的實施例。
[0030]在下面的描述、示例性實施例和權利要求中，使用下面列出的術語，這些術語具有下列含義:
[0031]路徑測量方法一一一種適于檢測測量物體和/或換能器元件沿軸向的位置改變并借助傳感器將其轉換成電信號的測量方法。為了簡化，下文中將其稱為測量物體/換能器元件，或為了進一步簡化，將其稱為測量物體。
[0032]傳感器一一一種能夠借助測量線圈布置檢測場強變化(例如由移動的測量物體引起)的物理單元。該術語被特別地理解為表示感測元件、拾音器、測量元件、檢測器、探針，盡管這不旨在作為限制。
[0033]測量物體一一一種部件，優(yōu)選地是機械設備的部件，其能夠執(zhí)行縱向運動，由此影響位置傳感器的現(xiàn)存磁場。
[0034]換能器元件一一一種根據(jù)位置提供物理值的元件，該物理值導致電、磁或感應性換能器信號。
[0035]金屬目標--一種金屬測量物體，由例如鋼、鎳、銅、招的金屬材料制成或包含例如鋼、鎳、銅、鋁的金屬材料，從而也可以是涂有金屬層的塑料部件。
[0036]傳感器線圈一一一種部件，由多個局部繞組和/或層構成并優(yōu)選地與振蕩器協(xié)作產生測量目的所需的磁場。優(yōu)選地，它由銅制成。
[0037]微控制器一一一種電子電路，其基本上將用于激勵振蕩電路的振蕩器、電壓調節(jié)器、評估電路以及輸出和保護電路的功能結合起來。
[0038]平面的一一當線圈和/或其層基本上是平坦的、平面的，優(yōu)選地是平滑的、直的、光滑的、無皺褶的時的一種特征。
[0039]軸一一就幾何結構而言包括軸、柄、旗桿、拉桿、全浮軸、驅動軸、軸桿、主軸或滾軸，特別是金屬目標和/或測量物體。
[0040]位置傳感器一一一種設備，其不僅檢測路徑和距離，還檢測位移、位置以及振蕩和振動。
[0041]渦電流測試一一(也稱渦電流方法)，一種用于測試測量物體或換能器元件的電方法。在測試期間，線圈產生變化的磁場，該磁場在要被測試的材料中感應渦電流。當執(zhí)行測量時，使用傳感器通過由渦電流產生的磁場來檢測渦電流的密度，該傳感器也優(yōu)選地包含激勵線圈。測得的參數(shù)可以是朝向激勵信號的振幅和相位位移。特別地基于已知磁場來執(zhí)行渦電流測試，所述已知磁場通過傳感器線圈與金屬元件協(xié)作產生。由于磁場和金屬目標之間的相互作用改變，在金屬目標中產生渦電流，其進而在產生磁場的電路中造成能量損失。由于能量損失能被測量并且能量損失隨著增大的相互作用而增大并因此導致渦電流的增大，也控制激勵電路的微控制器將能量損失值轉換成近似值。為了完備，將針對本說明書的前言部分中給出的這個原理作出解釋。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于傳感器的路徑測量方法以及一種傳感器，其中傳感器線圈被配置成使其包括若干個單獨繞組，這些繞組依次相互連接以形成傳感器線圈。
[0043]本說明書中提到的示例不牽涉任何限制。它們的目的僅僅是提供特別是功能或效果的示例。
[0044]優(yōu)選地，傳感器檢測是以完全無接觸和/或無觸摸的方式執(zhí)行的。
[0045]此外，尤為優(yōu)選地，傳感器檢測通過自動地檢測應用條件和/或環(huán)境條件和/或通過適應這些條件(例如適應機動交通工具中的齒輪選擇杠桿的當前位置)來執(zhí)行。
[0046]此外，根據(jù)本發(fā)明，位置傳感器設有由多個平面繞組構成的傳感器線圈。同樣由平面繞組形成的平面線圈當然可以被配置成形成環(huán)或任何其它需要的幾何結構。
[0047]所需的磁場通過選擇適當數(shù)量的單獨平面線圈或通過適當?shù)鼗ハ噙B接的多個線圈(如果需要的話)來產生。
[0048]在許多情形下，為測量物體提供線圈。
[0049]多個繞組優(yōu)選地例如借助諸如環(huán)氧玻璃纖維織物的常規(guī)絕緣材料而彼此絕緣，用戶能夠根據(jù)想要的用途以特定于產品的方式選擇絕緣材料。
