Procedimiento para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica así como dispositivo de sensor correspondiente.

Procedimiento para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica en función de al menos una de las magnitudes a medir que comprenden el camino o la posición en el espacio o propiedades de material de una pieza de ensayo (O) a detectar empleando al menos dos bobinas de excitación (12,

13) que son atravesadas una tras otra al compás de un circuito de temporización (11) por una corriente eléctrica, que induce en al menos una bobina de sensor una tensión eléctrica dependiente de la al menos una magnitud a medir, cuya tensión es dividida al compás del circuito de temporización (11) en señales de tensión eléctrica (S13) asociadas a las bobinas de excitación (12, 13), en que las señales de tensión eléctrica así obtenidas son evaluadas para la obtención de una señal de medida, en que al menos dos bobinas de sensor (14, 15) son asociadas a las al menos dos bobinas de excitación (12, 13), en que o bien las bobinas de sensor (14, 15) o bien las bobinas de excitación (12, 13) se hacen funcionar o están conectadas en el mismo sentido, mientras que las respectivamente otras bobinas, es decir las bobinas de excitación (12, 13) o las bobinas de sensor (14, 15) son hechas funcionar o están conectadas entre sí en sentido opuesto, en que las señales de tensión eléctrica, asociadas a las bobinas de excitación, de las bobinas de sensor son captadas en intervalos de tiempo determinados o determinables de la señal de temporización de cara a la obtención de la señal de medida, y

en que las bobinas de excitación (12, 13) son hechas funcionar de tal modo que los respectivos efectos de las bobinas de excitación sobre las bobinas de sensor (14, 15) se anulan en una salida de un amplificador dispuesto tras las bobinas de sensor.

Procedimiento para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica así como dispositivo de sensor

correspondiente

La invención se refiere a un procedimiento para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica en función de una magnitud a medir tal como por ejemplo para la determinación del camino y/o de la posición en el espacio y/o de propiedades de material de una pieza de ensayo a detectar según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un dispositivo de sensor para la realización de este procedimiento según el preámbulo

de la reivindicación 7.

A partir del documento WO 2007/012502 A1 es conocido un procedimiento y un dispositivo para la medida de distancia mediante sensores inductivos. Para la obtención de una señal de medida eléctrica, por ejemplo como consecuencia de la aproximación de una pieza de ensayo a un sensor correspondiente, varias bobinas de excitación son accionadas de forma acompasada. Al compás de un circuito de temporización, las bobinas de excitación inducen una tensión eléctrica en una bobina de sensor, que es nula en el estado regulado del circuito. Las señales de tensión eléctrica así conseguidas son divididas en intervalos asociados a las bobinas de excitación al compás del circuito de temporización, cuyos intervalos son comparados entre sí para una regulación de amplitud. El valor de diferencia de las señales de tensión eléctrica es empleado en el marco de la regulación de amplitud para obtener en las entradas de un comparador a partir de los intervalos asociados a las bobinas de excitación señales de tensión eléctrica igual de grandes sin parte o respectivamente diferencias sincronizadas al compás. En este estado regulado se aplica adicionalmente una regulación de fase, para obtener con ello otra componente de una señal de medida (por ejemplo una diferenciación de tipos de metal).

El principio de la regulación de amplitud empleada ahí es conocido en sí mismo a partir del documento EP 706 648 B1. Ahí son captadas señales luminosas bajo compensación de influencias externas tales como influencias de luz ajena, de temperatura o de envejecimiento entre emisores de luz y receptores de luz. Los emisores de luz son accionados a través de un generador de temporización a intervalos de tiempo y de forma alterna. La luz regulada en la amplitud al menos de un tramo de luz actúa dado el caso con la luz de otro emisor de luz tal como por ejemplo una fuente luminosa de compensación de tal modo sobre el receptor de luz que se produce una señal recibida sin partes de señal sincronizadas al compás. La señal recibida del receptor de luz es suministrada a un demodulador de sincronización, que descompone la señal recibida a su vez en las componentes de señal correspondientes a las dos fuentes luminosas. Éstas son comparadas entre sí en un comparador, produciéndose una señal correspondiente a un estado nulo. Si en la salida del comparador no hay ninguna señal correspondiente a este estado nulo, la potencia radiativa con la que son alimentadas las fuentes luminosas es regulada en el sentido necesario hasta alcanzar este estado.

Se emplean interruptores de proximidad inductivos por ejemplo para determinar el camino o la posición en el espacio o propiedades de material de una pieza de ensayo a determinar. En la práctica, la distancia de conmutación del sensor de proximidad es la mayoría de las veces pequeña, o metales diferentes como acero St37, metales paramagnéticos como aluminio o metales diamagnéticos como cobre sólo pueden ser identificados con igual sensibilidad con disposiciones de circuito particulares. La solución según el documento WO 2007/012502 A1 podía contribuir ya a una mejora, pero requiere junto a la regulación de amplitud también una regulación de fase.

