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DE102007062862A1 - Method for determining position and change of position of measured object, involves arranging magnet in area of influence of sensor, which brings about change in permeability of foil - Google Patents

Method for determining position and change of position of measured object, involves arranging magnet in area of influence of sensor, which brings about change in permeability of foil Download PDF

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DE102007062862A1
DE102007062862A1 DE102007062862A DE102007062862A DE102007062862A1 DE 102007062862 A1 DE102007062862 A1 DE 102007062862A1 DE 102007062862 A DE102007062862 A DE 102007062862A DE 102007062862 A DE102007062862 A DE 102007062862A DE 102007062862 A1 DE102007062862 A1 DE 102007062862A1
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01B7/023Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object

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Abstract

The method involves applying an alternating current to a sensor coil (7) of a sensor (2). A magnet (5) is associated with a measured object (1), in a soft magnetic foil (4), whose permeability changes under the influence of a magnetic field on the basis of the magnetic field strength. The magnet is arranged in the area of influence of the sensor, and brings about a change in the permeability of the foil. The change in the permeability of the foil is used to determine the position and change of position of the measured object relative to the sensor. An independent claim is also included for a sensor arrangement for determining the position and change of position of the measured object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position und/oder Positionsänderung eines Messobjekts relativ zu einem Sensor, wobei der Sensor vorzugsweise eine mit Wechselstrom beaufschlagte Sensorspule aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Sensoranordnung.The The invention relates to a method for determining the position and / or Position change of a measuring object relative to a sensor, wherein the sensor is preferably acted upon by an alternating current Has sensor coil. Furthermore, the invention relates to a corresponding Sensor arrangement.

Elektromagnetische Sensoren finden in der Technik weite Verbreitung. Sie werden beispielsweise zum Überwachen des Abstands zwischen einem Sensor und einem Messobjekt, zur Messung von Dreh- oder Ventilhubbewegungen, zur Ermittlung der Position eines Kolbens oder zum Detektieren von leitfähigen Objekten eingesetzt. Diese nicht abschließende Aufzählung belegt die umfangreichen Einsatzmöglichkeiten dieser Sensorgattung.electromagnetic Sensors are widely used in technology. They become, for example for monitoring the distance between a sensor and a Measuring object, for measuring rotary or valve lift movements, for Determining the position of a piston or detecting conductive Used objects. This non-exhaustive list proves the extensive application possibilities of this sensor type.

Bei einem aus der DE 36 10 479 A1 bekannten Wegsensor wird als Messobjekt ein Dauermagnet verwendet, der längs eines weichmagnetischen Kerns bewegbar ist. Um den Kern herum sind zwei gegensinnig beaufschlagte Erregerspulen und eine Sekundärspule gewickelt. Abhängig von der Position des Messobjekts gegenüber dem Sensor wird an einer Stelle des weichmagnetischen Kerns ein virtueller Luftspalt erzeugt, der zur Folge hat, dass sich die in der Sekundärspule induzierte Spannung mit der Position des Messobjekts ändert. Die Spannung ist proportional zur Position des Messobjekts relativ zum Sensor.At one of the DE 36 10 479 A1 known displacement sensor is used as a measuring object, a permanent magnet which is movable along a soft magnetic core. Around the core, two oppositely applied exciting coils and a secondary coil are wound. Depending on the position of the measurement object with respect to the sensor, a virtual air gap is generated at a location of the soft magnetic core, with the result that the voltage induced in the secondary coil changes with the position of the measurement object. The voltage is proportional to the position of the DUT relative to the sensor.

Aus der EP 1 158 266 A1 ist ein Wegmesssystem bekannt, das einen induktiven Sensor, einen Geber und eine Auswerteeinheit umfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird als Geber ein Magnet eingesetzt, dessen Position relativ zum Sensor variieren kann. Das Magnetfeld des Magneten bringt das weichmagnetische Material des Sensors in Sättigung. Durch diesen lokalen Sättigungseffekt verändert sich die Induktivität der Messspule des Sensors, die an einen Oszillator gekoppelt ist, dessen Frequenz- oder Amplitudenänderungen detektiert wird.From the EP 1 158 266 A1 a displacement measuring system is known which comprises an inductive sensor, a transmitter and an evaluation unit. According to one embodiment, a magnet is used as the encoder whose position can vary relative to the sensor. The magnetic field of the magnet brings the soft magnetic material of the sensor into saturation. By this local saturation effect, the inductance of the measuring coil of the sensor, which is coupled to an oscillator whose frequency or amplitude changes is detected changes.

Aus der DE 203 07 652 U1 ist ein magnetisch betätigbarer Wegaufnehmer mit einem Magnetfeldsensor und einem entlang einer Bewegungslinie verlagerbaren Magneten bekannt. Parallel zur Bewegungslinie ist ein Stab aus weichmagnetischem Material angeordnet, von dessen Stirnseite der Magnetfeldsensor mit seiner Sensorrichtung auf die Stirnseite weisend angeordnet ist. Die Länge des Stabes und die Breite des Magneten bestimmen den Messbereich des Wegaufnehmers.From the DE 203 07 652 U1 is a magnetically actuated transducer with a magnetic field sensor and along a line of movement movable magnets known. Parallel to the line of movement, a rod made of soft magnetic material is arranged, from the front side of the magnetic field sensor is arranged with its sensor direction pointing to the front side. The length of the rod and the width of the magnet determine the measuring range of the transducer.

Für die berührungslose Erfassung einer Drehbewegung eines Polrades werden Sensoren mit magnetoelektrischen Wandlern verwendet. Beispiele hierfür sind aus der US 4 926 122 A , EP 0 729 589 B1 oder DE 30 41 041 C2 bekannt. In der Praxis werden diese Wandler sehr dicht an dem Messobjekt positioniert, um eine hohe Störfestigkeit zu gewährleisten. Bei diesen geringen Abständen (häufig in der Größenordnung von 1 mm) kann der Sensor, insbesondere unter realen Betriebsbedingungen, beschädigt werden. Es ist insbesondere im dynamischen Betrieb wichtig, eine sichere Erfassung der Drehbewegung bei relativ großem Grundabstand zu erreichen.For the contactless detection of a rotational movement of a pole wheel sensors are used with magnetoelectric transducers. Examples of this are from the US 4,926,122 A . EP 0 729 589 B1 or DE 30 41 041 C2 known. In practice, these transducers are positioned very close to the object to be measured in order to ensure high immunity to interference. At these small distances (often in the order of 1 mm), the sensor, in particular under real operating conditions, can be damaged. It is particularly important in dynamic operation to achieve a reliable detection of the rotational movement with a relatively large base distance.

Weitere Sensoren und Näherungsschalter, die den Sättigungseffekt von weichmagnetischen Materialien hoher Permeabilität nutzen, sind aus der DE 38 03 293 A1 DE 38 03 253 A1 oder der DE 36 10 479 A1 bekannt. Der Ansprechabstand derartiger Sensoren ist jedoch begrenzt. Um die größeren Messbereiche zu erreichen, muss die Auswerteschaltung einen hohen Verstärkungsfaktor aufweisen. Dies führt jedoch zu großen temperaturbedingten Fehlern und hohen Anforderungen an die Einbautolleranzen.Other sensors and proximity switches that utilize the saturation effect of high permeability soft magnetic materials are known from US Pat DE 38 03 293 A1 DE 38 03 253 A1 or the DE 36 10 479 A1 known. However, the response distance of such sensors is limited. In order to achieve the larger measuring ranges, the evaluation circuit must have a high amplification factor. However, this leads to large temperature-related errors and high demands on the Einbautolleranzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Position oder eine Positionsänderung eines Messobjekts relativ zu einem Sensor sowohl im statischen als auch im dynamischen Betrieb mit hoher Auflösung gemessen werden kann. Ferner soll eine entsprechende Vorrichtung mit möglichst einfacher Konstruktion angegeben werden.Of the The invention is therefore based on the object of specifying a method with which a position or a position change of a DUT relative to a sensor in both static and be measured in dynamic operation with high resolution can. Furthermore, a corresponding device with as possible simple construction can be specified.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass durch einen dem Messobjekt zugeordneten Magneten in einer weichmagnetischen Folie, deren Permeabilität sich unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und die in dem Einflussbereich des Sensors angeordnet ist, eine Änderung der Permeabilität der Folie hervorgerufen wird und dass die Änderung der Permeabilität der Folie aus deren Rückwirkung auf den Sensor und daraus die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt relativ zu dem Sensor bestimmt wird. Der Bestimmung einer Position oder Positionsänderung gleichgestellt ist die Bestimmung eines Winkels, einer Winkeländerung oder einer Drehzahlmessung.According to the invention the above object by the features of claim 1 solved. Thereafter, the inventive A method characterized in that by a the measurement object associated magnets in a soft magnetic film whose permeability under the influence of a magnetic field depending on the Field strength of the magnetic field changes and that in the Influence range of the sensor is arranged, a change the permeability of the film is caused and that the change in the permeability of the film from their Reaction to the sensor and from this the position and / or Position change of the measurement object relative to the sensor is determined. Identified as determining a position or position change is the determination of an angle, an angle change or a speed measurement.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 13 gelöst. Danach ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einflussbereich des Sensor eine Folie aus weichmagnetischem Material angeordnet ist, wobei sich die Permeabilität der Folie unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und dass eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, mittels der die Änderung der Permeabilität der Folie aus deren Rückwirkung auf den Sensor bestimmt und auf die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt relativ zu dem Sensor geschlossen wird. Auch hier sei angemerkt, dass der Bestimmung einer Position oder Positionsänderung gleichgestellt ist die Bestimmung eines Winkels, einer Winkeländerung oder einer Drehzahlmessung.In terms of the device, the above object is achieved by the features of claim 13. Thereafter, the sensor arrangement according to the invention is characterized in that in the influence of the sensor, a film of soft magnetic material is arranged, wherein the permeability of the film under the influence of a magnetic field as a function of the field strength of the magnetic field changes and that an evaluation circuit is provided by means of the change of the Permeability of the film determined from their retroactive effect on the sensor and is closed to the position and / or position change of the measurement object relative to the sensor. Again, it should be noted that the determination of a position or position change is equated the determination of an angle, an angle change or a speed measurement.

Eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, die die voranstehende Aufgabe löst, ist mit dem nebengeordneten Patentanspruch 25 beansprucht. Danach ist die insoweit erfindungsgemäße Sensoranordnung dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einflussbereich des Sensors eine Folie aus weichmagnetischem Material angeordnet ist, wobei sich die Permeabilität der Folie unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und wobei eine Bewegung des Messobjekts im Wesentlichen in Richtungen parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Folie erfolgt und dass die Änderung der Permeabilität der Folie aus deren Rückwirkung auf den Sensor und daraus die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt relativ zu dem Sensor geschlossen wird. Auch hier sei angemerkt, dass der Bestimmung einer Position oder Positionsänderung gleichgestellt ist die Bestimmung eines Winkels, einer Winkeländerung oder einer Drehzahlmessung.A alternative embodiment of an inventive Sensor assembly that solves the above problem is claimed with the independent claim 25. After that is the sensor arrangement according to the invention characterized in that in the sphere of influence of the sensor a film of soft magnetic material is arranged, wherein the permeability of the film under the influence of a magnetic field changes depending on the field strength of the magnetic field and wherein a movement of the measurement object is substantially in directions takes place parallel to an extension direction of the film and that the change in the permeability of the film from their Reaction to the sensor and from this the position and / or Position change of the measurement object relative to the sensor is closed. Again, it should be noted that the determination of a Position or position change is equal to the Determination of an angle, an angle change or a Speed measurement.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine Eigenschaft weichmagnetischer Materialien für eine hochgenaue Positionsmessung genutzt werden kann. Unter Einfluss eines äußeren Magnetfelds verändert sich die Permeabilität weichmagnetischer Materialien in Abhängigkeit der jeweils vorhandenen Feldstärke.In inventive way is first been recognized that a property of soft magnetic materials can be used for a highly accurate position measurement. Under the influence of an external magnetic field changed the permeability of soft magnetic materials in Dependence of the existing field strength.

