DE202005016333U1 - Hall-effect sensor for determination of motor vehicle seat position, has actuator including actuating surfaces that are moved in direction of track and are guided over sensor coils whose change in inductance corresponds to actuator position - Google Patents

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Abstract

The sensor has sensor coils provided on a printed circuit board (3), and an actuator (7) is provided at a distance from a track from the coils. The actuator has actuating surfaces (9, 9`) that are moved in the direction of the track and are guided over the coils. An electrical evaluation circuit determines the change in inductance of the coils corresponding to a track position of the actuator and transmits a seat position signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive Sensoreinheit, die insbesondere für die Positionserkennung eines Fahrzeugsitzes oder für eine Kulissenschaltung eines automatischen Getriebes (Wählhebelmodul) geeignet ist. Das Anwendungsgebiet der Erfindung umfasst auch eine Wegmessung an Federelementen eines Fahrwerks.The The invention relates to an inductive sensor unit, in particular for the Position detection of a vehicle seat or for a gate circuit of a automatic transmission (selector lever module) suitable is. The field of application of the invention also includes a Distance measurement on spring elements of a chassis.

Die Erfindung ist eingebettet in die Entwicklung fehlertoleranter, sicherer-Steuerungssysteme in Fahrzeugen, bei denen elektronische Kabel die herkömmlichen hydraulischen und mechanischen Verbindungen ersetzen (X-By-Wire). Die Erfindung eignet sich besonders für Aufgaben der Wegmessung, bei denen Distanzen von mehr als 30 mm zu bestimmen sind.The Invention is embedded in the development of fault-tolerant, safer control systems in vehicles where electronic cables are the conventional ones replace hydraulic and mechanical connections (X-By-Wire). The invention is particularly suitable for Tasks of displacement measurement, where distances of more than 30 mm to be determined.

Das beschriebene Sensorsystem kann auch für Winkelmessungen verwendet werden, um ein Kreissegment oder eine komplette Umdrehung zu detektieren. Anwendungen hierfür sind im Automobilbereich beispielsweise die Messung der Sitzlehnenposition oder die Messung der Stellung eines Fußpedals.The described sensor system can also be used for angle measurements to detect a circular segment or a complete revolution. Applications for this are in the automotive sector, for example, the measurement of the seat back position or measuring the position of a foot pedal.

Die induktive Sensoreinheit weist eine Mehrzahl von Sensorspulen auf, die planar auf einer Leiterplatte aufgebracht sind. Diese Sensorspulen arbeiten mit einem leitfähigen Betätigungselement zusammen, das beabstandet auf einer vorgegebenen Bahn über die Sensorspulen hinweggeführt wird. Das leitfähige Betätigungselement löst aufgrund von Wirbelstromeffekten Induktivitätsänderungen in den Sensorspulen aus. Die Induktivität einer Sensorspule wird durch die Wirbelströme umso stärker vermindert, je benachbarter das Betätigungselement an der Sensorspule liegt. Zu der induktiven Sensoreinheit gehört auch eine elektrische Auswerteschaltung, die diese Induktivitätsänderungen der Sensorspulen entsprechend der Bahnposition und entsprechend dem Abstand des Betätigungselements von der Sensorspule erfasst und in elektrische Signale ummünzt. Die elektrischen Signale sind insbesondere Sitzpositionssignale oder Gangschaltsignale oder Fahrwerkfedersignale.The inductive sensor unit has a plurality of sensor coils, which are applied planar on a printed circuit board. These sensor coils work with a conductive actuator together, spaced on a predetermined path across the Leaded away sensor coils becomes. The conductive actuator triggers due eddy current effects inductance changes in the sensor coils out. The inductance a sensor coil is all the more reduced by the eddy currents, the more adjacent the actuator is located on the sensor coil. Also part of the inductive sensor unit an electrical evaluation circuit that these inductance changes the sensor coils according to the track position and accordingly the distance of the actuating element detected by the sensor coil and converted into electrical signals. The electrical signals are in particular seating position signals or Gear shift signals or suspension spring signals.

Eine derartige Sensoreinheit, von der die Erfindung im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist aus der Offenlegungsschrift WO 2004/027994 A1 bekannt.A Such sensor unit, of which the invention in the preamble of Claim 1, is known from the publication WO 2004/027994 A1 known.

Aus diesem Stand der Technik ist es ferner bekannt, dass die Wegmesssignale abstandsabhängig sind, d.h. wenn das Betätigungselement auf einer durch mechanische Toleranzen relativ zur Leiterplattenebene gekrümmten Bahn geführt wird oder wenn die Leiterplatte nicht eben ist, dann gehen Abstandsänderungen in die Messsignale ein. Die Leiterplatte kann in vorgegebener Weise gekrümmt sein oder es kann eine große, ebene Leiterplatte unbeabsichtigte Krümmungen aufweisen. Im Stand der Technik wird die Abstandsabhängigkeit durch eine Normierung und Kalibrierung in der elektronischen Auswerteschaltung ausgeglichen.Out In this state of the art, it is further known that the distance measuring signals distance-dependent are, i. when the actuator on one by mechanical tolerances relative to the circuit board level curved Track led or if the circuit board is not flat, then changes in distance will occur into the measuring signals. The circuit board can in a predetermined manner bent or it can be a big, planar circuit board have unintentional curvatures. In the state the technique becomes the distance dependence by standardization and calibration in the electronic evaluation circuit balanced.

Ferner ist im Stand der Technik die Positionserfassung des elektrischen Betätigungselements längs der Bahn, die über die Mehrzahl der Sensorspulen führt, so realisiert, dass die Induktivitätsänderungen jeweils benachbarter Sensorspulen miteinander verglichen werden. Diese Auswertung erlaubt lediglich eine Positionsauflösung gemäß dem Raster der benachbarten Sensorspulen.Further In the prior art, the position detection of the electrical Actuator along the Train that over the majority of the sensor coils leads, realized so that the inductance changes each adjacent Sensor coils are compared. This evaluation allows only a position resolution according to the grid of adjacent sensor coils.

Aus dem Stand der Technik gemäß der deutschen Patentschrift DE 103 19 720 B3 ist eine Kulissenschalteinheit zur Erzeugung von Gangschaltsignalen für ein Automatik-Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei dieser Kulissenschalteinheit ist eine Schaltwelle mit einem Wählhebel in einem Schaltbock gelagert. Der Wählhebel kann in einer ersten Ebene S, aber auch senkrecht dazu in einer zweiten Ebene T verschwenkt werden. Hierzu ist er gelenkig mit der Schaltwelle verbunden. Die Bewegung des Wählhebels entspricht häufig den Stellungen P, R, N und D für die Park-, Rückwärts-, Neutral- und Fahrstellung des Wählhebels. Der Wählhebel verschwenkt einen Rotor mit einem Schaltfinger, der in einem Modulgehäuse untergebracht ist. Der Schaltfinger schwenkt über eine Leiterplatte mit einer induktiven Sensoreinheit und stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem der Schaltfinger das noch zu beschreibende Betätigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung tragen kann. Andere räumliche Zuordnungen und andere Bahnen des leitfähigen Betätigungselements relativ zu der Leiterplatte sind ebenfalls möglich.From the prior art according to the German patent DE 103 19 720 B3 is a link switching unit for generating gearshift signals for an automatic transmission of a motor vehicle known. In this gate switching unit, a shift shaft is mounted with a selector lever in a switch block. The selector lever can be pivoted in a first plane S, but also perpendicular thereto in a second plane T. For this purpose, it is hinged to the switching shaft. The movement of the selector lever often corresponds to the positions P, R, N and D for the park, reverse, neutral and driving position of the selector lever. The selector lever pivots a rotor with a shift finger housed in a module housing. The shift finger pivots over a printed circuit board with an inductive sensor unit and represents an embodiment in which the shift finger can carry the still to be described actuator according to the present invention. Other spatial associations and other paths of the conductive actuator relative to the circuit board are also possible.