A partir del documento DE 101 54 710 A1 son conocidos un dispositivo y un procedimiento para la detección de la posición de un objetivo. Para ello, se generan en bobinas de emisión campos electromagnéticos, que son detectados mediante bobinas de recepción. Entre las bobinas de emisión y las bobinas de recepción es dispuesto un objetivo, que es detectado. El objetivo es seleccionado en cuanto a sus propiedades de material y a su tamaño de tal modo que cuando el objetivo está dispuesto entre la bobina de emisión y la correspondiente bobina de recepción, se reduce de forma detectable la tensión eléctrica inducida en la bobina de recepción. La correspondiente reducción del campo desarrollado por la bobina de emisión se produce mediante la generación de corrientes de Foucault en el objetivo. Se detecta por lo tanto la no existencia de la tensión eléctrica inducida en la bobina de recepción. Si están previstos varios pares de bobinas de emisión y recepción, éstos están estructurados para la detección de la posición, es decir que debe evitarse un acoplamiento del campo de una bobina de emisión con otra bobina de recepción distinta a la asociada a esta bobina de emisión.

A partir del documento De 33 29 515 C2 es conocida una disposición eléctrica de circuito para un sensor magnético- ¡nductivo y un correspondiente dispositivo de sensor para la determinación de posición de un cuerpo ferromagnético. El dispositivo de sensor comprende varias bobinas de emisión, una disposición de recepción y un temporizados que controla la alimentación eléctrica de las bobinas de emisión, la solicitud de la señal de medida procedente de la disposición de recepción y los componentes que sirven para el tratamiento. Entre las bobinas de emisión y el cuerpo ferromagnético se encuentra una masa intermedia eléctricamente conductora. El componente que solicita las señales de medida es conectado a la disposición de recepción en este caso sólo tras la estabilización de las corrientes de Foucault inducidas en la masa intermedia.

El documento EP 0 798 502 B1 muestra un sensor de posición/camino para la captación de una posición de válvula, que tiene un circuito de evaluación para la captación de la longitud de una ventana temporal provocada por un

desplazamiento de fase, un miembro de disyunción exclusiva y un registro conectado a continuación de un contador, en cuyo registro pueden ser grabados los respectivos resultados del contador. Para la captación del pistón de la válvula está prevista una disposición inductiva, que comprende dos bobinas dispuestas una junto a otra en la dirección de movimiento del pistón. El circuito de evaluación sirve para la medida del desajuste, provocado por le variación de posición del pistón, de la disposición inductiva, en que como desajuste es evaluado un desplazamiento de fase de la tensión eléctrica alterna respectivamente medida, una respecto a otra.

Un procedimiento para la medida inductiva de un movimiento relativo o de una posición de un primer objeto con respecto a un segundo objeto es conocido a partir del documento WO 2007/006910 A1. Para ello están previstas dos bobinas de emisión y dos bobinas de recepción, en que las bobinas de emisión están dispuestas sobre el primer objeto y las bobinas de recepción están dispuestas sobre el segundo objeto y dentro del campo magnético generado por las bobinas de emisión. Para la determinación del desplazamiento relativo de los objetos se emplea la señal de salida de la bobina de recepción. En cuanto a los objetos a vigilar, se trata de piezas parciales de un telescopio compuesto por una multiplicidad de elementos de espejo, en que para la determinación de posición se emplea la inductancia conjunta de la disposición de bobinas y son medidas las tensiones eléctricas, que son inducidas en las bobinas de recepción por el efecto de transformador. Para ello se emplea la tensión eléctrica en las conexiones de recepción, es decir con una ¡mpedancia cuasi-ilimitada.

A partir del documento WO 93/20409 A1 es conocido un procedimiento para la activación de sensor y el tratamiento de señal. Para ello, un sensor es alimentado por el lado primario con una señal de entrada oscilante y por el lado secundario es detectada y amplificada la señal de salida del sensor. La preparación y el tratamiento de señal por el lado secundario se produce en este caso de forma digital. El sensor comprende una disposición de bobinas compuesta por una bobina de entrada y dos bobinas de salida y un núcleo, cuya posición es detectable.

La invención tiene como base la tarea de mejorar un procedimiento y un dispositivo de sensor para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica de tal modo que pueda conseguirse una sensibilidad aumentada o respectivamente una distancia de conmutación aumentada con una estructura compacta.