Diese Eigenschaft kann in einer Sensoranordnung zur Anwendung kommen. Dazu ist einem Messobjekt, dessen Position relativ zum Sensor erfasst werden soll, ein Magnet zugeordnet. Durch diesen Magneten steigt bei Annäherung des Messobjekts an den Sensor bzw. bei Annäherung des Sensors an das Messobjekt die magnetische Feldstärke im Bereich des weichmagnetischen Materials. Dadurch sinkt dessen Permeabilität, was sich auf die Eigenschaften eines in der Nähe des weichmagnetischen Materials angeordneten Messelementes auswirkt und über eine geeignete, mit dem Messelement verbundene Auswerteschaltung einem Wert für die Position oder Positionsänderung des Messobjekts zugeordnet werden kann. Geeignete Messelemente sind beispielsweise Magnetfeldsensoren wie z. B. Hallsensoren, AMR- und GMR-Sensoren, oder induktive Sensoren wie z. B. Spulen eines induktiven Sensors oder eines Wirbelstromsensors oder jedes andere Messelement, das auf Änderungen der Permeabilität empfindlich ist.These Property can be used in a sensor arrangement. For this purpose, a measurement object whose position is detected relative to the sensor to be assigned to a magnet. Rising through this magnet when approaching the DUT to the sensor or when approaching of the sensor to the test object the magnetic field strength in Area of the soft magnetic material. This decreases its permeability, which affects the properties of a near the soft magnetic Material arranged measuring element affects and over a suitable, connected to the measuring element evaluation circuit a value for the position or position change of the DUT can be assigned. Suitable measuring elements are For example, magnetic field sensors such. B. Hall sensors, AMR and GMR sensors, or inductive sensors such. B. coils of an inductive sensor or an eddy current sensor or any other measuring element, the sensitive to changes in permeability.

Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, dass eine Verbesserung der Empfindlichkeit der Sensoranordnung dadurch erreicht werden kann, dass das weichmagnetische Material lediglich als dünne Folie ausgebildet ist. Damit wird das Entstehen von Volumeneffekten weitestgehend vermieden, wodurch für Änderungen der Permeabilität geringere Feldstärken notwendig sind und in kürzerer Zeit ablaufen können. Dies wirkt sich günstig auf die Empfindlichkeit und Dynamik der Sensoranordnung aus. Umgekehrt führt dies dazu, dass das Magnetfeld des dem Messobjekt zugeordneten Magneten in einem relativ weiten Messbereich Einfluss auf die Permeabilität der Folie nimmt.According to the invention Furthermore, it has been recognized that an improvement in sensitivity the sensor arrangement can be achieved in that the soft magnetic Material is formed only as a thin film. In order to the emergence of volume effects is largely avoided resulting in changes in permeability lower field strengths are necessary and shorter Time can expire. This has a favorable effect on the sensitivity and dynamics of the sensor array. Conversely leads this is because the magnetic field of the magnet associated with the measurement object In a relatively wide measuring range influence on the permeability the film takes.

Bei Bewegungen zwischen Messobjekt und Sensor in Richtungen, die im Wesentlichen parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Folie verlaufen, entstehen in der Folie ein Bereich hoher Permeabilität, ein Bereich reduzierter Permeabilität und ein Übergangsbereich zwischen den beiden Bereichen. In Abhängigkeit des Abstands zwischen Sensor und Messobjekt kann der Übergangsbereich entlang der Folie verschoben werden. Dadurch wird über einen vergleichsweise großen Messbereich hinweg eine hohe Beeinflussung des Messelements bewirkt.at Movements between the measuring object and the sensor in directions in the Run substantially parallel to an extension direction of the film arise in the film, a region of high permeability, an area reduced permeability and a transition region between the two areas. Depending on the distance between sensor and measuring object, the transition area be moved along the slide. This will over a comparatively large measuring range across a high Influencing the measuring element causes.

Von besonderem Vorteil ist eine derart konfigurierte Sensoranordnung, bei der die Magnetfeldrichtung des Magneten des Messobjekts entlang einer Achse "schwerer" Magnetisierung der Folie liegt. In diesem Fall besitzt das Magnetfeld des Magneten eine Kopplung nur kleiner Fläche der Stirnseite der Folie. Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der ungesättigte Bereich der Folie effektiv genutzt werden kann.From particular advantage is a sensor arrangement configured in this way, in which the magnetic field direction of the magnet of the measurement object along an axis of "heavy" magnetization of the film is. In this Case, the magnetic field of the magnet has a coupling only smaller Surface of the front side of the foil. Also advantageous is when the unsaturated region of the film is used effectively can be.

Die Auflösung und Genauigkeit der erfindungsgemäßen Sensoranordnungen ist abhängig von den elektromagnetischen und mechanischen Eigenschaften der Folie. Es können beispielsweise Folien aus M-Metall, Vitrovac oder Ferrit benutzt werden.The Resolution and accuracy of the invention Sensor arrangements is dependent on the electromagnetic and mechanical properties of the film. It can, for example Films of M-metal, Vitrovac or ferrite can be used.

Vorteilhaft ist eine Kombination aus hoher mechanischer Festigkeit und sehr guten elektromagnetischen Eigenschaften, die man beispielsweise durch die Verwendung einer Folie aus nanokristallinem Material erreicht. Zu den sehr guten elektromagnetischen Eigenschaften gehören eine große magnetische Permeabilität (beispielsweise μ = 50 000 ... 500 000), eine relativ kleine elektrische Leitfähigkeit und kleine Verluste in großen Temperatur- und Frequenzbereichen.Advantageous is a combination of high mechanical strength and very Good electromagnetic properties, for example, through achieved the use of a film of nanocrystalline material. Among the very good electromagnetic properties include a high magnetic permeability (for example μ = 50,000 ... 500,000), a relatively small electrical conductivity and small losses in large temperature and frequency ranges.

Die beschriebenen Effekte lassen sich erfindungsgemäß durch die nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen nutzen. Ziel dieser Ausgestaltungen ist es, einen Sensor mit möglichst großem Detektionsbereich zu schaffen und eine möglichst hohe Empfindlichkeit des Sensors zu erreichen.The described effects can be inventively by use the embodiments described below. Goal of this Embodiments is to use a sensor with the largest possible Detection range to create and the highest possible sensitivity to reach the sensor.

Erfindungsgemäß wird eine Folie aus weichmagnetischem Material eingesetzt, deren Permeabilitätsänderung sich auf eine Sensorspule auswirkt.According to the invention a film of soft magnetic material used, whose permeability change affects a sensor coil.

Die Änderung der Permeabilität erzeugt eine detektierbare Rückwirkung auf die Spule, die sich meist in einer Änderung der Impedanz der Spule niederschlägt. Die Impedanz bzw. die Impedanzänderung der Spule kann in üblicher Weise gemessen werden, indem die Sensorspule beispielsweise mit Wechselstrom beaufschlagt wird.The change the permeability produces a detectable reaction on the coil, usually in a change of impedance the coil precipitates. The impedance or the impedance change The coil can be measured in the usual way by the sensor coil is supplied with alternating current, for example.

Es sei jedoch betont, dass die Permeabilitätsänderung auch mit anderen induktiven oder magnetfeldempfindlichen Messelementen erfasst werden kann.It However, it should be emphasized that the permeability change also with other inductive or magnetic field-sensitive measuring elements can be detected.

In Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der Nähe der weichmagnetischen Folie zusätzlich zu der mit einem Wechselstrom beaufschlagten Sensorspule eine Kompensationsspule angeordnet, die mit Gleichstrom erregt wird. Dadurch kann – je nach Ausbildung und Anordnung der Spule – die Permeabilität in einem mehr oder weniger großen Bereich der Folie beeinflusst werden. Dies kann genutzt werden, um gezielt besonders günstige Bedingungen für die Detektion des Messobjekts entstehen zu lassen. Befindet sich das Messobjekt in einem relativ großen Abstand, so wird das Magnetfeld des dem Messobjekt zugeordneten Magneten lediglich geringen Einfluss auf die Folie nehmen, da sich die Empfindlichkeit der Sensoranordnung in einem ungünstigen Bereich befindet. Durch Beaufschlagen der Kompensationsspule mit einem Gleichstrom kann eine Verschiebung der Empfindlichkeitskennlinie erreicht und die Empfindlichkeit an einem bestimmten Teil des Messbereichs gezielt erhöht werden. Andererseits könnte die Feldstärke bereits zu hohe Werte angenommen haben, wenn sich beispielsweise das Messobjekt sehr nahe an dem Sensor befindet. Durch die Kompensationsspule kann die Feldstärke dann gezielt reduziert werden, so dass die Sensoranordnung sich wieder in einem günstigeren Betriebszustand befindet. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit der Polarität und Stärke des Gleichstroms der Messbereich erheblich ausgedehnt und die Empfindlichkeit über den Messbereich verbessert werden. Ferner können durch Einstellung des Magnetfelds der Kompensationsspule Einbautoleranzen oder langsam veränderliche Störungen, wie Temperaturdrift oder Alterung, kompensiert bzw. ausgeregelt werden.In Framework of an advantageous embodiment is in the vicinity the soft magnetic film in addition to the one with AC acted upon sensor coil a compensation coil arranged, which is energized with DC. This can - depending on Training and arrangement of the coil - the permeability influenced in a more or less large area of the film become. This can be used to target particularly cheap Conditions for the detection of the DUT arise allow. Is the measurement object in a relatively large Distance, so the magnetic field of the measuring object is assigned Magnets only slight influence on the film, since the sensitivity of the sensor arrangement in an unfavorable Area is located. By applying the compensation coil with a direct current can cause a shift in the sensitivity characteristic achieved and the sensitivity at a certain part of the measuring range be increased specifically. On the other hand, the Field strength have already assumed too high values when For example, the measurement object is very close to the sensor. By the compensation coil can then target the field strength be reduced, so that the sensor assembly back in one is more favorable operating condition. This way you can depending on polarity and strength of DC, the measurement range is greatly extended and the sensitivity over the measuring range can be improved. Furthermore, by Setting the magnetic field of the compensation coil Installation tolerances or slowly changing disturbances, such as temperature drift or aging, be compensated or corrected.

Beide Ausgestaltungen können auch gleichzeitig realisiert sein, wodurch sich die positiven Effekte beider Ausgestaltungen addieren.Both Embodiments can also be realized simultaneously, whereby the positive effects of both embodiments add up.

Bei der Ausgestaltung mit einer gleichstromerregten Kompensationsspule ist vorteilhafter Weise der Gleichstrom einstellbar. Dies kann sich zum einen lediglich auf die Stärke des Gleichstroms beziehen, zum anderen könnte auch dessen Polarität geändert werden. Durch Einstellen der Stärke des Gleichstroms lässt sich das Maß der Beeinflussung der Permeabilität der weichmagnetischen Folie verändern. Eine Änderung der Polarität bewirkt, dass das resultierende Magnetfeld, das sich aus den Magnetfeldern der Sensorspule, der Kompensationsspule und dem Magneten des Messobjekts ergibt, erhöht oder reduziert wird. Dadurch kann besonders umfangreich auf das die Permeabilität der Folie beeinflussende Magnetfeld eingewirkt werden. Dabei könnte der Gleichstrom derart eingestellt werden, dass sich ein im Wesentlichen konstantes Magnetfeld der Sensorspule einstellt.at the embodiment with a Gleichstromerregten compensation coil Advantageously, the DC current is adjustable. This can happen relate only to the strength of the direct current, on the other hand, its polarity could also be changed become. By adjusting the strength of the DC current leaves the degree of influencing the permeability change the soft magnetic film. A change the polarity causes the resulting magnetic field, resulting from the magnetic fields of the sensor coil, the compensation coil and the magnet of the DUT, increases or decreases becomes. This can be particularly extensive on the permeability The film influencing the magnetic field are acted upon. It could the direct current can be adjusted so that a substantially constant magnetic field of the sensor coil adjusts.

In vorteilhafter Weise wird der Sensor, insbesondere vor der ersten Inbetriebnahme, einer Kalibrierung unterzogen. Dazu werden vorzugsweise die folgenden Schritte durchgeführt. In einem ersten Schritt wird das Messobjekt an einer Vielzahl von Positionen h relativ zu dem Sensor positioniert. Dabei besitzen die einzelnen Positionen h eine Schrittweite δh. Vorzugsweise sind die einzelnen Positionen derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Linie befinden.In Advantageously, the sensor, in particular before the first Commissioning, subjected to a calibration. These are preferably the following steps are performed. In a first step the measured object is relative to at a plurality of positions h positioned the sensor. The individual positions have h a step size δh. Preferably, the individual Positions arranged so that they are essentially on a common line.