Aus der Offenlegungsschrift US 2003/0169033 A1 ist ferner ein Sensorfeld zur berührungsfreien Positionsmessung bekannt. Dieses Sensorfeld wird zur Bestimmung der Wegposition eines Fahrzeugssitzes genutzt. Jedes Sensorelement erzeugt ein Ausgangssignal, das mit einer Position aus der Menge der möglichen Sitzpositionen korreliert. Für die Sensoren wird der Hall-Effekt genutzt. Zur Steuerung der Hall-Sensoren ist entweder ein Magnet vorgesehen, der an den Sensoren vorbeigeführt wird, oder es ist ein magnetisches Abschirmelement vorgesehen, das durch ein die Sensoren beaufschlagendes Magnetfeld geführt wird. Auch hier erlaubt die Signalauswertung nur eine beschränkte Positionsauflösung gemäß dem Raster der benachbarten Sensoren. Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung im Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 17 aus.Out Laid-open publication US 2003/0169033 A1 is also a sensor field for non-contact Position measurement known. This sensor field is for determination used the Wegposition a vehicle seat. Each sensor element produces an output signal that coincides with a position from the set the possible Seat positions correlated. For the sensors use the Hall effect. For controlling the Hall sensors either a magnet is provided, which is guided past the sensors, or a magnetic shielding member is provided by a magnetic field acting on the sensors is guided. Also allowed here the signal evaluation only a limited position resolution according to the grid the neighboring sensors. From this state of the art goes the Invention in the preamble of the independent claim 17.

Die eingangs genannten fehlertoleranten, sicheren Steuerelektroniksysteme in Fahrzeugen verlangen grundsätzlich eine erhöhte Redundanz. Einige Komponenten müssen doppelt ausgelegt werden, um Fehlfunktionen mit Sicherheit zu vermeiden. So ist es beispielsweise aus dem induktiv arbeitenden Wählhebelmodul gemäß der WO 2004/027994 A1 bekannt, pro Schaltposition zwei Sensoreinheiten vorzusehen, d.h. die Leiterplatte ist zusätzlich mit Sicherheitssensoreinheiten und einem zweiten Betätigungselement bestückt. In ähnlicher Weise ist ein mit Hall-Sensoren arbeitendes Wählhebelmodul bekannt, das mit einer größeren Zahl von Hall-Sensoren so bestückt ist, dass jede Position von der Sensorik doppelt detektiert wird. Da die Sensoren einen erheblichen Teil der Systemkosten darstellen, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Redundanzanforderungen, welche diese Sensoreinheit vor dem Ausfall eines Sensorelements schützen, möglichst kostengünstig zu erfüllen.The fault tolerant mentioned above, si Chere control electronic systems in vehicles require in principle an increased redundancy. Some components must be duplicated to avoid malfunction with certainty. For example, it is known from the inductively operating selector lever module according to WO 2004/027994 A1 to provide two sensor units per switching position, ie the printed circuit board is additionally equipped with safety sensor units and a second actuating element. Similarly, a lever module operating with Hall sensors is known, which is equipped with a larger number of Hall sensors so that each position is detected twice by the sensor. Since the sensors represent a considerable part of the system costs, the object of the invention is to meet the redundancy requirements which protect this sensor unit against the failure of a sensor element as cost-effectively as possible.

Die Lösung gelingt nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 17 dadurch, dass das (leitfähige oder permanentmagnetische) Betätigungselement zwei oder mehr Grundflächen trägt, die in Richtung der Bewegungsbahn versetzt über die Sensoren (d.h. über die Sensorspulen oder Hall-Sensoren) geführt werden.The solution succeeds according to the independent claims 1 and 17 in that the (conductive or permanent magnetic) actuator two or more base areas wearing, offset in the direction of the trajectory via the sensors (i.e. Sensor coils or Hall sensors).

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, die notwendige Redundanz bei dem Betätigungselement vorzusehen anstatt bei den Sensoren. Das wird nachfolgend hauptsächlich am Beispiel eines Betätigungselements mit leitfähigen Bedämpfungsflächen für Sensorspulen beschrieben.The Principle of the invention is to provide the necessary redundancy to provide the actuator instead of the sensors. This will be explained below mainly on Example of an actuating element with conductive Bedding surfaces for sensor coils described.

Dadurch, dass zwei oder mehr Bedämpfungsflächen in Bahnrichtung versetzt sind, kann selbst bei Ausfall einer Sensorspule die Position des mit mehr als einer Bedämpfungsfläche ausgestatteten Betätigungselements hinreichend genau ermittelt werden.Thereby, that two or more damping surfaces in Rail direction are offset, even in case of failure of a sensor coil the position of the actuator provided with more than one cushioning surface be determined with sufficient accuracy.

Zweckmäßige Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Bevorzugt weist das Betätigungselement zwei oder drei versetzte Grundflächen auf, die kontaktlos über die Leiterplatte geführt werden. Je nach dem zur Verfügung stehenden Bauraum können die Grundflächen entweder auf einer Seite über die Leiterplatte gleiten oder sie können die Leiterplatte gabelförmig übergreifen. Die erste Möglichkeit führt zu einer geringeren Bauhöhe, während die zweite Möglichkeit den Einfluss des Abstandes zwischen der jeweiligen Grundfläche und der Leiterplatte verringert.Appropriate further education go from the subclaims out. Preferably, the actuating element two or three staggered bases on, the contactless over led the circuit board become. Depending on the available standing space can the bases either on one side over slide the circuit board or they can fork-shaped over the circuit board. The first possibility leads to a lower height, while the second possibility the influence of the distance between the respective base area and the printed circuit board is reduced.

Die Erfindung macht u.a. davon Gebrauch, dass durch eine Verdoppelung des (in der Regel rautenförmigen) Bedämpfungselements die Abstandsabhängigkeit der Messsignale verringert wird, wenn (i) eine einseitig planare Sensorspule gabelförmig durch das Betätigungselement überstrichen wird oder (ii) ein doppelseitig planares Spulenpaar gabelförmig überstrichen und in der Auswerteschaltung die Induktivitäten der gegenüberliegenden Sensorspulen seriell aneinander gereiht bzw. rechnerisch addiert werden. Durch diese Maßnahme wird die Normierung der Messsignale erleichtert und damit auch die Ortsauflösung zwischen benachbarten Sensorspulen präzisiert. Aufgrund dieser Maßnahme kann in der Auswerteschaltung sicherer entschieden werden, ob das leitfähige Betätigungselement eher die eine Sensorspule oder eher die andere Sensorspule überdeckt.The Invention makes u.a. of it use that by a doubling of the (usually diamond-shaped) damping element the distance dependence the measuring signals is reduced if (i) a one-sided planar Sensor coil forked through the actuator swept over or (ii) a double-sided planar coil pair is forked over and in the evaluation circuit, the inductances of the opposite Sensor coils are serially connected to each other or computationally added. By this measure the standardization of the measuring signals is facilitated and thus also the spatial resolution between specified adjacent sensor coils. Because of this measure can be made more secure in the evaluation circuit, whether the conductive actuator rather one sensor coil or rather the other sensor coil covers.