[0050]單獨線圈和/或多個線圈由多層印刷電路板(所謂的PCB)形成，所述多層印刷電路板由至少兩個平面繞組構成。這里，可運用已知的蝕刻方法進行制造，但其它制造方法也是可行的。
[0051 ]在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，這種多層線圈的厚度可以限制在1mm至16mm，或甚至可以更小。然而，在另一實施例中，根據(jù)應用領域或制造中要求的花費，厚度可以更大。
[0052]在各個層上被布置在彼此頂部上的繞組優(yōu)選地是串聯(lián)連接的。印刷電路板例如具有面朝上和面朝下的兩個層。另外，可以以常規(guī)方式提供更多的層。
[0053]平面繞組各自被布置在載體介質上。
[0054]因此，通過選擇適當數(shù)量以平面方式構造的這類線圈，可在寬范圍上確定傳感器線圈的電感，藉此配合設置在電子單元中的振蕩器，也可在寬范圍上調節(jié)可能的工作頻率。
[0055]單獨的平面繞組可以這樣的方式實現(xiàn):作為單個元件，它具有盡可能大的電感。如此，可以達到的是，彼此結合的平面繞組的數(shù)量能夠被最小化。
[0056]優(yōu)選實施例可以是平面繞組被布置在雙面印刷電路板的任一側上。
[0057]如果多個平面繞組被集成在所謂的多層印刷電路板內且如果兩個以上的平面線圈能夠由此相互連接，則實現(xiàn)傳感器線圈的又一優(yōu)選實施例。
[0058]姑且不說調節(jié)傳感器線圈的電感的可能性，通過根據(jù)本發(fā)明的實施例制造出具有穩(wěn)定結構的傳感器線圈，它不需要任何額外措施來用于其保護。
[0059]傳感器線圈通過以平面方式構造的多個線圈依次地形成，優(yōu)選地借助互相連接形成。已令人驚訝地得出，通過提供以平面方式構造的線圈，可省去鐵磁線圈，消除位置公差，優(yōu)選地使用標準電子器件并尤其地省去專用集成電路(所謂ASIC)。
[0060]平面繞組中的每一個設計具有空白內區(qū)。這意味著測量物體和/或換能器元件和/或金屬目標能夠在平面線圈的中心內來回移動。
[0061]平面繞組使用印刷電路技術適當?shù)刂圃臁＠?，可在雙面印刷電路板的任一側上將平面繞組中的一個與其它平面繞組同心地布置。
[0062]作為傳感器線圈的優(yōu)選實施例，多個這樣的平面線圈通過制造多層印刷電路板來實現(xiàn)。作為結果的各線圈的級聯(lián)允許取得線圈的所需電感。
[0063]所描述的傳感器線圈的結構具有的優(yōu)勢在于:線圈本身不必通過纏繞操作在要被單獨制造的絕緣繞組本體上產生。
[0064]多層印刷電路板提供同樣具有幾何形狀和必要保護的傳感器線圈，包括固定和絕緣裝置，所述固定和絕緣裝置必須在之后以其它線圈形式附連。
[0065]用于傳感器的路徑測量方法包括:將與振蕩器結合的傳感器元件調諧至一諧振頻率或調諧至特定振蕩頻率，并由此通過將多個單獨繞組相互連接而產生由傳感器線圈形成的電感。
[0066]優(yōu)選地，線圈具有布置在中心的孔式凹口或開口。
[0067]因此，線圈可接納軸。該軸形成測量物體，由此形成換能器元件和/或金屬目標。
[0068]軸包含例如金屬、鎳、銅或鋁。
[0069]軸優(yōu)選地具有管狀設計。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的傳感器一一其中測量物體/換能器元件具有變化的幾何形狀，尤其是以橫截面變化的形式一一是尤為優(yōu)選的。
[0071]這種橫截面改變的優(yōu)選實施例是環(huán)形槽、孔、一側平坦部分或變化的材料。
[0072]在尤為優(yōu)選的實施例中，測量物體/換能器元件具有這樣的區(qū)域，該區(qū)域具有從小直徑至較大直徑的連續(xù)過渡，由此實現(xiàn)位置的準模擬確定。