An jeder der Positionen h wird ein Wechselstrom in die Sensorspule eingespeist. Dadurch erzeugt die Sensorspule ein elektromagnetisches Wechselfeld, das durch die weichmagnetische Folie beeinflusst wird. Für jede der Positionen h wird die Impedanz Z und/oder die relative Impedanzänderung ΔZ/Z der Spule bestimmt. Dazu sind verschiedene Verfahren aus der Praxis bekannt. Aus den so ermittelten Werten wird eine Kennlinie bestimmt, die eine Abhängigkeit zwischen der relativen Empfindlichkeit S der Sensorspule und der Position h des Messobjekts relativ zu der Sensorspule beschreibt. Dabei ist die relative Empfindlichkeit S gegeben durch

Figure 00070001
At each of the positions h, an alternating current is fed to the sensor coil. As a result, the sensor coil generates an electromagnetic alternating field, which is influenced by the soft magnetic film. For each of the positions h, the impedance Z and / or the relative impedance change ΔZ / Z of the coil is determined. For this purpose, various methods are known in practice. From the values thus determined, a characteristic curve is determined which describes a relationship between the relative sensitivity S of the sensor coil and the position h of the test object relative to the sensor coil. The relative sensitivity S is given by
Figure 00070001

Aus dieser Kennlinie wird eine Position h0 bestimmt, an der die relative Empfindlichkeit S einen maximalen Wert annimmt. Der zu dieser Position h0 korrespondierende Wert Z0 der komplexen Impedanz wird in einem nicht flüchtigen Speicher abgespeichert. Mit diesen Schritten wurde somit die Kennlinie des Sensors bestimmt.From this characteristic, a position h 0 is determined at which the relative sensitivity S assumes a maximum value. The value Z 0 of the complex impedance corresponding to this position h 0 is stored in a non-volatile memory. With these steps, the characteristic curve of the sensor was determined.

In den nächsten Schritten wird die Abhängigkeit der Messergebnisse von der Stärke des Gleichstroms bestimmt. Dazu wird zunächst ein Gleichstrom in die Kompensationsspule eingespeist. Wiederum wird das Messobjekt an verschiedenen Positionen h platziert und die Impedanz Z und/oder relative Impedanzänderung ΔZ/Z der Spule an jeder Position h bestimmt. Dabei wirkt auf die Folie die Überlagerung der Magnetfelder der Sensorspule, der Kompensationsspule und des Magneten des Messobjekts. In einem nächsten Schritt wird die Stärke des Gleichstroms im Messbereich ± Δh variiert. Dies wird solange wiederholt, bis ein vorbestimmter und gespeicherter Sollwert der Impedanz erreicht wird. Aus den so bestimmten Werten wird die Abhängigkeit des Gleichstroms von der Positionsänderung des Messobjekts ermittelt. Dabei hat sich gezeigt, dass in dem Messbereich ± Δh ein im Wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen der Position h und dem Gleichstrom durch die Kompensationsspule ergibt. Daher kann es in vielen Anwendungs fällen genügen, lediglich den Proportionalitätsfaktor zwischen Positionsänderung und dem Gleichstrom zu bestimmen und zu speichern.In the next steps the dependence of the measurement results on the strength of the direct current is determined. For this purpose, a direct current is first fed into the compensation coil. Again, the measurement object is placed at different positions h and the impedance Z and / or relative impedance change ΔZ / Z of the coil at each position h is determined. The superposition of the magnetic fields of the sensor coil, the Kom, acts on the foil compensation coil and the magnet of the DUT. In a next step, the strength of the direct current in the measuring range ± Δh is varied. This is repeated until a predetermined and stored reference value of the impedance is reached. From the values thus determined, the dependence of the direct current on the change in position of the DUT is determined. It has been shown that in the measuring range ± Δh results in a substantially linear relationship between the position h and the DC current through the compensation coil. Therefore, in many applications it may be sufficient to determine and store only the proportionality factor between position change and direct current.

Vorteilhaft ist, wenn der vorbestimmte Sollwert der komplexen Impedanz bei einen Grundabstand zwischen Messobjekt und dem Sensor ermittelt wird, bei welchem die Positionsänderungen des Messobjekts zu maximalen Impedanzänderungen des Spulensystems führt.Advantageous is when the predetermined target value of the complex impedance at a The basic distance between the test object and the sensor is determined in which the position changes the object to maximum impedance changes of the coil system leads.

Im Allgemeinen wird zur Bestimmung der Rückwirkung der Änderung der Permeabilität der Folie auf die Spule deren Impedanz bzw. -änderung gemessen. Allerdings sei angemerkt, dass die Messung der Permeabilität prinzipiell auch auf andere Art und Weise bestimmt werden könnte. Die Messung der Impedanz kann direkt oder indirekt erfolgen. So kann beispielsweise bei Einprägung eines bekannten Stroms die über der Spule abfallende Spannung gemessen und durch Division der Spannung durch den Strom die Impedanz bestimmt werden. Allerdings könnte die Impedanz auch durch eine parallel geschaltete Kapazität zu einem freischwingenden Oszillator erweitert werden, der beispielsweise über eine PLL (Phase Locked Loop)-Schaltung angesteuert wird. Aus dem Ausgangssignal der PLL-Schaltung kann auf die Impedanz der Sensorspule geschlossen werden.in the Generally, to determine the retroactivity of the change the permeability of the film to the coil their impedance or change measured. However, it should be noted that the measurement of permeability in principle to others Way could be determined. The measurement of the impedance can be done directly or indirectly. For example, when impressed a known current, the voltage drop across the coil measured and by dividing the voltage by the current the impedance be determined. However, the impedance could also be through a parallel switched capacity to a free-running Oscillator be extended, for example, via a PLL (Phase Locked Loop) circuit is controlled. From the output signal the PLL circuit can be closed to the impedance of the sensor coil become.

Aus der komplexen Impedanz Z der Sensorspule lässt sich der Realteil Re{Z} und der Imaginärteil Im{Z} bestimmen. Die Bestimmung des Real- und Imaginärteils kann analog oder digital erfolgen. Entsprechende Verfahren sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Zusätzlich könnte der Quotient D aus dem Realteil Re{Z} und dem Imaginärteil Im{Z} gebildet werden, wobei für den Quotienten D gilt: D = Re{Z}/Im{Z}. From the complex impedance Z of the sensor coil, the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z} can be determined. The determination of the real and imaginary part can be analog or digital. Corresponding methods are well known in practice. In addition, the quotient D could be formed from the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z}, where the quotient D holds: D = Re {Z} / In {Z}.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Größe des Gleichstroms durch die Kompensationsspule in einer Nachlaufsteuerung mittels eines geschlossenen Regelkreises eingestellt. Der Quotient D kann hierbei als Sollwert für den Regelkreis dienen, wobei D konstant gehalten werden könnte. Aus dem Imaginärteil Im{Z} könnte die Position oder Positionsänderung des Messobjekts relativ zu dem Sensor ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ könnte die Stärke des Gleichstroms durch die Kompensationsspule dann zur Positionsbestimmung herangezogen werden.To A preferred embodiment of the invention is the Size of direct current through the compensation coil in a tracking control by means of a closed loop set. The quotient D can be used as a setpoint for serve the control loop, where D could be kept constant. From the imaginary part Im {Z} could be the position or position change of the measurement object relative to the sensor be determined. Additionally or alternatively could the strength of the DC current through the compensation coil then be used for position determination.

Vorzugsweise erfolgt die Regelung derart, dass eine maximale relative Empfindlichkeit S des Sensors über den gesamten Messbereich oder zumindest einen Teil hiervon konstant gehalten wird. Dazu könnten die aus einer Kalibrierung gewonnenen Informationen verwendet werden. Maximale Empfindlichkeit liegt bei der Position h0 vor, die durch Wahl eines Gleichstroms durch die Kompensationsspule verschoben werden kann.Preferably, the regulation takes place in such a way that a maximum relative sensitivity S of the sensor over the entire measuring range or at least a part thereof is kept constant. For this purpose, the information obtained from a calibration could be used. Maximum sensitivity is at the position h 0 , which can be shifted by selecting a DC current through the compensation coil.

Alternativ zu einer Regelung könnte der Gleichstrom manuell eingestellt werden. Insbesondere bei Bewegungen des Messobjekts mit hoher Dynamik könnte die Regelung nicht ausreichend schnell auf Änderungen reagieren. Eine manuelle Einstellung des Gleichstroms lässt sich auf verschiedenste Art und Weise realisieren. So könnte die Stärke des Gleichstroms beispielsweise über Tasten oder eine Tastatur eingegeben werden. Alternativ oder zusätzlich könnten analoge oder digitale Dreh- oder Schieberegler Verwendung finden.alternative to a scheme, the DC could be set manually become. Especially with movements of the DUT with high dynamics The scheme might not be fast enough to change react. A manual adjustment of the direct current leaves to realize themselves in different ways. So could the strength of the direct current over, for example Keys or a keyboard can be entered. Alternatively or in addition could be analog or digital rotary or slider Find use.

Bei der Sensoranordnung, die über eine gleichstromerregte Kompensationsspule verfügt, werden sich die Magnetfelder der Sensorspule, der Kompensationsspule und des Magneten des Messobjekts zu einem resultierenden Magnetfeld überlagern. Dabei werden die Richtungen und Polarität der einzelnen Magnetfelder im Allgemeinen unterschiedlich sein. Das Magnetfeld der Sensorspule ist bedingt durch die Speisung mit einem Wechselstrom ein Wechselfeld und ändert somit mit der doppelten Frequenz des Wechselstroms seine Polarität. Das Magnetfeld der Kompensationsspule wird in Abhängigkeit von der Position des Messobjekts relativ zu dem Sensor über eine Regelung oder manuell eingestellt. Dabei kann die Polarität des die Kompensationsspule erregenden Gleichstroms derart gewählt werden, dass die statische Feldkomponente des Magnetfelds erhöht oder abgesenkt wird. Dies wird davon abhängen, in welche Richtung das resultierende Magnetfeld verschoben werden soll, um möglichst gute oder gar ideale Bedingungen zur Messung der Positionen zu erzielen. Das Magnetfeld des dem Messobjekt zugeordneten Magneten wird im Allgemeinen ein inhomogenes Magnetfeld sein und von dem Abstand zwischen Sensor und Messobjekt abhängen.at the sensor arrangement, which has a Gleichstromerregte compensation coil the magnetic fields of the sensor coil, the compensation coil and the magnet of the DUT to a superimpose the resulting magnetic field. Here are the Directions and polarity of the individual magnetic fields in the Generally be different. The magnetic field of the sensor coil is due to the supply of an alternating current an alternating field and thus changes with twice the frequency of the alternating current his polarity. The magnetic field of the compensation coil becomes relative depending on the position of the measuring object to the sensor via a control or manually adjusted. In this case, the polarity of the compensation coil exciting DC are chosen such that the static Field component of the magnetic field is increased or decreased. This will depend on which direction the resulting Magnetic field should be shifted to the best possible or even ideal conditions for measuring the positions. The magnetic field the magnet associated with the measurement object generally becomes one be inhomogeneous magnetic field and the distance between sensor and the object to be measured.

Die Sensorspule und die Kompensationsspule könnten galvanisch voneinander getrennt sein. Dadurch lassen sich die beiden Spulen vollständig unabhängig voneinander mit Strömen beaufschlagen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die beiden Spulen auch zu einer einzelnen Spule zusammengefasst werden könnten oder eine der beiden Spulen durch einen Zwischenabgriff als Teilabschnitt der anderen Spule ausgestaltet sein kann. Bei Ausgestaltung durch eine einzelne Spule würde ein um einen Gleitstromanteil verschobener Wechselstrom in die Spule eingespeist. Der Offset könnte ebenso wie bei galvanisch getrennter Ausgestaltung der beiden Spulen mittels eines Regelkreises oder manuell eingestellt werden.The sensor coil and the compensation coil could be galvanically isolated from each other. As a result, the two coils can be acted upon completely independently of each other with currents. It should be noted, however, that the two coils also combined into a single coil could be summarized or one of the two coils can be configured by a Zwischenabgriff as a section of the other coil. When configured by a single coil, a shifted by a Gleitstromanteil alternating current was fed into the coil. The offset could be adjusted by means of a control loop or manually as well as in galvanically separated embodiment of the two coils.

Bei dem Magneten des Messobjekts handelt es sich vorzugsweise um einen Permanentmagneten. Dadurch kann das Messobjekt unabhängig von jeglicher weiteren Energiezufuhr genutzt werden. Allerdings könnte der Magnet auch durch einen Elektromagneten gebildet sein. Dadurch könnte weiter auf die Messung Einfluss genommen werden. Befindet sich das Messobjekt beispielsweise vergleichsweise nahe an dem Sensor, so könnte durch Reduzierung des Erregerstroms das Magnetfeld des Magneten reduziert werden. Ebenso könnte bei großem Abstand zwischen Messobjekt und Sensor der Erregerstrom erhöht werden. Beide Ausgestaltungen des Magneten könnten auch kombiniert angewendet werden.at the magnet of the test object is preferably a Permanent magnets. As a result, the measurement object can be independent be used by any other energy supply. Indeed The magnet could also be formed by an electromagnet be. This could further influence the measurement become. For example, if the measurement object is comparatively close at the sensor, so could by reducing the excitation current the magnetic field of the magnet can be reduced. Likewise could at a large distance between the object to be measured and the sensor increases the excitation current become. Both embodiments of the magnet could also be applied in combination.