Zur Erfindung gehört auch, dass die Induktivitäten aller Sensorspulen – seriell im Zeitmultiplex oder auch parallel festgestellt – erfasst und mittels eines Algorithmus in eine aktuelle Bahnposition des Messelements (Betätigungselements) umgesetzt werden. Der Algorithmus kann beispielsweise den örtlichen Schwerpunkt aller Induktivitätsänderungen ermitteln oder er kann in einer anderen Variante eine quadratische Interpolation längs der Spulenreihung berechnen. Bei beiden Varianten spiegelt das Maximum der Signalverteilung die Bahnposition des Betätigungselements genauer als im Stand der Technik wieder. Beispielsweise können mit 15 Spulen 300 Positionen eines Fahrzeugsitzes aufgelöst werden. Gleichzeitig wird durch solche Auswerte-Algorithmen auch die Abstandsabhängigkeit des erzeugten Positionssignals verringert, weil die unterschiedlichen, jeweils abstandsabhängigen Messwerte längs der Bahn durch die Verrechnung in ihrer Abstandsabhängigkeit weniger ins Gewicht fallen.to Invention belongs also that the inductors all sensor coils - serial in time multiplex or also detected in parallel - detected and by means of an algorithm in a current track position of the measuring element (Operation member) be implemented. The algorithm can be local, for example Determine the focus of all inductance changes or he can in another variant a quadratic interpolation along the Calculate coil order. Both variants reflect the maximum the signal distribution the track position of the actuator more accurate than in the prior art again. For example, with 15 coils, 300 positions of a vehicle seat dissolved become. At the same time by such evaluation algorithms also the distance dependence of the generated position signal, because the different, each distance-dependent Measurements longitudinal the train by the offset in their distance dependence less important.

Die Auswerte-Algorithmen tragen auch dazu bei, den Ausfall einer Sensorspule zu kompensieren. Wenn an einer bestimmten Bahnposition eine Sensorspule (oder ein in Serie geschaltetes Spulenpaar) ausfällt, so kann das fehlende Signal durch Interpolation ersetzt werden. Denn die benachbarten Signale sind durch die versetzten Bedämpfungsflächen verlässlicher geworden.The Evaluation algorithms also contribute to the failure of a sensor coil to compensate. If at a certain track position a sensor coil (or a series-connected coil pair) fails, so can the missing signal be replaced by interpolation. Because the neighboring signals are more reliable due to the offset bedding surfaces become.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren erläutert. Es zeigt:embodiments The invention will be explained with reference to figures. It shows:

1 eine Seitenansicht einer Leiterplatte mit einer Mehrzahl von Sensorspulen sowie eine Aufsicht auf ein gabelförmiges Betätigungselement; 1 a side view of a printed circuit board with a plurality of sensor coils and a plan view of a fork-shaped actuator;

2 eine perspektivische Darstellung der Leiterplatte, der Sensorspulen und des Betätigungselements gemäß 1; 2 a perspective view of the circuit board, the sensor coils and the actuating element according to 1 ;

3 eine grafische Darstellung eines normierten Dämpfungswertes eines von einer einzelnen Spule erzeugten Sensorsignals in Abhängigkeit von dem Überdeckungsgrad, mit dem die Sensorspule vom Betätigungselement überdeckt wird; 3 a graphical representation of a normalized attenuation value of a sensor signal generated by a single coil in dependence on the degree of coverage with which the sensor coil is covered by the actuator;

4 eine grafische Darstellung des normierten Dämpfungswertes des Sensorsignals von 3 in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Sensorspule und dem Betätigungselement; 4 a graphical representation of the normalized attenuation value of the sensor signal of 3 depending on the distance between the sensor coil and the actuator;

5 ein Hardware-Konzept zur Messung des induktiven Widerstands (Reaktanzmessung) von beispielsweise vier benachbarten Sensorspulen; 5 a hardware concept for measuring the inductive resistance (reactance measurement) of, for example, four adjacent sensor coils;

6 eine perspektivische Darstellung eines Schaltungsträgers (insbesondere einer Leiterplatte) und der Aufbau einer doppelseitig planar aufgebrachten und in Serie geschalteten Spule; 6 a perspective view of a circuit substrate (in particular a printed circuit board) and the structure of a double-sided planar applied and connected in series coil;

7 in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer induktiven Sensoreinheit mit beispielsweise 15 doppelseitigen Spulen und einem gabelförmigen Doppelbetätiger; 7 a perspective view of the structure of an inductive sensor unit with, for example, 15 double-sided coil and a fork-shaped double actuator;

8 eine grafische Darstellung der Spannungssignalwerte der 15 Spulen gemäß 7 in Abhängigkeit vom Index der 15 Spulen beziehungsweise in Abhängigkeit von der Wegstrecke des Betätigungselements längs der 15 Spulen; 8th a graphical representation of the voltage signal values of the 15 coils according to 7 as a function of the index of the 15 coils or as a function of the travel of the actuating element along the 15 coils;

9 eine grafische Darstellung, in der die in 8 dargestellten Spannungswerte durch eine Null-Normierung umgerechnet sind in Werte, die sich für die Anwendung einer Schwerpunktformel eignen; 9 a graphical representation in which the in 8th voltage values converted by zero normalization into values suitable for the application of a centroid formula;

10 alternativ zu der Schwerpunktsberechnung gemäß 9 eine quadratische Interpolation der normierten Signale mit Hilfe einer Parabel; 10 alternatively to the center of gravity calculation according to 9 a quadratic interpolation of the normalized signals by means of a parabola;

11a eine induktive Sensoreinheit gemäß der Erfindung, bei der die Sensorinduktivitäten auf einer Plattenseite angebracht sind; 11a an inductive sensor unit according to the invention, wherein the sensor inductances are mounted on a plate side;

11b eine induktive Sensoreinheit gemäß der Erfindung, bei der zwei planare Sensorinduktivitäten auf gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte untergebracht und in Serie geschaltet sind; 11b an inductive sensor unit according to the invention, in which two planar sensor inductances are accommodated on opposite sides of a printed circuit board and connected in series;

11c eine induktive Sensoreinheit gemäß der Erfindung, bei der gegenüberliegende Sensorspulen bezüglich ihrer Induktivität getrennt ausgewertet werden; 11c an inductive sensor unit according to the invention, in which opposing sensor coils are evaluated separately with respect to their inductance;

12 die Aufsicht einer Ausführungsform der induktiven Sensoreinheit, bei der zwei Bedämpfungsflächen des Betätigungselements in Bahnrichtung versetzt angeordnet sind; 12 the top view of an embodiment of the inductive sensor unit, in which two Bedämpfungsflächen of the actuating element are arranged offset in the web direction;

13 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach 12; 13 a side view of the embodiment according to 12 ;

14 ein Betätigungselement ähnlich 12 mit einer dritten, versetzten Bedämpfungsfläche; und 14 an actuator similar 12 with a third offset cushioning surface; and

15 eine Aufsicht einer weiteren Form der induktiven Sensoreinheit, bei der drei versetzte Bedämpfungsflächen kreisbogenförmig auf einer Seite über eine bogenförmige Sensoranordnung geführt werden. 15 a plan view of another form of inductive sensor unit, are guided in the three offset Bedämpfungsflächen circular arc on one side of a curved sensor array.