[0073]路徑測量方法的又一實施例可以是:部件可在任何情況下移動靠近傳感器并且由于其幾何設計可確定其位置。
[0074]此外，在存在幾何不規(guī)則性的情況下，也可檢測和評估突然的改變。
[0075]尤其，圓錐設計引入實質性優(yōu)勢，因為這種布置使得能夠借助軸向運動進行感測、檢測或測量，而不需要受振動或不利因素影響或甚至干擾的感測處理。
[0076]這意味著測量物體/換能器元件出現(xiàn)在傳感器線圈的區(qū)域內，但與線圈相比可通過執(zhí)行軸向運動而改變其位置，并且與線圈相比，由此橫截面改變。因此，圓錐設計是有優(yōu)勢的。
[0077]根據(jù)應用領域，本領域內技術人員可選擇不同幾何形狀的實施例。
[0078]如果軸例如借助三維支承件被安裝在套管或殼體內或被安裝在管狀段內，這種優(yōu)勢更加適用，所述三維支承件有助于進一步降低可能的振動并因此進一步提高感測處理的準確性。如此，很大程度地對環(huán)境影響形成保護。
[0079]結果，所謂的電噪聲同樣被降低。
[0080]由于這種特殊的圓錐設計，可檢測離測量物體更大的距離。通過這種設計，可以檢測在25mm至40mm或更大距離上的測量物體，當然也可以檢測在小于25mm的距離上的測量物體。
[0081]反之亦然，與傳統(tǒng)現(xiàn)有技術相比，可由此減小傳感器的框架尺寸。這牽涉到對于制造的成本優(yōu)勢。
[0082]尤其在該優(yōu)選實施例中，測量物體可因此具有變化的幾何形狀，但優(yōu)選地通過線圈內的測量物體的縱向運動仍然被完全地檢測出。由于例如軸的圓錐設計造成的不同間距，當軸執(zhí)行軸向運動時，傳感器線圈檢測例如要被檢測的部件的位置、位移和距離或其它特征，例如表面紋理中的缺陷。
[0083]作為測量物體與靜止布置的傳感器線圈形成對比的運動的替代，通過運動逆變換，傳感器線圈當然也可被配置成可移動的，而測量物體是靜止的。
[0084]測量物體通過具有孔狀凹口或開口的線圈的運動根據(jù)渦電流原理被轉換成線性電信號，該線性電信號根據(jù)要求由微處理器進一步處理。結果，用戶能夠毫無困難地識別測量物體的相應位置。
[0085]因此，例如通過預定的或其它已知的參數(shù)，能夠快速地檢測與標準結果的偏差。
[0086]傳感器包括:與傳感器線圈協(xié)作的至少一個電子單元；以及用于提供供電電壓并發(fā)送信號的電子連接器。前面提到的組件可被結合在共用的殼體內。殼體可以常規(guī)方式構形。
[0087]測量物體/換能器元件位于傳感器線圈附近并沿軸向縱向移動，由此改變線圈區(qū)域內的場強，并同時改變來自傳感器線圈和振蕩器的振蕩電路的頻率。借助評估電路，這些改變被檢測到并被轉換成適于進一步處理的測量變量。所獲得的信息通過評估電路被發(fā)送至微控制器。微控制器使用特別是存儲的程序序列來處理所獲得的信息，并從中形成能夠在外部設備中被進一步處理的控制信號。輸出和保護電路被設置在電子單元內以用于無故障操作。
[0088]為了確保穩(wěn)定的操作并滿足要求的測量條件，進一步將電壓調節(jié)器分配給電子單
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[0089]在路徑測量方法的又一實施例中，當達到特定參數(shù)時，可提供根據(jù)所謂閾值開關特征的開關功能，這取決于來自振蕩器和傳感器線圈的振蕩電路中達到的特定參數(shù)。
[0090]此外，測量物體/換能器元件可具有一部件，通過該部件與要被測量和/或要被檢測的物體接觸或連接。在這方面，該部件與測量物體/換能器元件可由相同材料制成。
[0091]該部件可借助管道在中心引導。在所有三個維度上產生支承的該管道可以是例如布置在套管、殼體或其它管狀段中的內環(huán)。