In einer möglichen Ausgestaltung der Auswerteschaltung für den Sensor ist die Folie kapazitiv mit der Sensorspule gekoppelt. Die Folie weist in dieser Ausgestaltung einen elektrischen Kontakt auf, der mit einem Oszillator verbunden ist. Der andere Pol des Oszillators ist mit einem der Anschlüsse der Sensorspule verbunden. Auf diese Weise würde die Energie kapazitiv in die Sensorspule eingekoppelt werden. Die beiden Anschlüsse der Sensorspule sind mit den Eingängen eines Verstärkers verbunden, der die über der Sensorspule abfallende Spannung verstärkt. Der Verstärker ist dabei Teil der Auswerteschaltung, mittels der die Änderung der Permeabilität der Folie bestimmt wird. Die über der Spule abfallende Spannung wird durch den Verstärker verstärkt und als verstärktes Signal U2 ausgegeben. Dieses Signal U2 ist proportional zu der relativen Impedanzänderung ΔZ/Z.In a possible embodiment of the evaluation circuit for the sensor, the film is capacitively coupled to the sensor coil. In this embodiment, the foil has an electrical contact which is connected to an oscillator. The other pole of the oscillator is connected to one of the terminals of the sensor coil. In this way, the energy would be capacitively coupled into the sensor coil. The two terminals of the sensor coil are connected to the inputs of an amplifier, which amplifies the voltage drop across the sensor coil. The amplifier is part of the evaluation circuit, by means of which the change in the permeability of the film is determined. The voltage drop across the coil is amplified by the amplifier and output as amplified signal U 2 . This signal U 2 is proportional to the relative impedance change ΔZ / Z.

Alternativ zu dieser Ausgestaltung könnte der Oszillator direkt mit der Sensorspule verbunden sein. Der Wechselstrom würde also direkt in die Spule eingekoppelt werden. Die Folie könnte dann beispielsweise mit Masse verbunden sein. Auch bei dieser Ausgestaltung würde die über der Sensorspule abfallende Spannung verstärkt und ein zur relativen Impedanzänderung ΔZ/Z proportionales Signal U2 ausgegeben werden.As an alternative to this embodiment, the oscillator could be connected directly to the sensor coil. The alternating current would therefore be coupled directly into the coil. The film could then be connected to ground, for example. In this embodiment too, the voltage drop across the sensor coil would be amplified and a signal U 2 proportional to the relative impedance change ΔZ / Z would be output.

In beiden Fällen könnte eine elektronische Anordnung vorgesehen sein, die aus dem Spannungssignal U2 zwei orthogonale Spannungskomponenten bildet. Die beiden Komponenten sind dann proportional zum Realteil Re{Z} bzw. Imaginärteil Im{Z} der komplexen Impedanz Z der Sensorspule. Die elektronische Anordnung würde Spannungssignale U3 und U4 ausgeben, die die beiden orthogonalen Spannungskomponenten repräsentieren. Das Signal U4 könnte zur Synchronisation des Oszillators herangezogen werden, während das Signal U3 zur Steuerung der Spannungsquelle, die die Kompensationsspule mit einem Gleitstrom speist, genutzt wird. Die elektronische Anordnung könnte durch verschiedenste aus der Praxis bekannte Anordnungen implementiert sein. Vorzugsweise erfolgt die Analyse der verstärkten Spannung digital. Die elektronische Anordnung würde dann einen A/D-Wandler, einen Prozessor und einen Speicher aufweisen. Zur galvanischen Trennung der elektronischen Anordnung von der Stromquelle könnte zusätzlich ein Optokoppler vorgesehen sein, über den die Steuerinformationen galvanisch entkoppelt an die Stromquelle übergeben werden.In both cases, an electronic arrangement could be provided which forms two orthogonal voltage components from the voltage signal U 2 . The two components are then proportional to the real part Re {Z} or imaginary part Im {Z} of the complex impedance Z of the sensor coil. The electronic device would output voltage signals U 3 and U 4 representing the two orthogonal voltage components. The signal U 4 could be used to synchronize the oscillator, while the signal U 3 is used to control the voltage source, which feeds the compensation coil with a sliding current. The electronic device could be implemented by a variety of arrangements known in the art. Preferably, the analysis of the amplified voltage is digital. The electronic device would then comprise an A / D converter, a processor and a memory. For galvanic isolation of the electronic device from the power source, an optocoupler could additionally be provided, via which the control information is transferred galvanically decoupled to the power source.

Bei der Ausgestaltung der Sensoranordnung ohne Kompensationsspule und mit eingeschränkter Bewegungsrichtung des Messobjekts auf Richtungen, die im Wesentlichen parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Folie erfolgt, könnte der Magnet ebenso durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten realisiert sein. Bei Ausgestaltung durch einen Elektromagneten könnten wiederum auf das Messverhalten des Sensors – wie bereits zuvor beschrieben – Einfluss genommen werden.at the embodiment of the sensor arrangement without compensation coil and with limited direction of movement of the measurement object Directions that are substantially parallel to an expansion direction the film is done, the magnet could also be through a Permanent magnets or an electromagnet can be realized. at Design by an electromagnet could turn on the measurement behavior of the sensor - as previously described - influence be taken.

Auch bei dieser Art der Ausgestaltung könnte eine Kalibrierung der Sensoranordnung durchgeführt werden. Dazu würden die zuvor beschriebenen Schritte zum Bestimmen der Kennlinie des Sensors entsprechend durchgeführt werden.Also in this type of embodiment could be a calibration the sensor arrangement are performed. For that would the previously described steps for determining the characteristic of the Sensors are carried out accordingly.

Die Ausgestaltung der Auswerteschaltung würde auf vergleichbare Art und Weise wie bei der Ausgestaltung mit Kompensationsspule erfolgen. Ein Oszillator könnte ein Spannungssignal direkt in einen Kontakt der Folie einspeisen. Die Spannung könnte dann kapazitiv in die Sensorspule eingekoppelt werden. Die an der Spule entstehende Spannung könnte wiederum über einen Verstärker verstärkt und einer elektronischen Anordnung zur Ermittlung des Real- und des Imaginärteils zugeführt werden. Aus einem dem Imaginärteil proportionalen Spannungssignal U4 könnte eine Synchronisation des Oszillators herbeigeführt werden.The design of the evaluation circuit would be done in a similar manner as in the embodiment with compensation coil. An oscillator could feed a voltage signal directly into a contact of the foil. The voltage could then be capacitively coupled into the sensor coil. The voltage generated at the coil could in turn be amplified by an amplifier and fed to an electronic device for determining the real and the imaginary part. From a the imaginary part proportional voltage signal U 4 , a synchronization of the oscillator could be brought about.

Ebenso könnte der Oszillator direkt mit der Sensorspule verbunden sein und der über der Spule entstehende Spannungsabfall über einen Verstärker verstärkt werden. Wiederum könnte das verstärkte Signal einer elektronischen Anordnung zugeführt werden, um aus dem verstärkten Signal den Real- und den Imaginärteil zu extrahieren.As well the oscillator could be connected directly to the sensor coil and the voltage drop across the coil over amplify an amplifier. Again could the amplified signal is fed to an electronic device, from the amplified signal the real and the imaginary part to extract.

Bei beiden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Sensoranordnung – also der Sensoranordnung mit oder ohne Kompensationsspule – könnte der Sensor auf verschiedene Arten gebildet sein. So könnte der Sensor auf einem runden oder auf sonstige Art und Weise dreidimensional ausgeprägten Träger aufgebracht sein. Auf diesen Träger könnten die Sensorspule, die Folie und gegebenenfalls die Kompensationsspule gewickelt, geklebt oder auf sonstige Art und Weise aufgebracht sein.In both embodiments of the sensor arrangement according to the invention - that is, the sensor order with or without compensation coil - the sensor could be formed in different ways. Thus, the sensor could be applied in a round or in some other way three-dimensionally pronounced carrier. On this carrier, the sensor coil, the film and possibly the compensation coil could be wound, glued or applied in any other way.

In einer alternativen Ausgestaltung könnte der Sensor flächig ausgestaltet sein. Dabei ist der Sensor vorzugsweise auf einem planen Träger aufgebracht. Allerdings könnte der Träger auch gekrümmt und an spezielle Arbeitsumgebungen angepasst sein. Nach entsprechenden Kalibrierungsmaßnahmen können derartige Sensoren problemlos eingesetzt werden.In an alternative embodiment, the sensor could be flat be designed. The sensor is preferably on a plan Carrier applied. However, the carrier could also curved and adapted to special working environments be. After appropriate calibration measures can Such sensors are used easily.

Für eine weitere Verbesserung der Empfindlichkeit der Sensoranordnung könnte die Dicke der Folie an die Eindringtiefe des durch die Sensorspule erzeugten elektromagnetischen Felds angepasst sein. Dabei ist das durch die Sensorspule erzeugte elektromagnetische Feld vorzugsweise hochfrequent. Für die Eindringtiefe δ in ein leitfähiges Material gilt:

Figure 00120001
wobei ω = 2πf mit f als Frequenz des Wechselfeldes gilt und σ die Leitfähigkeit und μ die Permeabilität der Folie sind. Wie zu erkennen ist, ist δ umgekehrt proportional zu der Wurzel aus der Permeabilität μ der Folie. Sinkt also bedingt durch ein äußeres Magnetfeld die Permeabilität der Folie, so steigt die Eindringtiefe des elektromagnetischen Felds in die Folie. Ist die Dicke der Folie geeignet dimensioniert, so dringt das elektromagnetische Feld in Bereichen mit niedriger Permeabilität durch die Folie hindurch. Dieser Effekt kann weiter zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit genutzt werden. Es könnte nämlich auf der der Sensorspule abgewandten Seite nahe der Folie eine leitfähige Fläche angeordnet sein. Dabei weist diese leitfähige Fläche vorzugsweise eine im Vergleich zu der weichmagnetischen Folie wesentlich höhere Leitfähigkeit auf. Dadurch würden in der leitfähigen Fläche in höherem Maße Wirbelströme induziert als in der weichmagnetischen Folie.For a further improvement of the sensitivity of the sensor arrangement, the thickness of the film could be adapted to the penetration depth of the electromagnetic field generated by the sensor coil. In this case, the electromagnetic field generated by the sensor coil is preferably high-frequency. For the penetration depth δ into a conductive material, the following applies:
Figure 00120001
where ω = 2πf where f is the frequency of the alternating field and σ is the conductivity and μ is the permeability of the film. As can be seen, δ is inversely proportional to the root of the permeability μ of the film. Thus, if the permeability of the film decreases due to an external magnetic field, the penetration depth of the electromagnetic field in the film increases. When the thickness of the film is properly sized, the electromagnetic field penetrates through the film in areas of low permeability. This effect can be further used to increase the sensitivity. It could namely be arranged on the sensor coil side facing away from the film, a conductive surface. In this case, this conductive surface preferably has a much higher conductivity compared to the soft magnetic film. As a result, eddy currents would be induced to a greater extent in the conductive surface than in the soft magnetic film.

Insbesondere bei Einschränkung der Bewegung des Messobjekts in Richtungen im Wesentlichen parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Folie wird erreicht, dass die weichmagnetische Folie die dahinter liegende leitfähige Fläche in Abhängigkeit der Position des Messobjekts freigibt. Je nach Position des Messobjekts würde eine unterschiedlich breite Zone mit reduzierter Permeabilität die weichmagnetische Folie für das elektromagnetische Feld der Sensorspule durchlässig werden lassen. (Dies kann anschaulich derart vorgestellt werden, dass die Folie ähnlich einer Jalousie einen unterschiedlich großen Teil einer Fensteröffnung freigibt.) Dadurch würden in Abhängigkeit der Position des Messobjekts in unterschiedlich starkem Maße Wirbelströme in der leitfähigen Fläche induziert. Diese bewirken eine stärkere Beeinflussung der Impedanz der Sensorspule als die in der weichmagnetischen Folie induzierten Wirbelströme, was sich wiederum positiv auf die Empfindlichkeit der Sensoranordnung auswirkt.Especially when restricting the movement of the measuring object in directions becomes substantially parallel to an extension direction of the film ensures that the soft magnetic film lies behind it conductive area depending on Position of the DUT releases. Depending on the position of the DUT would be a different width zone with reduced Permeability of the soft magnetic film for the electromagnetic field of the sensor coil become permeable to let. (This can be clearly presented in such a way that the Foil similar to a blind a different sized part a window opening releases.) This would depending on the position of the DUT in different strong measure eddy currents in the conductive Surface induced. These cause a stronger influence the impedance of the sensor coil than that in the soft magnetic film induced eddy currents, which in turn has a positive effect the sensitivity of the sensor arrangement affects.