Die Erfindung geht konstruktiv von einer Sensoranordnung aus, wie sie in dem älteren Gebrauchsmuster 20 2004 019 489.9 beschrieben ist. Zum besseren Verständnis des Umfelds der vorliegenden Erfindung wird entsprechend Bezug genommen auf

  • – die Spulenanordnungen gemäß den 1, 2, 6, 7, 11a, 11b und 11c;
  • – die Dämpfungskurven gemäß den 3, 4, 8, 9 und 10; und
  • – die Auswerteschaltung gemäß 5.
The invention is structurally based on a sensor arrangement, as described in the earlier utility model 20 2004 019 489.9. For a better understanding of the environment of the present invention, reference will accordingly be made to
  • - The coil assemblies according to the 1 . 2 . 6 . 7 . 11a . 11b and 11c ;
  • - The damping curves according to 3 . 4 . 8th . 9 and 10 ; and
  • - The evaluation circuit according to 5 ,

Diese Komponenten der Sensoranordnung können in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gleichermaßen verwendet werden. Weiterentwickelt wird der in den 1, 2 und 7 dargestellte Doppelbetätiger, der entsprechend den Beispielen in den 12 bis 15 in Bahnrichtung verlängert ist.These components of the sensor arrangement can equally be used in the embodiments of the present invention. Is further developed in the 1 . 2 and 7 illustrated double actuator, according to the examples in the 12 to 15 is extended in the web direction.

Während die Redundanz des Doppelbetätigers gemäß den 1, 2 und 7 einer Erhöhung der Messgenauigkeit in Abstandsrichtung zu Gute kommt, sorgt der Mehrfachbetätiger gemäß 15 für eine größere Funktionssicherheit in Bahnrichtung. Der Übergang zwischen den Effekten ist jedoch fließend, d.h. bei den gabelförmigen und versetzten Mehrfachbetätigern gemäß 12 und 14 wird die Redundanz für beide Effekte genutzt.While the redundancy of the double operator according to the 1 . 2 and 7 an increase in the measurement accuracy in the distance direction to good, the multi-actuator ensures according to 15 for greater functional reliability in the web direction. The transition between the effects, however, is fluent, ie in the forked and offset multiple actuators according to 12 and 14 the redundancy is used for both effects.

In 1 ist die Ansicht einer induktiven Sensoreinheit 1 dargestellt. Sie dient der genauen Positionsbestimmung bei induktiven Sensoren Li. Ein induktiver Sensor L ist eine Spule, die aus mehreren Windungen einer Leiterbahn auf einer Leiterplatte 3 besteht. Zur Erhöhung der Induktivität kann eine Leiterplatte 3 mit mehreren Schichten verwendet werden. Die Induktivität wird mit einer passenden elektronischen Schaltung wie beispielsweise in 5 dargestellt gemessen. Ein Mikrokontroller 5 wertet die gemessenen Spannungen aus und berechnet daraus eine Weginformation. Legt man ein leitfähiges Betätigungselement 7, insbesondere eine Metallplatte, auf den Sensor L, so wird eine niedrigere Spannung ausgegeben als für den Fall, in dem sich keine Metallplatte 7 in der Nähe befindet. Die Spannungen können so normiert werden, dass die hohe Spannung einem Dämpfungswert von 0% und die niedrige Spannung einem Dämpfungswert von 100% entspricht (vgl. 3).In 1 is the view of an inductive sensor unit 1 shown. It is used for precise position determination in inductive sensors Li. An inductive sensor L is a coil that consists of several turns of a conductor on a printed circuit board 3 consists. To increase the inductance, a circuit board 3 be used with multiple layers. The inductance is matched with a suitable electronic circuit such as in 5 shown measured. A microcontroller 5 evaluates the measured voltages and calculates a path information. If you put a conductive actuator 7 , In particular, a metal plate, on the sensor L, so a lower voltage is output than in the case in which there is no metal plate 7 located near. The voltages can be normalized such that the high voltage corresponds to an attenuation value of 0% and the low voltage corresponds to an attenuation value of 100% (cf. 3 ).

Fährt man ein einzelnes Betätigungselement 7 über die Sensoren Li und zeichnet die Dämpfungswerte über dem Weg auf, so erhält man die in 3 dargestellte Kurvenform. Es kann somit in einem gewissen Bereich jedem Dämpfungswert gemäß 3 ein Wegpunkt zugeordnet werden.If you drive a single actuator 7 via the sensors Li and records the damping values above the path, you get the in 3 illustrated waveform. It can thus according to any attenuation value in a certain range 3 be assigned a waypoint.

Die Kurvenform gilt aber nur, wenn der Abstand a des Betätigers 7 zum Sensor Li konstant ist. Verändert man den Abstand an einer bestimmten Position, so ändert sich der Dämpfungswert gemäß 4. Vergrößert man den Abstand a beispielsweise von 0 mm auf 0,1 mm, so ändert sich die normierte Dämpfung von 100% auf 91 %.However, the waveform applies only if the distance a of the actuator 7 to the sensor Li is constant. If you change the distance at a certain position, the attenuation value changes accordingly 4 , Increasing the distance a, for example, from 0 mm to 0.1 mm, the normalized damping changes from 100% to 91%.

Lässt man eine Abstandsänderung zu, die in der Praxis wegen mechanischer Toleranzen immer auftritt, so ist eine eindeutige Zuordnung zwischen Sensorsignal und Weg erschwert. Um diesen Effekt zu eliminieren oder erheblich zu verkleinern, wird ein gabelförmiger Betätiger gemäß 1 und 2 verwendet. In 1 und 2 ist auch dargestellt, dass die Leiterplatte 3 beidseitig mit Sensoren Li und Li' beschichtet ist. Das Prinzip des gabelförmigen Betätigungselements 7 funktioniert jedoch auch mit einer einseitig beschichteten Leiterplatte 3 (vgl. 11a im Unterschied zu den 11b und 11c).Allowing for a change in distance, which always occurs in practice because of mechanical tolerances, so a clear assignment between the sensor signal and path is difficult. To eliminate or significantly reduce this effect, a bifurcated actuator according to 1 and 2 used. In 1 and 2 is also shown that the circuit board 3 coated on both sides with sensors Li and Li '. The principle of the forked actuator 7 However, it also works with a single-sided printed circuit board 3 (see. 11a unlike the 11b and 11c ).

Wenn beispielsweise in 1 die Abstände a der beiden Flächen 9 und 9' des gabelförmigen Betätigers 7 von den beiden Leiterplattenseiten einen Betrag von 0,1 mm haben, so zeigen beide Sensoren Li und Li' eine Dämpfung von 91 %, bei Addition von 182%. Nähert sich nun der Betätiger 7 der einen Leiterplattenseite auf 0 mm (100% Dämpfung), so entfernt er sich auf der anderen Seite auf 0,2 mm (82% Dämpfung). Durch Addieren der Sensorsignale wird die Abstandsänderung kompensiert. In beiden Fälle ergibt sich ein Signalwert von 182%.For example, if in 1 the distances a of the two surfaces 9 and 9 ' the fork-shaped actuator 7 of the two sides of the PCB have an amount of 0.1 mm, both sensors Li and Li 'show an attenuation of 91%, with addition of 182%. Now approaches the actuator 7 one pcb side to 0 mm (100% damping), it will be 0.2 mm (82% damping) on the other side. By adding the sensor signals, the change in distance is compensated. In both cases a signal value of 182% results.