[0092]可以以不同的方式進一步形成前述路徑測量傳感器的布置。
[0093]為了這個目的，特別地，確保該部件與要被檢測的部件連續(xù)接觸的壓縮彈簧可被分配給測量物體/換能器元件。
[0094]作為壓縮彈簧的替代，同樣可使用其它彈力的(具體來說彈性的)結構，由此使得測量物體能夠相對于要被檢測的部件運動，該運動很大程度上是沒有游隙的。
[0095]在其中系統(tǒng)無法提供恰當?shù)膸缀涡螤?、位置或材料的測量物體的較佳實施例中，通過用套管、殼體或管狀段延長殼體(尤其是塑料封裝件)，可將彈簧加載的測量物體作為一體的滑動物體收納和封裝在傳感器殼體內，其中一體的滑動物體能被引導通過放置在套管、殼體或管狀段任一側上的元件。測量物體保持位于密封的PCB部分的外側上，由此導致用于電子器件部分的密閉的且尤其是密封的系統(tǒng)。壓縮彈簧確保與來自系統(tǒng)的致動機構(其例如可以是柱塞或凸輪)的連續(xù)接觸。
[0096]在傳感器線圈的印刷電路板上的電子單元的布置不可能或被認為不充分的情形下，額外的印刷電路板可承載該電子單元并被連接至傳感器線圈。
[0097]因此，本發(fā)明的優(yōu)勢是:它允許使用帶傳感器線圈的傳感器執(zhí)行路徑測量方法，所述傳感器線圈由多個單獨的平面線圈構成，其中傳感器可在寬范圍的參數(shù)上使用，同時足夠強健并且制造成本低。
[0098]使用傳感器的路徑測量方法以如下方式執(zhí)行:測量物體/換能器元件被布置在傳感器線圈的中心并能夠朝向線圈軸線移動。
[0099]路徑測量方法的工作模式包括通過施加工作電壓首先激活被布置在傳感器中的電子單元。存在于電子單元內的振蕩器與傳感器線圈配合激勵振蕩，該振蕩的特定頻率因變于振蕩器和傳感器線圈的參數(shù)而產生，并且傳感器線圈建立磁場。
[0100]各種測量任務可通過根據(jù)本發(fā)明的路徑測量方法來執(zhí)行。例如，它可用于確定可移動的桿、銷、軸或殼體組件的位置。
[0101]在自動人力傳動或離合器組件的位置確定中的使用是尤為優(yōu)選的。
[0102]進一步的優(yōu)選使用可以是液壓缸、齒條、線性驅動器和其它部件的位置確定，假設這些部件的地點/位置可借助路徑測量而被檢測。
[0103]路徑測量方法可以以如下方式配置:關于測量物體/換能器元件的實際位置連續(xù)地執(zhí)行路徑測量。
[0104]由于該路徑測量方法牽涉到借助金屬物體影響振蕩電路，因此可以以如下方式選擇振蕩參數(shù):傳感器不僅對鐵磁材料作出響應，還對任何其它金屬材料作出響應。由此，尤其對線圈而言，甚至能夠省去鐵磁材料。
[0105]路徑測量方法的一個實施例提供該傳感器配有開關功能。這意味著，當測量物體/換能器元件到達特定位置時，傳感器輸出信號值。
[0106]傳感器線圈與形成微處理器的一部分的振蕩器結合地工作，藉此作為結果的振蕩電路被激勵并且在根據(jù)特定應用選擇的頻率下振蕩。
[0107]為了保持振蕩頻率充分穩(wěn)定，微控制器可額外地配有電壓調節(jié)器和溫度補償電路。
[0108]由測量物體/換能器元件引起的場強變化同樣引起振蕩電路工作在的諧振頻率的變化。經由同樣形成微控制器的一部分的評估電路，可確定標稱頻率的變化并且相應測量值和/或信息被發(fā)送至實際微控制器模塊。借助永久存儲程序，后者能對評估單元的測量值進行檢測和評估，并經由輸出電路輸出它們。
[0109]傳感器的供電電壓可通過連接器被提供。微控制器的輸出信號同樣可通過同一連接器或另一連接器被發(fā)送。
[0110]在又一實施例中，位置傳感器的共同殼體可借助在測量物體/換能器元件區(qū)域內的兩側上的殼體延長，其中測量物體/換能器元件在所述殼體內被軸向地引導。結合被設置在殼體內的壓縮彈簧，能確保沒有游隙。被布置在測量物體/換能器元件另一端上的引導軸襯用于其精確的、同心的引導。