In vorteilhafter Weise wird die Sensorspule mit einem Wechselstrom mit hoher Frequenz gespeist. Damit ist die Dynamik des Sensors sehr hoch. Durch die hohe Frequenz ist zwar die Eindringtiefe der Wirbelströme in leitfähigen Materialien gering, was jedoch für dünne Folien (beispielsweise 20 μm) ausreicht. Es ist zu erkennen, dass ein Volumeneffekt nicht nötig oder sogar nicht gewünscht ist: Bei einem voluminösem weichmagnetischen Material würde der Wirbelstrom ebenfalls nur in einer dünnen Schicht fließen, so dass der Messeffekt in Verhältnis zum Volumen gering ist.In Advantageously, the sensor coil with an alternating current fed at high frequency. Thus, the dynamics of the sensor is very high. Due to the high frequency, although the penetration depth of the eddy currents low in conductive materials, but what for thin films (for example, 20 microns) is sufficient. It can be seen that a volume effect is not necessary or even not wanted: With a voluminous Soft magnetic material, the eddy current would also just flow in a thin layer, so that the Measuring effect in relation to the volume is low.

Wie zuvor beschrieben, ist die Zone der Permeabilitätsänderung abhängig von der Magnetfeldstärke. Je nach Magnet kann der Sensor dessen Position in relativ weitem Abstand (z. B. 30 ... 50 mm) mit sehr hoher Auflösung (einige μm) messen, indem durch eine geeignete Anordnung die Zone höchster Empfindlichkeit gerade so gelegt wird, dass der Arbeitspunkt bei dem vorgegebenen Grundabstand des Magneten relativ zum Sensor liegt. Bei geeigneter Ausgestaltung des Magnetkreises ist ein sogenannter Redundanzfaktor von typischer Größenordung 3 erreichbar. Das bedeutet, dass die Strecke der Bewegung des Messobjektes um den Faktor 3 größer ist als die Änderung der Verteilung der Permeabilität in der Folie. Die Länge der Folie ist damit um den Redundanzfaktor gegenüber der Strecke der Bewegung verkürzt. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch eine kurze und kompakte Bauform derartiger Sensoren ermöglicht wird.As previously described, the zone is the permeability change depending on the magnetic field strength. Depending on the magnet the sensor can determine its position at a relatively long distance (eg 30 ... 50 mm) with very high resolution (a few μm) measure, by a suitable arrangement, the zone of highest sensitivity just placed so that the operating point at the given Base distance of the magnet is relative to the sensor. In a suitable embodiment of the magnetic circuit is a so-called redundancy factor of more typical Size 3 achievable. It means that the distance of the movement of the object to be measured increases by a factor of 3 is considered the change in the distribution of permeability in the slide. The length of the film is thus around the redundancy factor shortened compared to the track of movement. This is particularly advantageous because a short and compact Design of such sensors is possible.

Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Sensoren können auch derart realisiert sein, dass die Folie und der Magnet feststehend sind und lediglich die Spule bewegt wird.The previously described embodiments of the sensors can Also be realized in such a way that the film and the magnet fixed are and only the coil is moved.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung kann der Magnet fest mit dem Sensor verbunden sein. Um am Ort der Sensorspule ein von der Position des Messobjektes veränderliches Magnetfeld zu erhalten, muss das Messobjekt aus einem Material bestehen, das Magnetfelder beeinflusst. Dies kann beispielsweise ein ferromagnetisches Material sein. Durch eine Positionsänderung des ferromagnetischen Messobjektes relativ zum Sensor und dem mit dem Sensor verbundenen Magneten werden die Magnetfeldlinien beeinflusst und damit ebenfalls eine Änderung der Verteilung der Permeabilität in der Folie bewirkt.In a further advantageous embodiment, the magnet can be firmly connected to the sensor. In order to obtain a magnetic field which varies from the position of the measurement object at the location of the sensor coil, the measurement object must be made of a material which influences magnetic fields. This may be, for example, a ferromagnetic material. By a change in position of the ferromagnetic object to be measured relative to the sensor and the magnet connected to the sensor, the magnetic field lines are influenced and thus also a Changing the distribution of permeability causes in the film.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1, 13 und 25 jeweils nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigenIt Now there are different ways of teaching the present Invention in an advantageous manner and further develop. On the one hand to the claims 1, 13th and 25 each subordinate claims and on the other hand to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Combined with the explanation of the preferred embodiments The invention with reference to the drawings are also generally preferred Embodiments and developments of the teaching explained. In the drawing show

1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung der Position und/oder Positionsänderungen eines Messobjekts, 1 1 a schematic representation of a device according to the invention for detecting the position and / or position changes of a measurement object,

2 ein Diagramm den Zusammenhang zwischen einer Magnetfeldverteilung entlang einer weichmagnetischen Folie und der Position h des Messobjektes, 2 a diagram shows the relationship between a magnetic field distribution along a soft magnetic film and the position h of the measurement object,

3 ein Diagramm mit einem beispielhaften Verlauf der relativer Empfindlichkeit S in Abhängigkeit der Position h des Messobjekts relativ zu dem Sensor, 3 2 is a diagram with an exemplary profile of the relative sensitivity S as a function of the position h of the measuring object relative to the sensor,

4 ein Diagramm mit einem Verlauf des Gleichstroms I_ in Abhängigkeit der Position h eines Messobjektes, 4 a diagram with a profile of the direct current I_ as a function of the position h of a measured object,

5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Kompensationsspule, 5 A first embodiment of a sensor arrangement according to the invention with a compensation coil,

6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Kompensationsspule, 6 A second embodiment of a sensor arrangement according to the invention with a compensation coil,

7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Kompensationsspule und einem fest eingebauten Permanentmagneten und 7 A third embodiment of a sensor arrangement according to the invention with a compensation coil and a permanently installed permanent magnet and

8 ein Schaltbild einer steuerbaren Stromquelle zur Ansteuerung der Gleichstromspule. 8th a circuit diagram of a controllable current source for driving the DC coil.

Bei den einzelnen Figuren sind für gleiche oder gleichartige Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet.at The individual figures are for the same or similar Components same reference numerals used.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 zur Erfassung der Position h und/oder Positionsänderung eines Messobjekts 2 relativ zu einem elektromagnetischen Sensor 3. Dem Messobjekt 2 ist ein Magnet 4 in Form eines Permanentmagneten zugeordnet, der in der abgebildeten Ausführung von dem Messobjekt 2 zu nahezu allen Seiten hin umschlossen ist. Der Sensor 3 weist ein Spulensystem 5 auf, das aus einer Sensorspule 6 und einer Kompensationsspule 7 besteht. Im Einflussbereich des Spulensystems 5 ist eine Folie 8 aus weichmagnetischem Material angeordnet. Die Sensorspule 6 besitzt zwei Anschlüsse K1 und K2. Der Anschluss K1 ist mit dem synchronisierbaren Oszillator 10 verbunden, der Anschluss K2 ist mit dem Eingang einer Auswerteschaltung 11 und dem elektrischen Kontakt 9 der Folie verbunden. Der Oszillator 10 speist die Sensorspule 6 mit einer Wechselspannung fester Frequenz und Amplitude. Auf diese Weise wird durch die Sensorspule 6 ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in der Folie 8 Wirbelströme induziert. Dabei beeinflussen die elektromagnetischen Eigenschaften, wie die elektrische Leiffähigkeit σ und die magnetische Permeabilität μ des Materials der Folie 8, den Charakter und die Rückwirkung der Wirbelströme auf das Wechselfeld. Durch eine Abstandsänderung zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensor 3 ändert sich die magnetische Permeabilität μ der Folie 8, was zur Änderung des Wechselfeldes im Spulensystem 5 führt. Infolge dessen ändert sich die komplexe Impedanz Z der Sensorspule 6, die mit Hilfe einer Auswerteschaltung 11 gemessen wird. Der Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen K1 und K2 wird mit einem Differenzverstärker 12 verstärkt, wobei die Spannung U2 am Ausgang des Verstärkers 12 proportional zur Impedanz Z der Sensorspule 6 ist. Zu der Spannung U2 werden durch eine elektronische Anordnung 13 zwei orthogonale Komponenten U3 und U4 ermittelt. 1 shows a schematic diagram of a block diagram of a sensor arrangement according to the invention 1 for detecting the position h and / or position change of a measuring object 2 relative to an electromagnetic sensor 3 , The measurement object 2 is a magnet 4 assigned in the form of a permanent magnet, in the illustrated embodiment of the measuring object 2 is enclosed to almost all sides. The sensor 3 has a coil system 5 on that from a sensor coil 6 and a compensation coil 7 consists. In the sphere of influence of the coil system 5 is a foil 8th made of soft magnetic material. The sensor coil 6 has two connections K 1 and K 2 . The connection K 1 is with the synchronizable oscillator 10 connected, the terminal K 2 is connected to the input of an evaluation circuit 11 and the electrical contact 9 connected to the film. The oscillator 10 feeds the sensor coil 6 with an alternating voltage of fixed frequency and amplitude. This is done by the sensor coil 6 generates an alternating electromagnetic field, which in the film 8th Eddy currents induced. The electromagnetic properties, such as the electrical conductivity σ and the magnetic permeability μ of the material of the film, influence this 8th , the character and the retroactivity of the eddy currents on the alternating field. By a change in distance between the measurement object 2 and the sensor 3 the magnetic permeability μ of the film changes 8th , what to change the alternating field in the coil system 5 leads. As a result, the complex impedance Z of the sensor coil changes 6 , with the help of an evaluation circuit 11 is measured. The voltage drop between the terminals K 1 and K 2 is provided by a differential amplifier 12 amplified, the voltage U 2 at the output of the amplifier 12 proportional to the impedance Z of the sensor coil 6 is. To the voltage U 2 are by an electronic device 13 two orthogonal components U 3 and U 4 determined.

Die Spannung U3 wird zum Steuern einer steuerbaren Spannungsquelle 14 verwendet, die die Kompensationsspule 7 des Spulensystems 5 mit einem Gleichstrom I_ speist. Dadurch wird durch die Kompensationsspule 7 ein konstantes Magnetfeld erzeugt, welches zusammen mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 4 und dem Wechselfeld der Sensorspule 6 ein resultierendes magnetisches Feld bildet. Die Größe des Gleichstromes I_ wird über den Spannungsabfall an einem stabilen Widerstand 15 mithilfe eines Integrators 16 gemessen. Das Signal am Ausgang "out1" des Integrators 16 wird zur Ermittlung der Abstandsänderungen zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensor 3 genutzt.The voltage U 3 is used to control a controllable voltage source 14 used the compensation coil 7 of the coil system 5 fed with a direct current I_. This is done by the compensation coil 7 generates a constant magnetic field which, together with the magnetic field of the permanent magnet 4 and the alternating field of the sensor coil 6 forms a resulting magnetic field. The magnitude of the DC current I_ is across the voltage drop across a stable resistor 15 using an integrator 16 measured. The signal at the output "out1" of the integrator 16 is used to determine the distance changes between the measurement object 2 and the sensor 3 used.

Die steuerbare Spannungsquelle 14 kann auf verschiedene Weise gebildet sein. Es kann ein D/A-Wandler oder ein Digitalpotentiometer eingesetzt werden, welche über das Signal U3 angesteuert werden. Eine mögliche Ausgestaltung ist in 8 dargestellt und wird weiter unten detaillierter beschrieben.The controllable voltage source 14 can be formed in different ways. It can be used a D / A converter or a digital potentiometer, which are controlled by the signal U 3 . One possible embodiment is in 8th and will be described in more detail below.

Die zweite Spannungskomponente U4, die durch die elektronische Anordnung aus der Spannung U2 erzeugt wird, wird zur Synchronisation des Oszillators 10 genutzt. Dadurch sind die durch den Oszillator ausgegebene Spannung U1 und die Spannung U4 synchron.The second voltage component U 4 , which is generated by the electronic arrangement of the voltage U 2 , is used to synchronize the oscillator 10 used. As a result, the output by the oscillator voltage U 1 and the voltage U 4 are synchronous.