Das Addieren der Signale kann im Mikrokontroller 5 erfolgen (vg. 11b). Die beiden Sensoren Li und Li' können aber auch in Reihe geschaltet sein, so dass nur ein Signal entsteht (vgl. 11b). Durch die Reihenschaltung gemäß 11b addieren sich die Induktivitäten, was den gleichen Effekt wie die Signaladdition hat.The adding of the signals can be done in the microcontroller 5 take place (vg. 11b ). However, the two sensors Li and Li 'can also be connected in series, so that only one signal is produced (cf. 11b ). By the series connection according to 11b the inductances add up, which has the same effect as the signal addition.

5 zeigt ein Ausführungskonzept für die erfindungsgemäße Sensoreinheit 1. Ein Sinusoszillator 11 erzeugt einen Wechselstrom mit konstanter Amplitude und konstanter Frequenz (z.B. f = 12 MHz). Dieser hochfrequente Wechselstrom wird bei 13 verstärkt und nacheinander (Multiplexer 17) in je eine der Sensorspulen L1, L2, L3, L4 eingespeist. In 5 sind beispielsweise vier Sensorspulen L1 – L4 gezeigt, während in 7, 8 und 9 beispielsweise 15 Sensorspulen L1 – L15 dargestellt sind. 5 shows an execution concept for the sensor unit according to the invention 1 , A sine wave oscillator 11 generates an alternating current with constant amplitude and constant frequency (eg f = 12 MHz). This high-frequency alternating current is amplified at 13 and successively (multiplexer 17 ) in each one of the sensor coils L1, L2, L3, L4 fed. In 5 For example, four sensor coils L1 - L4 are shown while in 7 . 8th and 9 For example, 15 sensor coils L1 - L15 are shown.

Die Zahl der Sensorspulen ergibt sich aus dem Messbereich, der geforderten Auflösung und der geforderten Ausfallsicherheit in Verbindung mit den Trennschärfen des Betätigungselements 7 und des Auswerte-Algorithmus.The number of sensor coils results from the measuring range, the required resolution and the required reliability in conjunction with the separation of the operating element 7 and the evaluation algorithm.

Bewegt man ein Betätigungselement 7, das aus gut leitfähigem Material wie z.B. Kupfer oder Messing besteht, über die Spulen L1 – L4, so verringert sich durch Wirbelstromverluste die Induktivität L der Spulen. Dadurch verringert sich der induktive Widerstand (die Reaktanz) der Spulen proportional. Befindet sich der Betätiger 7 mit seinem Mittelpunkt über einer Spulenmitte, so weist die Spule Li eine maximale Dämpfung auf. Der minimale induktive Widerstand hat einen minimalen Spannungsabfall (bei eingeprägtem Strom) zur Folge.If you move an actuator 7 , which consists of good conductive material such as copper or brass, on the coils L1 - L4, so reduced by eddy current losses, the inductance L of the coils. This reduces the inductance (reactance) of the coils proportionally. Is the actuator located? 7 with its center over a coil center, so the coil Li has a maximum attenuation. The minimum inductive resistance results in a minimal voltage drop (with impressed current).

Der Spannungsabfall an der Spulen L1 – L4 wird bei 15 gleichgerichtet und einem Mikrokontroller 5 zur Weiterverarbeitung zugeführt. Es kann in bekannter Weise auch mit eingeprägter Spannung oder mit Verstimmung von Resonanzkreisen gearbeitet werden.The voltage drop across coils L1-L4 is rectified at 15 and a microcontroller 5 fed for further processing. It can be worked in a known manner with impressed voltage or detuning of resonant circuits.

Ein Beispiel für den Aufbau einer Sensorspule L ist in 6 dargestellt. Die gewählten Parameter sind keine festen Größen und dienen rein der Veranschaulichung. Die Spulen L und L' befinden sich auf einem Schaltungsträger (z.B. einer Leiterplatte 3 oder einem gleichwertigen Schaltungsträger) und sind doppelseitig planar angeordnet. Sie sind elektrisch miteinander verbunden (vgl. 11b) und besitzen einen schneckenförmigen Wicklungssinn. Durch diese Anordnung erhöht sich die Windungszahl, was eine höhere Induktivität zur Folge hat.An example of the structure of a sensor coil L is shown in FIG 6 shown. The selected parameters are not fixed quantities and are for illustrative purposes only. The coils L and L 'are located on a circuit carrier (eg a circuit board 3 or an equivalent circuit carrier) and are arranged double-sided planar. They are electrically connected with each other (cf. 11b ) and have a helical winding sense. By this arrangement, the number of turns increases, which has a higher inductance result.

Aus diesen Elementen kann eine induktive Sensoreinheit 1 gemäß 7 gebaut werden. In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich 15 Spulen L1 – L15 auf dem Schaltungsträger 3. Die geometrischen Abmessungen der Spulen hängen von der gewünschten Induktivität und vom Material ab. Bei einer 25 mm × 10 mm großen rechteckigen Spule L mit 40 Windungen erhält man eine Induktivität von ungefähr 14 μH. Die Spulen Li sind nebeneinander angeordnet und besitzen einen Abstand von 25 mm. Bedämpft werden die Spulen von einem rautenförmigen Doppelbetätiger 7 gemäß 7 (vgl. auch 2).From these elements, an inductive sensor unit 1 according to 7 be built. In this embodiment, there are 15 coils L1 - L15 on the circuit carrier 3 , The geometric dimensions of the coils depend on the desired inductance and on the material. In a 25 mm × 10 mm rectangular coil L with 40 turns, an inductance of approximately 14 μH is obtained. The coils Li are arranged side by side and have a distance of 25 mm. The coils are dampened by a diamond-shaped double actuator 7 according to 7 (see also 2 ).

Ist ein Sensor Li nicht vom Betätiger 7 bedeckt, so beträgt die Dämpfung 0%; bei voll bedecktem Sensor Li beträgt sie 100% (vgl. 3). Die Dämpfung ist auch noch vom Abstand a des Betätigers 7 von den Sensorspulen Li abhängig; bei größerem Abstand a verringert sich die maximale Dämpfung, wie in 4 zu sehen ist.Is a sensor Li not from the actuator 7 covered, the attenuation is 0%; with fully covered sensor Li, it is 100% (cf. 3 ). The damping is also the distance a of the actuator 7 dependent on the sensor coils Li; at a greater distance a the maximum damping decreases, as in 4 you can see.

Durch den Doppelbetätiger 7 gemäß 7 wird eine Abstandsabweichung kompensiert und die Dämpfung wird bei geeigneter Auswertung konstant gehalten. Die Signalauswertung ist in den 8 und 9 dargestellt. Beispielhaft befindet sich der Betätiger 7 bei einer Wegmarke von 200 mm.Through the double actuator 7 according to 7 a distance deviation is compensated and the attenuation is kept constant with suitable evaluation. The signal evaluation is in the 8th and 9 shown. By way of example, the actuator is located 7 at a mark of 200 mm.