Esta tarea es resuelta mediante un procedimiento con las características... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica en función de al menos una de las magnitudes a medir que comprenden el camino o la posición en el espacio o propiedades de material de una pieza de ensayo (O) a detectar empleando al menos dos bobinas de excitación (12, 13) que son atravesadas una tras otra al compás de un circuito de temporización (11) por una corriente eléctrica, que induce en al menos una bobina de sensor una tensión eléctrica dependiente de la al menos una magnitud a medir, cuya tensión es dividida al compás del circuito de temporización (11) en señales de tensión eléctrica (S13) asociadas a las bobinas de excitación (12, 13), en que las señales de tensión eléctrica así obtenidas son evaluadas para la obtención de una señal de medida,

en que al menos dos bobinas de sensor (14, 15) son asociadas a las al menos dos bobinas de excitación (12, 13), en que o bien las bobinas de sensor (14, 15) o bien las bobinas de excitación (12, 13) se hacen funcionar o están conectadas en el mismo sentido, mientras que las respectivamente otras bobinas, es decir las bobinas de excitación (12, 13) o las bobinas de sensor (14, 15) son hechas funcionar o están conectadas entre sí en sentido opuesto, en que las señales de tensión eléctrica, asociadas a las bobinas de excitación, de las bobinas de sensor son captadas en intervalos de tiempo determinados o determinables de la señal de temporización de cara a la obtención de la señal de medida, y

en que las bobinas de excitación (12, 13) son hechas funcionar de tal modo que los respectivos efectos de las bobinas de excitación sobre las bobinas de sensor (14, 15) se anulan en una salida de un amplificador dispuesto tras las bobinas de sensor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las bobinas de excitación (12, 13) y las bobinas de sensor (14, 15) dispuestas respectivamente sobre un eje geométrico son dispuestas paralelamente entre sí en el espacio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las bobinas de sensor (14, 15) están conectadas en el mismo sentido y las bobinas de excitación (12, 13) en sentido opuesto entre sí.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las bobinas de sensor (14, 15) están conectadas conjuntamente de tal modo que un campo magnético ajeno que actúa sobre las al menos dos bobinas de sensor no genera ninguna tensión eléctrica en la salida (23c) del amplificador (23).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número de bobinas de excitación (12, 13) corresponde al número de bobinas de sensor (14, 15).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por

- la comparación acompasada de las señales de tensión eléctrica asociadas a las bobinas de excitación (12, 13) para la determinación de un valor de regulación (94) en la salida (16c) de un comparador (16),

- el empleo del valor de regulación para la regulación de una amplitud de la potencia suministrada a las bobinas de excitación (12, 13), de modo que unas amplitudes de las señales de tensión eléctrica en las entradas (16a, 16b) del comparador son esencialmente igual de grandes.

7. Dispositivo de sensor para la generación inductiva de una señal de medida eléctrica, en función de una magnitud a medir para la determinación de al menos una de las magnitudes que comprenden el camino o la posición en el espacio o propiedades de material de una pieza de ensayo (O) a detectar, con

- al menos dos bobinas de excitación (12, 13),

- un circuito de temporización (11) para la activación, que se produce consecutivamente al compás del circuito de temporización, de las bobinas de excitación (12, 13) con una corriente eléctrica,

- al menos dos bobinas de sensor, que están asociadas a las bobinas de excitación (12, 13) y en las cuales es Inducida, por la corriente eléctrica que fluye a través de la bobina de excitación (12, 13), al compás del circuito de temporización (11) una tensión eléctrica dependiente de la al menos una magnitud a medir,

- un componente electrónico para la división de la tensión eléctrica Inducida, al compás del circuito de temporización, en señales de tensión eléctrica asociadas a las bobinas de excitación (12, 13),

- un dispositivo de captación para la captación de las señales de tensión eléctrica, asociadas a las bobinas de excitación, de las bobinas de sensor de cara a la obtención de la señal de medida en Intervalos de tiempo determinados o determinables de la señal de temporización,

- en que las bobinas de excitación (12, 13) están dispuestas de tal modo que los efectos de las respectivas bobinas de excitación sobre las bobinas de sensor (14, 15) se anulan en la salida (23c) de un amplificador (23) dispuesto tras las bobinas de sensor.

8. Dispositivo de sensor según la reivindicación 7, caracterizado porque las bobinas de excitación (12, 13) y las bobinas de sensor (14, 15) dispuestas respectivamente sobre un eje geométrico están dispuestas paralelamente entre sí en el espacio.

9. Dispositivo de sensor según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque las bobinas de sensor (14, 15) están 5 conectadas en el mismo sentido y las bobinas de excitación (12, 13) en sentido opuesto entre sí.

10. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones precedentes 7 a 9, caracterizado porque las bobinas de sensor (14, 15) están dispuestas de tal modo que un campo magnético ajeno que actúa sobre las al menos dos bobinas de sensor no genera ninguna tensión eléctrica en la salida (23c) del amplificador (23).

11. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones precedentes 7 a 10, caracterizado porque un número de 10 bobinas de excitación (12, 13) corresponde a un número de bobinas de sensor (14, 15).

12. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones precedentes 7 a 11, caracterizado porque está previsto un comparador (16) para la comparación de las señales de tensión eléctrica asociadas a las bobinas de excitación (12, 13) para la determinación de un valor de regulación, y porque está previsto un regulador de amplitud (18), en el que el valor de regulación para la regulación de una amplitud de la intensidad de corriente eléctrica suministrada a

15 las bobinas de excitación está regulado de tal modo que unas amplitudes de las señales de tensión eléctrica en las entradas (16a, 16b) del comparador (16) son esencialmente igual de grandes.