Die Sensoranordnung 1 könnte in einem geschlossenen Regelkreis eingesetzt werden, wobei das Signal U3 eine Steilgröße ist, die als Differenz zwischen einem Sollwert im Speicher der elektronischen Anordnung 13 und der Spannung U2 bestimmt wird. Bei einer anderen Variante des Regelkreises wird das Signal U3 unterbrochen und die Spannungsquelle 14 manuell, beispielsweise über eine Tastatur, gesteuert, um einen bestimmten Wert des Gleichstroms I_ zu erreichen. Das Ausgangssignal wird aus „out2" der elektronischen Anordnung 13 erzeugt.The sensor arrangement 1 could be used in a closed loop, where the signal U 3 is a steep amount, which is the difference between a setpoint in the memory of the electronic device 13 and the voltage U 2 is determined. In another variant of the control loop, the signal U 3 is interrupted and the voltage source 14 manually, for example via a keyboard, controlled to reach a certain value of the DC I_. The output becomes "out2" of the electronic device 13 generated.

Anhand der 2(A), (B), (C) soll der Zusammenhang zwischen der Magnetfeldverteilung entlang der Folie 8 und der Position h des Magneten 4 erläutert werden. Die Folie 8 besteht aus einem nanokristallinen Material und ist auf einen Träger 17, der beispielsweise aus Keramik besteht, aufgebracht. An dieser 2 ist auch die Bedeutung des Redundanzfaktors erkennbar: Bei einer Änderung der Position des Messobjektes vom Abstand h1 nach h4 ändert sich die Verteilung der Permeabilität in der Folie nur um die Strecke von a–b bis g–h. Diese Strecke ist um den Redundanzfaktor gegenüber der zurückgelegten Strecke h des Messobjektes verkürzt, wobei der Redundanzfaktor beispielsweise den Werte 3 hat.Based on 2 (A) , (B), (C), the relationship between the magnetic field distribution along the film 8th and the position h of the magnet 4 be explained. The foil 8th consists of a nanocrystalline material and is on a support 17 , which consists for example of ceramic, applied. At this 2 The significance of the redundancy factor can also be recognized: When the position of the measurement object changes from the distance h 1 to h 4 , the distribution of the permeability in the film changes only by the distance from a-b to g-h. This distance is shortened by the redundancy factor with respect to the distance traveled h of the object to be measured, the redundancy factor having the value 3, for example.

2(A) zeigt eine Anordnung, die aus einer auf einem Träger 17 aufgebrachten Folie 8 besteht und mit der die Verteilung des durch einen Permanentmagneten 4 erzeugten Magnetfelds entlang der Folie 8 indirekt bestimmt werden kann. Eine Messspule 18 mit einer Breite Δ = 3 mm ist einlagig um den Träger 17 und die Folie 8 herum angeordnet. Dabei ist die Messspule 18 derart ausgestaltet, dass sie in Längsrichtung der Folie 8 verschiebbar ist. 2 (A) shows an arrangement consisting of a on a support 17 applied film 8th exists and with the the distribution of the through a permanent magnet 4 generated magnetic field along the film 8th can be determined indirectly. A measuring coil 18 with a width Δ = 3 mm is single-layer around the carrier 17 and the film 8 around. Here is the measuring coil 18 configured such that they are in the longitudinal direction of the film 8th is displaceable.

Das in 2(B) wiedergegebene Diagramm zeigt den Betrag der komplexen Impedanz der Messspule 18 bei Verschiebung der Messspule 18 in x-Richtung entlang der Folie 8 (Länge der Folie L = 25 mm, Breite 5 mm und Dicke 0,02 mm). Dabei sind mehrere Impedanzverläufe in dem Diagramm dargestellt, die sich bei verschiedenen Positionen h des Messobjekts 2 relativ zu der Folie 8 ergeben. Zur Verdeutlichung seien als Zahlenwerte die Positionen h1 = 60 mm, h2 = 50 mm, h3 = 40 mm und h4 = 30 mm angegeben. Dies verdeutlicht auch, wie groß der Messbereich einer derartigen Anordnung eingestellt werden kann.This in 2 B) The diagram reproduced shows the amount of the complex impedance of the measuring coil 18 with displacement of the measuring coil 18 in the x-direction along the slide 8th (Length of the film L = 25 mm, width 5 mm and thickness 0.02 mm). In this case, several impedance curves are shown in the diagram, which are at different positions h of the measurement object 2 relative to the film 8th result. For clarification, the numerical values given are the positions h 1 = 60 mm, h 2 = 50 mm, h 3 = 40 mm and h 4 = 30 mm. This also illustrates how large the measuring range of such an arrangement can be adjusted.

Das Diagramm in 2(C) zeigt schematisch die Bereich der Folie, in denen sich eine maximale Steilheit der Impedanzkennlinie und somit eine maximale Empfindlichkeit eines die weichmagnetische Folie verwendenden Sensors einstellt. Die Bereiche sind dabei für die Positionen h1 = 60 mm, h2 = 50 mm, h3 = 40 mm und h4 = 30 mm dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die sich die Bereiche (a–b), (c–d), (e–f) und (g–h) proportional mit der Position h des Permanentmagneten 4 mitbewegen.The diagram in 2 (C) schematically shows the area of the film in which sets a maximum slope of the impedance characteristic and thus a maximum sensitivity of a sensor using the soft magnetic film. The ranges are shown for the positions h 1 = 60 mm, h 2 = 50 mm, h 3 = 40 mm and h 4 = 30 mm. It can be clearly seen that the regions (a-b), (c-d), (e-f) and (g-h) are proportional to the position h of the permanent magnet 4 move with it.

In 3 ist die relative Empfindlichkeit S in Abhängigkeit von der Position h des Messobjekts 2 genauer dargestellt. Für die Empfindlichkeit S des Sensors 3 gilt:

Figure 00180001
wobei ΔZ/Z die relativen Impedanzänderung der Sensorspule (7) und δh die Schrittweite zwischen den einzelnen Positionen h sind. Es ist deutlich zu erkennen, dass die relative Empfindlichkeit S an der Position h0 maximale Werte annimmt. In einem Bereich ± Δh um die Position h0 herum bleibt die relative Empfindlichkeit S noch auf signifikanten Werten und ist danach erheblich reduziert.In 3 is the relative sensitivity S as a function of the position h of the measurement object 2 shown in more detail. For the sensitivity S of the sensor 3 applies:
Figure 00180001
where ΔZ / Z is the relative impedance change of the sensor coil ( 7 ) and δh are the step size between the individual positions h. It can be clearly seen that the relative sensitivity S at the position h 0 assumes maximum values. In a range ± Δh around the position h 0 , the relative sensitivity S still remains at significant values and is then significantly reduced.

4 zeigt ein Diagramm der Gleichstromverläufe, abhängig von der Positionsänderung ± Δh eines Messobjekts relativ zur Grundposition h0. Das Diagramm zeigt, dass zwischen dem Gleichstrom I_ und den Positionsänderungen des Permanentmagneten ± Δh eine lineare Funktion eingelegt werden könnte. 4 shows a diagram of the DC waveforms, depending on the position change ± Δh of a DUT relative to the basic position h 0 . The diagram shows that between the DC current I_ and the position changes of the permanent magnet ± Δh a linear function could be inserted.

5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, welche aus einem Messobjekt 2 und einem Sensor 3 besteht. 5 shows a first embodiment of a sensor arrangement according to the invention, which consists of a measured object 2 and a sensor 3 consists.

Ein Permanentmagnet 4 ist in ein Gehäuse des Messobjektes 2 so eingebaut, dass die Magnetfeldrichtung mit der Bewegungsachse des Messobjektes 2 übereinstimmt. Der Sensor 3 ist flächig ausgestaltet und enthält einen Träger 17, auf dem von beiden Seiten zwei planare Spulen 6 und 7 angeordnet sind.A permanent magnet 4 is in a housing of the measurement object 2 installed so that the magnetic field direction with the axis of movement of the measurement object 2 matches. The sensor 3 is flat and contains a carrier 17 , on the two sides of two planar coils 6 and 7 are arranged.

Als Träger 17 könnte eine Leiterplatte oder ein Keramiksubstrat benutzt werden und die Spulen 6 und 7 könnten durch bekannte Verfahren günstig hergestellt werden, beispielsweise per Siebdruck auf dem Träger 17 aufgedruckt oder auf diesen aufgeklebt sein.As a carrier 17 For example, a printed circuit board or a ceramic substrate could be used and the coils 6 and 7 could be prepared inexpensively by known methods, for example by screen printing on the support 17 printed or glued on this.

Der Träger 17 mit den Spulen 6 und 7 ist mit zwei Platten 19, 20 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Aluminium oder Kupfe,r abgedeckt. Die Breite „Δ" der Spulen 6 und 7 beträgt nur ca. 25% von der Länge „l" der Folie 8, welche an einer Seite der Platte 20 aufgeklebt ist. Die Spule 6 wird mit hochfrequenter Wechselspannung gespeist und dient als Messspule. Die Kompensationsspule 7 besteht aus mehreren Lagen und wird mit Gleichstrom gespeist.The carrier 17 with the coils 6 and 7 is with two plates 19 . 20 made of electrically conductive material, preferably aluminum or copper, r covered. The width "Δ" of the coils 6 and 7 is only about 25% of the length "l" of the film 8th which are on one side of the plate 20 is glued on. The sink 6 will with fed high-frequency AC voltage and serves as a measuring coil. The compensation coil 7 consists of several layers and is supplied with direct current.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors. Der Sensor 3 besteht aus einem runden Träger 17, der beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist. Eine erste mehrlagige Spule, die als Kompensationsspule 7 dient und mit Gleichstrom gespeist wird, ist in einer Nut um den Träger 17 gewickelt. 6 shows a second embodiment of a sensor according to the invention. The sensor 3 consists of a round carrier 17 , which is made of a plastic, for example. A first multilayer coil acting as a compensation coil 7 serves and is fed with DC, is in a groove around the carrier 17 wound.

Die Messspule 6, die durch einen Oszillator mit Wechselstrom höherer Frequenz gespeist wird, ist einlagig entlang des Trägers 17 gewickelt und umfasst die Kompensationsspule 7.The measuring coil 6 , which is fed by an oscillator with higher frequency alternating current, is single-layered along the carrier 17 wrapped and includes the compensation coil 7 ,

Eine Folie 8 aus nanokristallinem oder amorphem Material ist im Inneren eines Rohrs 21 eingeklebt. Das Rohr 21 besteht aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und dient gleichzeitig als Sensorgehäuse. Von der Seite des Messobjektes 2 ist das Rohr 21 mit einem Deckel 23 aus elektrisch leitenden Material abgedeckt, welcher aber für das Dauermagnetfeld (H=) des Messobjektes 2 durchlässig ist. Die Auswerteelektronik 24 ist in ein Gehäuse 25 eingebaut, welches aus EMV-Gründen mit dem Rohr 21 und der Folie 8 verbunden werden sollte.A slide 8th made of nanocrystalline or amorphous material is inside a tube 21 glued. The pipe 21 consists of a material with high electrical conductivity and also serves as a sensor housing. From the side of the measurement object 2 is the pipe 21 with a lid 23 covered by electrically conductive material, but which for the permanent magnetic field (H =) of the measurement object 2 is permeable. The evaluation electronics 24 is in a housing 25 installed, which for EMC reasons with the pipe 21 and the foil 8th should be connected.

Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, dass der Sensor 3 komplett gekapselt und abgeschirmt ist und beispielsweise direkt ohne zusätzliches Druckrohr in einem Druckraum, beispielsweise eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, eingebaut werden kann.An advantage of this embodiment is that the sensor 3 completely encapsulated and shielded and, for example, directly without additional pressure tube in a pressure chamber, such as a hydraulic or pneumatic cylinder, can be installed.

7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Sensors 3, bei welcher ein Permanentmagnet 4 in einem bestimmten, festen Abstand D zu dem Spulensystem 5 des Sensors 3 angeordnet ist und sich nicht mit dem Messobjekt 2 bewegt. 7 shows a third embodiment of a sensor 3 in which a permanent magnet 4 at a certain, fixed distance D to the coil system 5 of the sensor 3 is arranged and not with the measurement object 2 emotional.

Das Messobjekt 2 besteht aus einem ferromagnetischen Stahl und ist in einem Grundabstand h zu der Oberfläche des Sensors 3 angeordnet und bewegbar.The measurement object 2 consists of a ferromagnetic steel and is at a base distance h to the surface of the sensor 3 arranged and movable.