Der Mikrokontroller 5 misst zyklisch in festen Zeitabständen die Spannungen der Sensoren L1 – L15, die proportional zu ihren Induktivitäten sind. Diese Spannungen werden im Mikrokontroller 5 in Binärwerte umgewandelt und in einem Speicher mit Laufindex 0 – 14 gespeichert. In 8 sind die gemessenen Spannungen in Abhängigkeit vom Index 0 – 14 dargestellt.The microcontroller 5 cyclically measures, at fixed intervals, the voltages of the sensors L1 - L15, which are proportional to their inductances. These voltages are in the microcontroller 5 converted to binary values and stored in memory with run index 0-14. In 8th the measured voltages are shown as a function of the index 0 - 14.

Im nächsten Schritt wird eine Null-Normierung gemäß 9 vorgenommen. Dies geschieht, indem der Mikrokontroller 5 aus den Punkten gemäß 8 das Sensorsignal mit der höchsten Spannung (dem höchsten Binärwert) ermittelt. Im Beispiel ist das die Binärzahl 1024. Danach wird die höchste Spannung von jedem der 15 Sensorwerte subtrahiert. Das normierte Diagramm ist in 9 zu sehen.In the next step, a zero normalization according to 9 performed. This is done by the microcontroller 5 from the points according to 8th the sensor signal with the highest voltage (the highest binary value) is determined. In the example, this is the binary number 1024. Thereafter, the highest voltage is subtracted from each of the 15 sensor values. The normalized diagram is in 9 to see.

In der Praxis tritt bei der Signalerfassung der Spulen Li ein Rauschen auf. Die Spulen Li ohne Dämpfung besitzen keinen ganz konstanten Wert. Dieses Rauschen kann unterdrückt werden, indem man beispielsweise nur die drei kleinsten Spannungswerte berücksichtigt und mit dem Maximum dieser drei Spannungen die Null-Normierung gemäß 9 durchführt.In practice, noise occurs in the signal detection of the coils Li. The coils Li without damping do not have a very constant value. This noise can be suppressed, for example by taking into account only the three smallest voltage values and with the maximum of these three voltages according to the zero standardization 9 performs.

Eine andere Möglichkeit zur Positionserfassung ist ein Interpolieren mit einer quadratischen Funktion durch drei Punkte, wie es in 10 dargestellt ist.Another possibility for position detection is to interpolate with a quadratic function by three points, as in 10 is shown.

Hierzu wird nach der Null-Normierung der maximale Wert der Parabel gesucht. Im Beispiel hat das Maximum den Zahlenwert 768 und liegt bei der Indexspule 8. Als zweiter und dritter Punkt wird der Wert links und rechts vom Maximum benötigt, um die Interpolation durchzuführen. Im Beispiel hat die Spannung links vom Maximum den Zahlenwert 256 und liegt bei der Indexspule 7, während der Zahlenwert rechts vom Maximum mit 256 bei der Indexspule 9 liegt. Die Interpolation kann nach bekannten mathematischen Algorithmen erfolgen. Die drei Punkte im Diagramm gemäß 10 und die Interpolationsparabel zeigen, dass der Scheitelpunkt der Parabel die gesuchte Position des Betätigungselements 7 ist.For this, the maximum value of the parabola is searched for after the zero normalization. In the example, the maximum has the value 768 and is at the index coil 8th , As second and third point, the value left and right of the maximum is needed to perform the interpolation. In the example, the voltage to the left of the maximum has the value 256 and is located at the index coil 7 while the numerical value to the right of the maximum is 256 at the index coil 9 lies. The interpolation can be done according to known mathematical algorithms. The three points in the diagram according to 10 and the interpolation parabola show that the vertex of the parabola is the sought position of the actuator 7 is.

Anhand der 12 und 13 wird eine erfindungsgemässe Abwandlung des gabelförmigen Betätigungselements 7 erläutert, dessen zwei rautenförmige Bedämpfungsflächen 9, 9' hier in Richtung der Bewegungsbahn versetzt angeordnet sind. Wiederum gleitet das Betätigungselement 7 kontaktlos über die lineare Anordnung von Sensorspulen Li. Die Sensorspulen Li sind auf einer Leiterplatte 3 oder auf einem vergleichbaren Schaltungsträger aus Kunststoff aufgebracht. Die Spulensignale gelangen zu einer Auswerteelektronik 19, die auf der gleichen Leiterplatte 3 liegen kann. Die Auswerteelektronik 19 besteht aus Transistoren, Widerständen und Kondensatoren, die beispielsweise die Baugruppen 13, 15 und 17 gemäß 5 bilden. Über eine serielle Schnittstelle 21 werden die Sensorsignale an den AD-Wandler des Mikrokontrollers 5 (in 5 zu sehen) weitergeleitet. Diese Sensorsignale haben die Form analoger Gleichspannungen, können aber auch analog pulsweitenmoduliert sein.Based on 12 and 13 is an inventive modification of the fork-shaped actuating element 7 explains, whose two diamond-shaped Bedämpfungsflächen 9 . 9 ' are arranged offset in the direction of the trajectory. Again, the actuator slides 7 contactless via the linear arrangement of sensor coils Li. The sensor coils Li are on a printed circuit board 3 or applied to a comparable circuit carrier made of plastic. The coil signals arrive at a transmitter 19 on the same circuit board 3 can lie. The evaluation electronics 19 consists of transistors, resistors and capacitors, for example, the assemblies 13 . 15 and 17 according to 5 form. Via a serial interface 21 The sensor signals are sent to the AD converter of the microcontroller 5 (in 5 to see) forwarded. These sensor signals take the form of analog DC voltages, but can also be analog pulse width modulated.

Eine der Sensorspulen Li oder einzelne Bauelemente der Auswerteelektronik 19 können unter Umständen ausfallen. Für diesen Fall schafft die Erfindung Abhilfe. Die Bedämpfungsflächen 9 und 9' des Betätigungselements 7 liegen sich einerseits gegenüber, d.h. die Betätigungsfläche 9 wird auf der Oberseite der Leiterplatte 3 verschoben und die Betätigungsfläche 9' wird auf der Unterseite der Leiterplatte verschoben (wie 13 zeigt). Durch diese Anordnung in zwei Ebenen können die mechanischen Toleranzen, die zu Abstandsänderungen der Bedämpfungsflächen 9, 9' führen, ausgeglichen werden.One of the sensor coils Li or individual components of the transmitter 19 may fail under certain circumstances. In this case, the invention provides a remedy. The damping surfaces 9 and 9 ' of the actuating element 7 lie on the one hand opposite, ie the actuating surface 9 will be on top of the circuit board 3 moved and the actuating surface 9 ' is moved to the bottom of the circuit board (like 13 shows). By this arrangement in two levels, the mechanical tolerances, the distance changes of the Bedämpfungsflächen 9 . 9 ' lead, be compensated.