[0111]在其中系統(tǒng)無法提供恰當?shù)膸缀涡螤?、位置或材料的測量物體的又一實施例中，通過由管狀段延長殼體(尤其是塑料封裝件)，可將彈簧加載測量物體作為一體的滑動物體收納和封裝在傳感器殼體內，其中一體的滑動物體能被引導通過放置在管狀元件任一側上的元件。測量物體保持位于密封的PCB部分的外側上，由此導致用于電子器件部分的密閉的且尤其是密封的系統(tǒng)。壓縮彈簧確保與來自系統(tǒng)的致動機構(其例如可以是柱塞或凸輪)的連續(xù)接觸。
[0112]如果必要，承載微控制器的印刷電路板可以或者與形成傳感器線圈的多層印刷電路板完全相同，或者其可作為獨立的印刷電路板納入到殼體的附加延伸部分內。
[0113]在優(yōu)選實施例中，具有前述各個部件的位置傳感器作為緊湊單元收納到共同殼體內。
[0114]特別優(yōu)選地，線圈被封裝在塑料殼體內，并且傳感器軸當使用時或形成傳感器的一部分時是密閉的，更優(yōu)選地是密封的，這意味著例如油可在測量物體周圍流動，也就是在兩種應用中:即當傳感器軸使用時，還有當檢測或測量借助軸發(fā)生時。這意味著，在PCB、電子器件的兩種應用中，塑料殼體內的油以存在密閉系統(tǒng)的方式被密封。
【附圖說明】
[0115]下面參照一些示例性實施例和附圖對本發(fā)明進行更為詳細地描述，在附圖中:
[0116]圖1示出傳感器的基本構造的側視圖；
[0117]圖2示出傳感器的后視圖；
[0118]圖3示出具有在套管內引導的測量物體/換能器元件的傳感器的實施例；
[0119]圖4示出圖3所示的傳感器的又一實施例；
[0120]圖5示出傳感器的方框圖。
【具體實施方式】
[0121]根據(jù)本發(fā)明的路徑測量方法使用位置傳感器I執(zhí)行，該位置傳感器I與測量物體/換能器元件2協(xié)作和/或相互作用。
[0122]傳感器包括:與傳感器線圈3協(xié)作的至少一個電子單元；以及用于提供供電電壓并發(fā)送信號的電子連接器4。前面提到的組件被結合在共同殼體16內。殼體16可以以常規(guī)方式被構形。
[0123]路徑測量方法的工作模式包括通過施加工作電壓首先激活被布置在傳感器中的電子單元。存在于電子單元內的振蕩器11與傳感器線圈3配合激勵振蕩，該振蕩的特定頻率是因變于振蕩器11和傳感器線圈3的參數(shù)而產生的，并且傳感器線圈3建立磁場。
[0124]測量物體/換能器元件2位于傳感器線圈3附近并移動，由此改變線圈10區(qū)域內的場強并同時改變來自傳感器線圈3和振蕩器11的振蕩電路的頻率。借助評估電路14，這些改變被檢測并被轉換成適于進一步處理的測量變量。所獲得的信息通過評估電路14被發(fā)送至微控制器13。微控制器使用特別是存儲的程序序列來處理所獲得的信息，并從中形成能夠在外部設備中被進一步處理的控制信號。輸出和保護電路15被設置在電子單元內以用于無故障操作。
[0125]為了確保穩(wěn)定的操作并滿足要求的測量條件，進一步將電壓調節(jié)器12分配給電子單元。
[0126]此外，路徑測量方法的特定特征是，傳感器線圈3包括以平面方式構造的多個線圈。
[0127]路徑測量方法可以以如下方式配置:關于測量物體/換能器元件2的實際位置連續(xù)地執(zhí)行路徑測量。
[0128]在路徑測量方法的又一實施例中，當達到特定參數(shù)時，可提供根據(jù)所謂閾值開關特征的開關功能，這取決于來自振蕩器11和傳感器線圈3的振蕩電路中達到的特定參數(shù)。
[0129]根據(jù)本發(fā)明的一種通過傳感器的路徑測量方法是尤為優(yōu)選的，其中測量物體/換能器元件2具有幾何不規(guī)則性。這意味著測量物體/換能器元件2出現(xiàn)在傳感器線圈3的區(qū)域內，但可改變其位置并因此改變橫截面。