In einer ersten Variante (A) ist der Permanentmagnet 4 auf der vom Messobjekt 2 abgewandten Seite des Spulensystems 5 angeordnet. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn mit einem Sensor 3 geringer Größe, beispielsweise einem Durchmesser von 10 mm, relativ große Messbereiche, beispielsweise 15 mm, mit einer guten Linearität gemessen werden.In a first variant (A) is the permanent magnet 4 on the object to be measured 2 opposite side of the coil system 5 arranged. This arrangement is particularly advantageous when using a sensor 3 small size, for example, a diameter of 10 mm, relatively large measuring ranges, for example 15 mm, are measured with a good linearity.

In einer zweiten Variante (B) ist der Permanentmagnet 4 zwischen dem Messobjekt 2 und dem Spulensystem 5 angeordnet. Diese Variante kann vorteilhaft benutzt werden, wenn kleine Positionsänderungen Δh bei einem relativ großen Grundabstand h von beispielsweise 25 ... 30 mm gemessen werden sollten und der Durchmesser des Sensors beispielsweise nur 10 mm beträgt.In a second variant (B) is the permanent magnet 4 between the measuring object 2 and the coil system 5 arranged. This variant can advantageously be used if small changes in position Δh should be measured at a relatively large basic distance h of, for example, 25... 30 mm and the diameter of the sensor is, for example, only 10 mm.

In einer dritten Variante ist das Spulensystem 5 des Sensors 3, das aus zwei Spulen 6 und 7 besteht, auf einem Träger 17 konzentrisch gewickelt. Zwischen den Spulen 6 und 7 ist eine Folie 8 aus weichmagnetischem Material angeordnet, welche die Spule 7 umfasst. Die Spule 6 dient als eine Messspule, deren Impedanz bzw. der Imaginärteil Im Z der Impedanz vom Abstand h abhängt und gemessen wird. Die Spule 7 wird mit Gleichstrom gespeist und dient als Kompensationsspule. Darüber befindet sich ein Rohr 26 aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Dann könnte das Gehäuse 25 kostengünstig aus nichtleitendem Material, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt werden. Der Gleichstrom könnte so nachgestellt (bzw. eingestellt) werden, dass bei Positionsänderungen Δh zwischen dem Sensor 3 und dem Messobjekt 2 die Impedanz bzw.In a third variant is the coil system 5 of the sensor 3 that consists of two coils 6 and 7 exists on a support 17 wrapped concentrically. Between the coils 6 and 7 is a foil 8th made of soft magnetic material, which is the coil 7 includes. The sink 6 serves as a measuring coil whose impedance or the imaginary part Im Z of the impedance depends on the distance h and is measured. The sink 7 is supplied with direct current and serves as a compensation coil. Above it is a pipe 26 from a good electrically conductive material, such as aluminum or copper. Then the case could be 25 inexpensive made of non-conductive material, such as plastic. The DC current could be adjusted (or adjusted) so that when position changes Δh between the sensor 3 and the measurement object 2 the impedance or

Im Z konstant bleibt. In diesem Fall ist die Höhe des Gleichstromes proportional zu Positionsänderungen Δh. Das Messobjekt könnte auch eine profilierte Oberfläche ausweisen, beispielsweise ein Zahnrad oder ein Polrad, wodurch mit dem Sensor auch Drehzahlen und/oder Winkel gemessen werden können.in the Z remains constant. In this case, the height of the DC proportional to changes in position Δh. The measurement object could also have a profiled surface, For example, a gear or a flywheel, which with the sensor also Speeds and / or angles can be measured.

8 zeigt eine Prinzipschaltung einer steuerbaren Gleichstromquelle zum Ansteuern der Kompensationsspule der Vorrichtung gemäß 1. Die Gleichstromquelle weist einen elektronisch einstellbaren Digital-Potentiometer 27 auf, der über eine Ansteuerleitung 28 durch eine Nachlaufsteuerung oder eine Tastatur angesteuert wird. Der Digital-Potentiometer 27 ist durch zwei Operationsverstärker 29, 30 symmetrisch mit einer Gleichspannung gespeist, wobei zwischen den nicht-invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 29, 30 eine Referenzspannung URef anliegt. Der Schleifer 31 des Digital-Potentiometers 27 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 32 verbunden. Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 32 und dessen invertierenden Eingang ist eine Spule 33 angeordnet, über die ein Gleichstrom I_ fließt. Die Spule 33 ist hier durch die Kompensationsspule 7 der Schaltung gemäß 1 gebildet. Die Höhe des Gleichstroms I_ wird durch einen Widerstand 34 in Abhängigkeit der Spannung am Ausgang der Operationsverstärkers 32 bestimmt, die wiederum von der Stellung der Schleifers 31 des Digital-Potentiometers abhängt. Dabei ist die Schaltung derart dimensioniert, dass bei der Mittelstellung des Schleifers 31 der Strom I_ gleich null ist. Abhängig von der Stellung des Schleifers kann ein positiver oder ein negativer Strom ausgegeben werden. In Abhängigkeit der Lage des Arbeitspunkts des Sensors wird die Polarität und die Höhe des Gleichstroms I_ derart eingestellt, dass im Bereich ± Δh eine konstante Empfindlichkeit des Sensors erreicht wird. 8th shows a schematic circuit of a controllable DC power source for driving the compensation coil of the device according to 1 , The DC power source has an electronically adjustable digital potentiometer 27 on, via a control line 28 is controlled by a tracking control or a keyboard. The digital potentiometer 27 is through two operational amplifiers 29 . 30 fed symmetrically with a DC voltage, wherein between the non-inverting inputs of the operational amplifier 29 . 30 a reference voltage U Ref is applied. The grinder 31 of the digital potentiometer 27 is connected to the non-inverting input of another operational amplifier 32 connected. Between the output of the operational amplifier 32 and its inverting input is a coil 33 arranged over which a direct current I_ flows. The sink 33 is here through the compensation coil 7 the circuit according to 1 educated. The level of DC I_ is through a resistor 34 depending on the voltage at the output of the operational amplifier 32 determined, in turn, from the position of the grinder 31 depends on the digital potentiometer. The circuit is dimensioned such that at the center position of the grinder 31 the current I_ is equal to zero. Depending on the position of the grinder can be a positive or a negative Electricity will be spent. Depending on the position of the operating point of the sensor, the polarity and the height of the DC current I_ is set such that in the range ± Δh a constant sensitivity of the sensor is achieved.

Die über dem Widerstand 34 abfallende Spannung wird über einen Integrator, der aus einem Operationsverstärker 35, einem Widerstand 36 und einer Kapazität 37 besteht, gemessen.The above the resistance 34 Falling voltage is via an integrator, which consists of an operational amplifier 35 a resistance 36 and a capacity 37 exists, measured.

Schließlich sei angemerkt, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele die beanspruchte Lehre lediglich erläutern, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.After all It should be noted that the embodiments discussed above merely explain the claimed teaching, but these do not limit to the embodiments.

11
Sensoranordnungsensor arrangement
22
Messobjektmeasurement object
33
Sensorsensor
44
Magnetmagnet
55
Spulensystemcoil system
66
Sensorspulesensor coil
77
Kompensationsspulecompensating coil
88th
Foliefoil
99
el. Kontakt (Folie)el. Contact (foil)
1010
Oszillatoroscillator
1111
Auswerteschaltungevaluation
1212
Verstärkeramplifier
1313
elektronische Anordnungelectronic arrangement
1414
Spannungsquellevoltage source
1515
(Mess-)Widerstand(Measuring) resistance
1616
Integratorintegrator
1717
Trägercarrier
1818
Messspulemeasuring coil
1919
Träger (rund)carrier (Round)
2020
Rohrpipe
2121
el. Kontakt (Rohr)el. Contact (pipe)
2222
Gehäusecasing
2323
Auswerteschaltungevaluation
2424
Träger (plan)carrier (plan)
2525
Abschirmungshielding
2626
leitfähige Flächeconductive area
2727
Digital-PotentiometerDigital Potentiometers
2828
Ansteuerleitungdrive line
2929
Operationsverstärkeroperational amplifiers
3030
Operationsverstärkeroperational amplifiers
3131
Schleifer (Poti)grinder (Pot)
3232
Operationsverstärkeroperational amplifiers
3333
SpuleKitchen sink
3434
Widerstandresistance
3535
Operationsverstärkeroperational amplifiers
3636
Widerstandresistance
3737
Kapazitätcapacity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (35)

