[发明专利]电感式接近传感器

说明书

本发明涉及电感式接近传感器，其被设计成评估以模拟信号形式的振荡，所述模拟信号的幅度依赖于导电物体的存在或不存在和/或依赖于导电物体的距离，以及，本发明涉及确定导电物体的存在和/或距离的方法。

电感式接近传感器基于涡流法则检测导电金属。以定向的方式辐射到空间中的交变磁场例如通过由线圈和电容器所组成的电谐振电路的方式（LC谐振电路）来产生。如果导电物体（在下文中也称为“目标”）移动进入交变场的范围内，则通过该交变场在目标中感生出涡流，该涡流反过来引起一磁场，该磁场与现有的磁场方向相反。涡流的生成从激励磁场带走能量，并因此影响线圈的阻抗或者使LC谐振电路衰减。由LC谐振电路输出的输出信号将谐振电路的振荡映射为电流曲线或电压曲线。在这一方面，输出信号通常具有近似于谐振电路的谐振频率的频率，其中所述谐振电路能够以该谐振频率激励，特别是被激励很好地产生振荡。在输出信号的频带内的振荡强度在谐振频率附近处的频率范围内减少。

输出信号的振荡幅度代表了关于谐振电路的衰减的测量值，并由此允许检测和确定目标到一元件的距离，在所述元件上具有振荡的模拟信号易受到目标的影响。该元件例如能够为接近传感器的传感器元件。该目标例如能够为开关凸轮，所述开关凸轮能够经由接近传感器触发开关信号。

有必要精确地从LC谐振电路的输出信号确定幅度信息，用于可靠地确定目标的存在和/或距离。这通常借助于模拟电路进行，所述模拟电路例如包括模拟逆变器。此外，经常在相应的装置或方法中仅提供阈值检测，而不是连续的距离测量。在这种情况下，模拟电路例如具有峰值检测器或者比较器。一种习惯上的并且在现有技术中经常使用的检测方法例如包括：使用后续滤波来模拟整流LC谐振电路的输出信号；以及，经由比较器来得出经滤波的信号与开关阈值的比较。

影响LC谐振电路的阻抗的温度变化能够导致输出信号的歪曲。因此已经提出了补偿该效应的方法。这样一个方法在例如欧洲专利EP0070796B1的说明书中有所描述。该申请所公开的对温度影响的模拟补偿需要相对复杂和/或昂贵的电路。

目标对谐振电路的输出信号的影响在很大程度上依赖于距离，这是因为在邻近区域中的磁场在空间上按3次方而降低。因此，在目标和传感器之间典型的开关距离等于几毫米。距离检测的质量和与实现比较大的开关距离相关的可能性特别依赖于谐振电路的开始信号的测量精度。因此，有优势的是，在其处理的最早可能时间将模拟输出信号转换成数字信号，以便最大程度地排除外部的电磁干扰的影响。电感式接近传感器的谐振电路的模拟输出信号的数字化，其例如在DE102007007551A1的公开说明书中有所描述。本文所公开的电路将模拟输入信号转换成数字脉冲发生调制数据流，其直接对应于谐振电路的振荡幅度。本文所公开的数字化的类型是基于具有反馈的复杂电路。

本发明的根本目标是允许电感式接近传感器以尽可能简单且尽可能廉价的方式来安全且鲁棒地操作。

该目标是通过具有权利要求1的特征的电感式接近传感器和通过具有权利要求11的特征的、用于确定导电物体的存在和/或距离的方法来实现的。优选的方面是独立权利要求的对象。

根据本发明的电感式接近传感器的特征在于，其包括至少一个A/D转换器和至少一个混合器，该A/D转换器将模拟输出信号转换成用于混合的数字输入信号。在这个方面，提供混合器以便将数字输入信号与数字参考信号相乘从而形成数字输出信号，其中所述数字参考信号与数字输入信号相同，或者与数字输入信号仅相差一常数因子。

因为要通过电感式接近传感器评估的模拟信号已经在早先的处理阶段转换成数字输入信号，则根据本发明的电感式接近传感器关于外部的电磁干扰影响而言是特别鲁棒的。在信号的数字化之后，该信号仍然包括能够从其幅度获取距离信息的振荡。然而，因为信号是以数字形式来呈现的，则出于该目的而被提供的信号的进一步处理有可能数字地以简单的方式进行，并因此不必通过复杂的模拟电路来实现。数字混合器输入信号特别包括作为连续信号（以数字采样值的形式）的完整的距离信息。因此，不仅目标的存在能够通过与阈值的比较来检测，而且能够输出关于目标的距离的连续的测量值。如果仅预期进行二元的存在性探测，则开关距离能够以简单的方式通过以数字形式存储阈值来确定或修改。