Andererseits zeigt 12 eine Versetzung der Bedämpfungsflächen 9, 9' in Bahnrichtung. Die Position des doppelt ausgeführten Betätigungselements 7 wird rechnerisch vermittelt. Weil jedes Sensorsignal analog gemessen wird, können auch Zwischenpositionen mit hoher Auflösung erfasst werden. Dadurch, dass zwei versetzte Bedämpfungselemente 9, 9' verwendet werden, kann selbst bei Ausfall einer Sensorspule oder der dazugehörigen elektronischen Bauelemente die Position noch hinreichend genau ermittelt werden. Wenn z.B. die Bedämpfungsfläche 9 auf eine ausgefallene Sensorspule trifft, dann erfährt eine intakte Sensorspule eine maximale Dämpfung durch die verbleibende Bedämpfungsfläche 9'.On the other hand shows 12 a displacement of the Bedämpfungsflächen 9 . 9 ' in the railway direction. The position of the double executed actuator 7 is mediated by calculation. Because each sensor signal is measured analogously, intermediate positions with high resolution can also be detected. Due to the fact that two staggered damping elements 9 . 9 ' can be used, even with failure of a sensor coil or the associated electronic components, the position can still be determined with sufficient accuracy. If, for example, the damping surface 9 encounters a failed sensor coil, then experiences an intact sensor coil maximum attenuation by the remaining Bedämpfungsfläche 9 ' ,

Bei der Ausführungsform nach 14 kommt im Vergleich zu 12 eine dritte versetzte Bedämpfungsfläche 9'' auf dem Betätigungselement 7 hinzu. Es entsteht eine Anordnung mit zwei Bedämpfungsflächen 9 und 9'' in einer Ebene und einer gegenüber liegenden Bedämpfungsfläche 9'. Die Algorithmen zur Bestimmung der Bahnposition x (siehe beispielsweise in 10) sind trennscharf genug, um die gesuchte Bahnposition x auch aus lückenhaften Sensorsignalen herauszurechnen.In the embodiment according to 14 comes in comparison to 12 a third staggered damping surface 9 '' on the actuator 7 added. The result is an arrangement with two Bedämpfungsflächen 9 and 9 '' in a plane and an opposite damping surface 9 ' , The algorithms for determining the web position x (see, for example, in 10 ) are sufficiently sharp enough to calculate the desired path position x from patchy sensor signals.

15 zeigt gegenüber 14 zwei Abwandlungen, die einzeln oder gemeinsam erfolgen können. 15 shows opposite 14 two modifications that can be made individually or together.

Drei versetzte Bedämpfungsflächen 9, 10 und 9'' liegen in einer Ebene auf der Oberseite des Betätigungselements 7. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Abstandstoleranzen keine Rolle spielen oder wenn die Unterseite der Leiterplatte 3 frei bleiben soll.Three staggered damping surfaces 9 . 10 and 9 '' lie in a plane on top of the actuator 7 , This arrangement is advantageous if the distance tolerances did not matter len or if the bottom of the circuit board 3 should remain free.

Ferner sind in 15 die Sensorspulen Li kreisbogenförmig aufgereiht und das Betätigungselement 7 wird um eine Drehachse 23 schwenkbar über die Sensorspulen Li geführt. Mit diesem Merkmal ist das beschriebene redundante Sensorprinzip auch für Winkelmessungen geeignet. In 15 kann ein Kreissegment detektiert werden; es ist jedoch auch eine volle Umdrehung des Betätigungselements 7 möglich. Beispielhafte Anwendungen im Fahrzeugbereich sind eine Winkelmessung der Sitzlehnenposition oder des Gaspedals.Furthermore, in 15 the sensor coils Li lined up in a circular arc and the actuator 7 becomes a rotation axis 23 pivotally guided over the sensor coils Li. With this feature, the described redundant sensor principle is also suitable for angle measurements. In 15 a circle segment can be detected; However, it is also a full turn of the actuator 7 possible. Exemplary applications in the vehicle sector are an angle measurement of the seat back position or the accelerator pedal.

In 15 ist das Betätigungselement 7 entsprechend der Bogenanordnung der Spulen Li geschwungen und trägt rautenförmige Bedämpfungsflächen 9,10. Bei stärkeren Krümmungen erzielt man mit runden oder kreisförmigen Bedämpfungsflächen bessere Ergebnisse, d.h. besser ineinander greifende Dämpfungskurven.In 15 is the actuator 7 according to the arc arrangement of the coil Li swings and carries diamond-shaped Bedämpfungsflächen 9 . 10 , For larger bends better results are obtained with round or circular damping surfaces, ie better intermeshing damping curves.

Für lineare Bewegungen weist das Betätigungselement 7 leitfähige Bedämpfungsflächen 9 auf, die zweckmässigerweise rautenförmig sind. Jede rautenförmige Bedämpfungsfläche 9 hat bevorzugt eine Länge in Bahnrichtung, durch die drei Spulen Li gleichzeitig bedämpft werden (vgl. 8). Beispielsweise grenzt der Dämpfungsbereich der vierten Spule L4 an den Dämpfungsbereich der ersten Spule L1. Ausserdem wird die Breitendimension der Raute so angepasst, dass der Dämpfungsverlauf einer Spule in guter Näherung einer Parabel ähnelt. Durch die entstehende Überlagerung von drei Parabeln pro Raute wird die rechnerische Interpolation hin zu einer fiktiven Parabel, deren Scheitelpunkt bei der Wegmarke x der Raute liegt, unterstützt.For linear movements, the actuator 7 conductive damping surfaces 9 on, which are conveniently rhombic. Each diamond-shaped cushioning surface 9 preferably has a length in the web direction, are damped by the three coils Li simultaneously (see. 8th ). For example, the attenuation range of the fourth coil L4 adjoins the attenuation range of the first coil L1. In addition, the width dimension of the rhombus is adjusted so that the attenuation curve of a coil closely resembles a parabola. Due to the resulting superposition of three parabolas per rhombus, the computational interpolation towards a fictional parabola, whose vertex lies at the x-sign of the rhombus, is supported.

Wenn zwei Rauten 9, 10 in Bahnrichtung versetzt sind, beispielsweise um die Entfernung zweier Spulen L8 und L10, erstreckt sich die Dämpfungswirkung über fünf Spulen. Dann kann die quadratische Interpolation gemäss 10 auf fünf Messwerten basieren, so dass der Ausfall eines Spulenmesswerts nicht nur sicher erkannt, sondern auch programmtechnisch überbrückt werden kann.If two rhombuses 9 . 10 offset in the web direction, for example by the distance of two coils L8 and L10, the damping effect extends over five coils. Then the quadratic interpolation according to 10 are based on five measured values, so that the failure of a coil measured value can not only be reliably detected, but can also be bridged by the program.

Alle konstruktiven Eigenschaften und Merkmale der Erfindung können statt mit einer Reihe von Sensorspulen Li auch mit einer Reihe von Hall-Sensoren verwirklicht werden. Das Betätigungselement 7 trägt in diesem Fall Grundflächen 9 aus permanent-magnetischem Material und die Auswerteelektronik 19 ist in diesem Fall in bekannter Weise zur Verarbeitung der Hall-Sensorsignale geeignet. Unter dem permanent-magnetischen Betätigungselement ist sowohl ein beweglicher Permanentmagnet als auch ein magnetisches Abschirmelement zu verstehen, das durch das Feld eines feststehenden Permanentmagneten geführt wird.All the design features and features of the invention can be realized with a series of Hall sensors instead of a series of sensor coils Li. The actuator 7 carries in this case bases 9 made of permanent magnetic material and the evaluation electronics 19 is suitable in this case in a known manner for processing the Hall sensor signals. Under the permanent-magnetic actuator is both a movable permanent magnet and a magnetic shielding to understand, which is guided by the field of a fixed permanent magnet.