Verfahren zum Bestimmen der Position und/oder Positionsänderung eines Messobjekts relativ zu einem Sensor (2), wobei der Sensor (2) vorzugsweise eine mit Wechselstrom beaufschlagte Sensorspule (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen dem Messobjekt(1) zugeordneten Magneten (5) in einer weichmagnetischen Folie (4), deren Permeabilität sich unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und die in dem Einflussbereich des Sensors (2) angeordnet ist, eine Änderung der Permeabilität der Folie (4) hervorgerufen wird und dass die Änderung der Permeabilität der Folie (4) aus deren Rückwirkung auf den Sensor (2) und daraus die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt (1) relativ zu dem Sensor (2) bestimmt wird.Method for determining the position and / or position change of a test object relative to a sensor ( 2 ), whereby the sensor ( 2 ) preferably a charged with alternating current sensor coil ( 7 ), characterized in that by a measuring object ( 1 ) associated magnets ( 5 ) in a soft magnetic film ( 4 ) whose permeability changes under the influence of a magnetic field as a function of the field strength of the magnetic field and which in the influence of the sensor ( 2 ), a change in the permeability of the film ( 4 ) and that the change in the permeability of the film ( 4 ) from their reaction to the sensor ( 2 ) and from this the position and / or position change of the measurement object ( 1 ) relative to the sensor ( 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine mit Gleichstrom erregte Kompensationsspule (8) ein Magnetfeld erzeugt wird, mittels dessen die Permeabilität der Folie (4) oder Teile der Folie (4) beeinflusst wird.A method according to claim 1, characterized in that by a DC-excited compensation coil ( 8th ) generates a magnetic field by means of which the permeability of the film ( 4 ) or parts of the film ( 4 ) being affected. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom derart eingestellt wird, dass sich ein im Wesentlichen konstantes Magnetfeld der Sensorspule (7) einstellt.A method according to claim 2, characterized in that the direct current is adjusted such that a substantially constant magnetic field of the sensor coil ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kalibrieren des Sensors (2) die folgenden Schritte durchgeführt werden: Positionieren des Messobjekts (1) an einer Vielzahl von Positionen h relativ zu dem Sensor (2) mit einer Schrittweite δh, Einspeisen eines Wechselstroms in die Sensorspule (7), Bestimmen der Impedanz Z und/oder relativen Impedanzänderung ΔZ/Z der Sensorspule (7) an jeder der Positionen, Bestimmen einer Kennlinie, die eine Abhängigkeit der relativen Empfindlichkeit S der Sensorspule (7) von der Position h des Messobjekts (1) beschreibt, wobei
Figure 00230001
Bestimmen einer Position h0 in der Kennlinie, bei der die relative Empfindlichkeit S maximale Werte annimmt, Speichern des Wertes der komplexen Impedanz Z0, der der Position h0 entspricht, in einen nichtflüchtigen Speicher, Einspeisen eines Gleichstroms in die Kompensationsspule (8) Bestimmen der Impedanz Z und/oder relativen Impedanzänderung ΔZ/Z der Sensorspule (7) an jeder Position h, wobei auf die Folie (4) die Magnetfelder der Sensorspule (7), der Kompensationsspule (8) und des Magneten (5) einwirken, Ändern des Gleichstroms im Messbereich ± Δh bis ein gespeicherter Sollwert der Impedanz erreicht wird, Ermitteln der Abhängigkeit des Gleichstroms von der Positionsänderung des Messobjekts (1).
A method according to claim 1 to 3, characterized in that for calibrating the sensor ( 2 ) the following steps are carried out: positioning the measuring object ( 1 ) at a plurality of positions h relative to the sensor ( 2 ) with a step size δh, feeding an alternating current into the sensor coil ( 7 ), Determining the impedance Z and / or relative impedance change ΔZ / Z of the sensor coil ( 7 ) at each of the positions, determining a characteristic which has a dependence of the relative sensitivity S of the sensor coil ( 7 ) from the position h of the measurement object ( 1 ), wherein
Figure 00230001
Determining a position h 0 in the characteristic curve in which the relative sensitivity S assumes maximum values, storing the value of the complex impedance Z 0 , which corresponds to the position h 0 , into a nonvolatile memory, injecting a direct current into the compensation coil ( 8th ) Determining the impedance Z and / or relative impedance change ΔZ / Z of the sensor coil ( 7 ) at each position h, with the film ( 4 ) the magnetic fields of the sensor coil ( 7 ), the compensation coil ( 8th ) and the magnet ( 5 ), changing the direct current in the measuring range ± Δh until a stored reference value of the impedance is reached, determining the dependence of the direct current on the position change of the test object ( 1 ).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion der durch die Änderung der Permeabilität der Folie (4) hervorgerufene Rückwirkung auf die Sensorspule (7) eine Bestimmung der Impedanz bzw. deren Änderung durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the detection of the change in the permeability of the film ( 4 ) caused reaction on the sensor coil ( 7 ) a determination of the impedance or its change is performed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Realteil Re{Z} und Imaginärteil Im{Z} der komplexen Impedanz der Sensorspule (7) und der Quotient D = Re{Z}/Im{Z} ermittelt wird.Method according to Claim 5, characterized in that the real part Re {Z} and the imaginary part Im {Z} of the complex impedance of the sensor coil ( 7 ) and the quotient D = Re {Z} / Im {Z}. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Gleichstroms durch die Kompensationsspule (8) in einer Nachlaufsteuerung durch einen geschlossenen Regelkreis eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the size of the direct current through the compensation coil ( 8th ) is adjusted in a tracking control by a closed loop. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient D als Sollwert für den Regelkreis herangezogen wird.Method according to claim 7, characterized in that that the quotient D is used as setpoint for the control loop becomes. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Imaginärteil Im{Z} zur Ermittlung der Positionsänderung zwischen dem Messobjekt (1) und dem Sensor (2) benutzt wird, wobei D konstant gehalten wird.A method according to claim 7 or 8, characterized in that the imaginary part Im {Z} for determining the change in position between the measurement object ( 1 ) and the sensor ( 2 ), where D is kept constant. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Gleichstroms, der durch die Kompensationsspule (8) fließt, zur Positionsbestimmung herangezogen wird.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the intensity of the direct current flowing through the compensation coil ( 8th ) flows, is used for position determination. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelung eine maximale relative Empfindlichkeit S des Sensors (2) über den gesamten Messbereich oder einem Teil hiervon konstant gehalten wird.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that by the control a maximum relative sensitivity S of the sensor ( 2 ) is kept constant over the entire measuring range or a part thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom manuell eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the direct current set manually becomes. Sensoranordnung zum Bestimmen der Position und/oder Positionsänderung eines Messobjekts (1) relativ zu einem Sensor (2), wobei dem Messobjekt (1) vorzugsweise ein Magnet (5) zugeordnet ist und wobei der Sensor (2) vorzugsweise eine mit Wechselstrom beaufschlagte Sensorspule (7) aufweist, insbesondere zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einflussbereich des Sensor (2) eine Folie (4) aus weichmagnetischem Material angeordnet ist, wobei sich die Permeabilität der Folie (4) unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und dass eine Auswerteschaltung (10) vorgesehen ist, mittels der die Änderung der Permeabilität der Folie (4) aus deren Rückwirkung auf den Sensor (2) bestimmt und auf die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt (1) relativ zu dem Sensor (2) geschlossen wird.Sensor arrangement for determining the position and / or position change of a test object ( 1 ) relative to a sensor ( 2 ), wherein the measurement object ( 1 ) preferably a magnet ( 5 ) and wherein the sensor ( 2 ) preferably a charged with alternating current sensor coil ( 7 ), in particular for the application of a method according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the sphere of influence of the sensor ( 2 ) a film ( 4 ) made of soft magnetic material is arranged, wherein the permeability of the film ( 4 ) changes under the influence of a magnetic field as a function of the field strength of the magnetic field and that an evaluation circuit ( 10 ) by means of which the change in the permeability of the film ( 4 ) from their reaction to the sensor ( 2 ) and the position and / or position change of the measurement object ( 1 ) relative to the sensor ( 2 ) is closed. Sensoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Gleichstrom erregte Kompensationsspule (8) vorgesehen ist, mit der die Permeabilität der Folie (4) oder eines Teils der Folie (4) beeinflusst wird.Sensor arrangement according to claim 13, characterized in that a DC coil excited by direct current ( 8th ) is provided, with which the permeability of the film ( 4 ) or part of the film ( 4 ) being affected. Sensoranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Magnetfelder der Sensorspule (7), der Kompensationsspule (8) und des Magneten (5) zu einem resultierenden Magnetfeld überlagern.Sensor arrangement according to claim 14, characterized in that the magnetic fields of the sensor coil ( 7 ), the compensation coil ( 8th ) and the magnet ( 5 ) superimpose to a resulting magnetic field. Sensoranordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorspule (7) von der Kompensationsspule (8) galvanisch getrennt ist.Sensor arrangement according to claim 14 or 15, characterized in that the sensor coil ( 7 ) from the compensation coil ( 8th ) is galvanically isolated. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom in seiner Stärke einstellbar ist.Sensor arrangement according to one of the claims 13 to 16, characterized in that the direct current in its Strength is adjustable. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (5) einen Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten umfasst.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 17, characterized in that the magnet ( 5 ) comprises a permanent magnet and / or an electromagnet. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (4) kapazitiv mit der Sensorspule (7) gekoppelt ist und einen elektrischen Kontakt (6) ausweist.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 18, characterized in that the film ( 4 ) Capacitive with the sensor coil ( 7 ) and an electrical contact ( 6 ). Sensoranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillator (14) zwischen dem Kontakt (6) der Folie (4) und einem Anschluss (17) der Sensorspule (7) angeschlossen ist.Sensor arrangement according to claim 19, characterized in that an oscillator ( 14 ) between the contact ( 6 ) of the film ( 4 ) and a connection ( 17 ) of the sensor coil ( 7 ) connected. Sensoranordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anschluss (18) der Sensorspule (7) mit einem Eingang eines Verstärkers (11) der Auswerteschaltung (10) verbunden ist, wobei ein durch den Verstärker (11) ausgegebenes Signal U2 proportional zur relativen Impedanzänderung ΔZ/Z der Sensorspule (7) ist.Sensor arrangement according to claim 19 or 20, characterized in that a second connection ( 18 ) of the sensor coil ( 7 ) with an input of an amplifier ( 11 ) of the evaluation circuit ( 10 ), one through the amplifier ( 11 ) signal U 2 proportional to the relative impedance change ΔZ / Z of the sensor coil ( 7 ). Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Anordnung (12) zur Ermittlung zweier orthogonaler Komponenten der Spannung U2 vorgesehen ist, wobei eine der beiden Komponenten proportional zum Realteil Re{Z} und die andere proportional zum Imaginärteil Im{Z} der komplexen Impedanz Z der Sensorspule (7) sind.Sensor arrangement according to claim 21, characterized in that an electronic arrangement ( 12 ) is provided for determining two orthogonal components of the voltage U 2 , one of the two components being proportional to the real part Re {Z} and the other being proportional to the imaginary part Im {Z} of the complex impedance Z of the sensor coil ( 7 ) are. Sensoranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Anordnung (12) Signale U3 und U4 erzeugt, wobei durch das Signal U4 der Oszillator (14) synchronisiert wird und das Signal U3 zur Steuerung der Spannungsquelle (13) benutzt wird.Sensor arrangement according to claim 22, characterized in that the electronic arrangement ( 12 ) Generates signals U 3 and U 4 , wherein by the signal U 4 of the oscillator ( 14 ) is synchronized and the signal U 3 for controlling the voltage source ( 13 ) is used. Sensoranordnung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Anordnung (12) einen A/D-Wandler, einen Prozessor und einen Speicher enthält und durch einen Optokoppler mit dem Eingang der Spannungsquelle (13) verbunden ist.Sensor arrangement according to claim 22 or 23, characterized in that the electronic arrangement ( 12 ) contains an A / D converter, a processor and a memory and by an optocoupler with the input of the voltage source ( 13 ) connected is. Sensoranordnung zum Bestimmen der Position und/oder Positionsänderung eines Messobjekts (1) relativ zu einem Sensor (2), wobei dem Messobjekt (1) vorzugsweise ein Magnet (5) zugeordnet ist und wobei Sensor (2) vorzugsweise eine mit Wechselstrom beaufschlagte Sensorspule (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einflussbereich des Sensors (2) eine Folie (4) aus weichmagnetischem Material angeordnet ist, wobei sich die Permeabilität der Folie (4) unter Einfluss eines Magnetfelds in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds ändert und wobei eine Bewegung des Messobjekts (1) im Wesentlichen in Richtungen parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Folie (4) erfolgt und dass die Änderung der Permeabilität der Folie (4) aus deren Rückwirkung auf den Sensor (2) und daraus die Position und/oder Positionsänderung des Messobjekt (1) relativ zu dem Sensor (2) geschlossen wird.Sensor arrangement for determining the position and / or position change of a test object ( 1 ) relative to a sensor ( 2 ), wherein the measurement object ( 1 ) preferably a magnet ( 5 ) and wherein sensor ( 2 ) preferably a charged with alternating current sensor coil ( 7 ), characterized in that in the sphere of influence of the sensor ( 2 ) a film ( 4 ) is arranged from soft magnetic material, wherein the permeability of the film ( 4 ) changes under the influence of a magnetic field as a function of the field strength of the magnetic field and wherein a movement of the measurement object ( 1 ) substantially in directions parallel to an extension direction of the film ( 4 ) and that the change in the permeability of the film ( 4 ) from their reaction to the sensor ( 2 ) and from this the position and / or position change of the measurement object ( 1 ) relative to the sensor ( 2 ) is closed. Sensoranordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteschaltung (10) vorgesehen ist, mittels der die Änderung der Permeabilität der Folie (4) aus deren Rückwirkung auf die Sensorspule (7) bestimmt wird.Sensor arrangement according to claim 25, characterized in that an evaluation circuit ( 10 ) by means of which the change in the permeability of the film ( 4 ) from their reaction to the sensor coil ( 7 ) is determined. Sensoranordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (5) einen Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten umfasst.Sensor arrangement according to claim 26, characterized in that the magnet ( 5 ) comprises a permanent magnet and / or an electromagnet. Sensoranordnung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (4) kapazitiv mit der Sensorspule (7) gekoppelt ist und einen elektrischen Kontakt (6) ausweist.Sensor arrangement according to claim 26 or 27, characterized in that the film ( 4 ) Capacitive with the sensor coil ( 7 ) and an electrical contact ( 6 ). Sensoranordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillator (14) zwischen dem Kontakt (6) der Folie (4) und einem Anschluss (17) der Sensorspule (7) angeschlossen ist.Sensor arrangement according to claim 28, characterized in that an oscillator ( 14 ) between the contact ( 6 ) of the film ( 4 ) and a connection ( 17 ) of the sensor coil ( 7 ) connected. Sensoranordnung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anschluss (18) der Sensorspule (7) mit einem Verstärker (11) der Auswerteschaltung (10) verbunden ist, wobei ein Signal U2 am Ausgang des Verstärkers (11) proportional zur Impedanzänderung ΔZ/Z der Sensorspule (7) ist.Sensor arrangement according to claim 28 or 29, characterized in that a second connection ( 18 ) of the sensor coil ( 7 ) with an amplifier ( 11 ) the evaluation circuit ( 10 ), wherein a signal U 2 at the output of the amplifier ( 11 ) proportional to the impedance change ΔZ / Z of the sensor coil ( 7 ). Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) auf einen runden Träger (21) aufgebracht ist.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 30, characterized in that the sensor ( 17 ) on a round carrier ( 21 ) is applied. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (34) flächig ausgestaltet und auf einem vorzugsweise planen Träger aufgebracht ist.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 30, characterized in that the sensor ( 34 ) is flat and applied to a preferably planar carrier. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass sich bedingt durch die Änderung der Permeabilität der Folie die Eindringtiefe des durch die Sensorspule (7) erzeugten elektromagnetischen Feldes erhöht und dass die Folie (4) derart in ihrer Dicke dimensioniert ist, dass das elektromagnetische Feld in Bereichen mit niedriger Permeabilität durch die Folie (4) hindurchtreten kann.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 32, characterized in that due to the change in the permeability of the film, the penetration depth of the through the sensor coil ( 7 ) increased electromagnetic field and that the film ( 4 ) is dimensioned in thickness such that the electromagnetic field in areas of low permeability through the film ( 4 ) can pass through. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitfähige Fläche () vorgesehen ist, die nahe der Folie (4) und auf der der Sensorspule (7) abgewandten Seite angeordnet ist.Sensor arrangement according to one of claims 13 to 33, characterized in that a conductive surface (13) is provided, which is close to the film ( 4 ) and on the sensor coil ( 7 ) facing away from the side. Sensoranordnung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Folie (4) hindurchtretende elektromagnetische Feld in der leitfähigen Fläche Wirbelströme induziert.Sensor arrangement according to claim 33 or 34, characterized in that through the film ( 4 ) inducing electromagnetic field in the conductive surface induces eddy currents.
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