[0130]這種橫截面改變的優(yōu)選實施例是環(huán)形槽、孔、一側平坦部分或變化的材料。
[0131]路徑測量方法的又一實施例可以是:部件以任何程度靠近傳感器線圈3。
[0132]在路徑測量方法的特別優(yōu)選的實施例中，測量物體/換能器元件2具有這樣的區(qū)域，該區(qū)域具有從小直徑至較大直徑的連續(xù)過渡，由此實現(xiàn)位置的準模擬確定。
[0133]此外，測量物體/換能器元件2可具有部件5，通過該部件5與要被測量的部件接觸或連接。
[0134]各種測量任務可通過根據(jù)本發(fā)明的路徑測量方法來執(zhí)行。例如，它可用于確定可移動的桿、銷、軸或殼體組件的位置。
[0135]在自動人力傳動或離合器組件的位置確定中的使用是尤為優(yōu)選的。
[0136]進一步的優(yōu)選使用可以是液壓缸、齒條、線性驅動器和其它部件的位置確定，假設這些部件的地點/位置可借助路徑測量而被檢測。
[0137]如前面已描述的那樣，傳感器由至少一個傳感器線圈3、一個電子單元和一個殼體16(未示出)構成。
[0138]根據(jù)本發(fā)明，傳感器線圈3包括以平面方式構造的多個線圈，這些平面線圈中的每一個都位于載體介質上。
[0139]因此，通過選擇適當數(shù)量以平面方式構造的這類線圈，可在寬范圍上確定傳感器線圈3的電感，藉此配合設置在電子單元內的振蕩器11，也可在寬范圍上調節(jié)可能的工作頻率。
[0140]單獨的平面線圈可以以這樣的方式實現(xiàn):作為單個元件，它具有盡可能大的電感。如此，可以達到的是，彼此結合的平面線圈的數(shù)量能被最小化。
[0141]優(yōu)選實施例可以是平面線圈被布置在雙面印刷電路板的任一側上。
[0142]如果多個平面線圈被集成在所謂的多層印刷電路板內且如果兩個以上的平面線圈能夠由此相互連接，則實現(xiàn)傳感器線圈3的又一優(yōu)選實施例。
[0143]姑且不說調節(jié)傳感器線圈3的電感的可能性，通過根據(jù)本發(fā)明的實施例制造出具有穩(wěn)定結構的傳感器線圈3，它不需要任何額外措施來用于其保護。
[0144]能夠進一步根據(jù)各種操作條件來形成根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器I。由此，在一個實施例中，測量物體/換能器元件2能夠被設置在套管8’內。如此，它很大程度地被保護而免受環(huán)境影響。
[0145]確保部件5與要被檢測的部件的連續(xù)接觸的壓縮彈簧7可被分配給測量物體/換能器元件2。
[0146]部件5可借助管道6在中心引導。
[0147]在其中系統(tǒng)無法提供恰當?shù)膸缀涡螤?、位置或材料的測量物體2的又一實施例中，通過用管狀段8”’延長殼體(尤其是塑料封裝件)16，可將彈簧7加載測量物體2作為一體的滑動物體收納和封裝在傳感器殼體16內，其中一體的滑動物體被引導通過能夠被放置在管狀段8”’任一側上的元件6，如圖3所示。測量物體2保持位于密封的PCB部分的外側上，由此導致用于電子器件部分的密閉的且尤其是密封的系統(tǒng)。壓縮彈簧7確保與來自系統(tǒng)的致動機構(其例如可以是柱塞或凸輪)的連續(xù)接觸。
[0148]在傳感器線圈的印刷電路板上的電子單元的布置不可能的情形下，額外的印刷電路板9可承載該電子單元并被連接至傳感器線圈3。
[0149]因此，本發(fā)明的優(yōu)勢是:它允許使用帶傳感器線圈的傳感器執(zhí)行路徑測量方法，所述傳感器線圈由多個單獨的平面線圈構成，其中傳感器可在寬范圍的參數(shù)上使用，同時足夠強健并且制造成本低。
[0150]附圖標記列表
[0151]1.位置傳感器
[0152]2.測量物體、換能器元件、金屬目標、軸
[0153]3.傳感器線圈
[0154]4.連接器
[0155]5.部件
[0156]6.管道
[0157]7.壓縮彈簧
[0158]8’套管
[0159]8” 殼體
[0160]8”，管狀段
[0161]9.印刷電路板
[0162]10.線圈
[0163]11.振蕩器
[0164]12.電壓調節(jié)器
[0165]13.微控制器
[0166]14 Λ平估電路
[0167]15.輸出和保護電路
[0168]16.殼體
【主權項】
1.用傳感器線圈(3)進行路徑測量的渦電流傳感器，該渦電流傳感器與測量物體(2)相互作用，該渦電流傳感器 -具有電子連接器(4)， -其中所述傳感器線圈(3)具有以平面方式構造的多個繞組， -其中所述傳感器線圈(3)具有開口，所述測量物體(2)能夠通過所述開口軸向地移動。2.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述測量物體(2)具有變化的幾何形狀和/或具有連續(xù)變化的橫截面的部分。3.如權利要求2所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述測量物體(2)具有圓錐形狀。4.如權利要求2或3所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述測量物體(2)具有部件(5)，其通過所述部件(5)接觸或連接于要被檢測的物體。5.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述測量物體(2)被布置在套管(8’)內或者在殼體(8”)內或者在管狀段(8” ’)內。6.如權利要求5所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述測量物體(2)被三維地支承在所述套管(8’)內或者在所述殼體(8”)內或者在所述管狀段(8” ’)內。7.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，可將彈性結構分配給所述測量物體⑵。8.如權利要求7所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述彈性結構是壓縮彈簧(7)。9.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述傳感器還具有印刷電路板(9)。10.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述渦電流傳感器包括殼體(16)，所述殼體(16)封閉所述傳感器線圈(3)、所述電子連接器(4)以及所述測量物體(2)。11.如權利要求2或3所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述傳感器線圈(3)的以平面方式構造的所述繞組均被布置在載體上。12.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述傳感器線圈(3)的以平面方式構造的所述繞組被集成在多層印刷電路板內。13.如權利要求1所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述傳感器包含用于檢測振蕩電路的參數(shù)的評估電路。14.如權利要求13所述的渦電流傳感器，其特征在于，所述傳感器包括電子單元，所述電子單元包含微控制器(13)，借助所述微控制器(13)，使用存儲的程序，所述評估電路(14)的值可被處理并輸出至輸出和保護電路(15)。
【文檔編號】G01B7/02GK205581321SQ201520699806
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年9月10日
【發(fā)明人】艾倫·卡爾·博尼齊, 史蒂夫·薩拉
【申請人】邁梭電子馬耳他股份有限公司