Bei einem bekannten elektronischen Wählhebelmodul werden derzeit 20 Hall-Sensoren verwendet, wobei jede Schaltposition aus Sicherheitsgründen doppelt detektiert wird. Mit dem Prinzip des versetzten Betätigungselements kann die Anzahl der Hall-Sensoren auf 10, im ungünstigsten Fall auf 12, reduziert werden. Die Sensorpositionen sind zwar nur noch einfach besetzt, jedoch erhält ein benachbarter Sensor ein maximales Signal durch die versetzte Fläche 9'. Da die Sensoren einen erheblichen Teil der Systemkosten ausmachen, führt die erfindungsgemäße Lösung zu einer deutlichen Kosteneinsparung.In a known electronic selector lever module are currently 20 Hall sensors used, each switching position is double detected for safety reasons. With the principle of the offset actuator, the number of Hall sensors on 10 , in the worst case 12 to be reduced. Although the sensor positions are simply occupied, an adjacent sensor receives a maximum signal due to the offset surface 9 ' , Since the sensors make up a considerable part of the system costs, the solution according to the invention leads to a significant cost saving.

LL
induktiver Sensorinductive sensor
L'L '
gegenüberliegender induktiver Sensoropposed inductive sensor
L1L1
erster induktiver Sensorfirst inductive sensor
LiLi
i.induktiver Sensori.induktiver sensor
ii
Spulenindexcoils Index
aa
Abstanddistance
xx
Wegmarke des Schwerpunktsmilestone of the center of gravity
11
Induktive Sensoreinheitinductive sensor unit
33
Leiterplattecircuit board
55
Mikrokontrollermicrocontroller
77
leitfähiges Betätigungselementconductive actuator
9,9',9''9,9 ', 9' '
rautenförmige Grundflächen, Bedämpfungsflächendiamond-shaped base surfaces, damping surfaces
1010
versetzte Bedämpfungsflächeoffset Bedämpfungsfläche
1111
Sinusoszillatorsinusoidal oscillator
1313
Stromverstärker und Strom-SpannungswandlerCurrent amplifier and Current-voltage converter
1515
HF-GleichrichterRF rectifier
1717
Multiplexermultiplexer
1919
Auswerteelektronikevaluation
2121
Schnittstelleinterface
2323
Drehachseaxis of rotation

Claims (19)

Induktive Sensoreinheit (1), beispielsweise für eine Positionserkennung eines Fahrzeugsitzes, – mit einer Mehrzahl von Sensorspulen (L1...Li), die planar auf einer Leiterplatte (3) aufgebracht sind, – mit einem leitfähigen Betätigungselement (7), das beabstandet (a) auf einer Bahn über die Sensorspulen (L1...Li) geführt wird, – und mit einer elektrischen Auswerteschaltung (5, 1117; 19), die Induktivitätssänderungen der Sensorspulen (L1...Li) entsprechend einer Bahnposition (x) des Betätigungselements (7) erfasst und in elektrische Signale -insbesondere in Sitzpositionssignaleumsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Betätigungselement (7) mit in Richtung der Bahn versetzten, leitfähigen Grundflächen (9, 9', 9'', 10) über die Sensorspulen (L1...Li) geführt wird.Inductive sensor unit ( 1 ), for example, for a position detection of a vehicle seat, - with a plurality of sensor coils (L1 ... Li), the planar on a printed circuit board ( 3 ) are applied, - with a conductive actuator ( 7 ), which is spaced (a) on a path over the sensor coils (L1 ... Li) is guided, - and with an electrical evaluation circuit ( 5 . 11 - 17 ; 19 ), the inductance changes of the sensor coils (L1 ... Li) corresponding to a track position (x) of the actuator ( 7 ) and converted into electrical signals, in particular in sitting position signals, characterized in that - the actuating element ( 7 ) with conductive base surfaces offset in the direction of the track ( 9 . 9 ' . 9 '' . 10 ) is guided over the sensor coils (L1 ... Li). Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Betätigungselement (7) gabelförmig mit zwei beidseitig beabstandeten Grundflächen (9, 9') die Leiterplatte (3) übergreift.Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the conductive actuating element ( 7 ) bifurcated with two mutually spaced bases ( 9 . 9 ' ) the printed circuit board ( 3 ) overlaps. Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Betätigungselement (7) mit einer weiteren Grundfläche (9'') gabelförmig die Leiterplatte (3) übergreift.Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the conductive actuating element ( 7 ) with another base ( 9 '' ) bifurcated the circuit board ( 3 ) overlaps. Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Betätigungselement (7) mit zwei (9, 10) oder mit drei (9, 10, 9'') einseitig beabstandeten Grundflächen über die Leiterplatte (3) geführt wird.Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the conductive actuating element ( 7 ) with two ( 9 . 10 ) or three ( 9 . 10 . 9 '' ) one-sided spaced bases over the printed circuit board ( 3 ) to be led. Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Betätigungselement (7) auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Leiterplatte (3) rautenförmige Grundflächen (9, 9', 9'', 10) aufweist.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive actuating element ( 7 ) on one side or on both sides of the circuit board ( 3 ) diamond-shaped bases ( 9 . 9 ' . 9 '' . 10 ) having. Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) mit den planar aufgebrachten Sensorspulen (L1...Li) eben ist.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board ( 3 ) with the planar applied sensor coils (L1 ... Li) is flat. Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) mit den planar aufgebrachten Sensorspulen (L1...Li) gekrümmt ist.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printed circuit board ( 3 ) is curved with the planar applied sensor coils (L1 ... Li). Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Sensorspulen (L1...Li) linear auf der Leiterplatte (3) aufgereiht ist und das Betätigungselement (7) zwecks Wegmessung auf einer geraden Bahn über die Sensorspulen (L1...Li) geführt wird.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of sensor coils (L1 ... Li) linearly on the circuit board ( 3 ) is strung and the actuator ( 7 ) is guided over the sensor coils (L1 ... Li) for path measurement on a straight path. Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Sensorspulen (L1...Li) kreisbogenförmig auf der Leiterplatte (3) aufgereiht ist und das Betätigungselement (7) zwecks Winkelmessung um eine Drehachse (23) schwenkbar über die Sensorspulen (L1...Li) geführt wird.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the plurality of sensor coils (L1 ... Li) circular arc on the circuit board ( 3 ) is strung and the actuator ( 7 ) for the purpose of measuring the angle about an axis of rotation ( 23 ) is pivotally guided over the sensor coils (L1 ... Li). Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der planaren Sensorspulen (L1...Li) auf einer Seite (Sensor L) der Leiterplatte (3) angebracht ist (Bild 11a).Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the plurality of planar sensor coils (L1 ... Li) on one side (sensor L) of the printed circuit board ( 3 ) (Figure 11a). Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der planaren Sensorspulen (L1...Li) auch auf der anderen Seite (L') der Leiterplatte (3) angebracht ist (Bilder 11b und 11c).Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of planar sensor coils (L1 ... Li) on the other side (L ') of the printed circuit board ( 3 ) (Figures 11b and 11c). Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensorspulen (L, L'), die sich auf den beiden Seiten der Leiterplatte (3) planar gegenüberliegen, in Serie geschaltet sind (Bilder 6 und 11b).Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 11, characterized in that two sensor coils (L, L ') located on the two sides of the printed circuit board ( 3 ) are planar, are connected in series (Figures 6 and 11b). Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale zweier Sensorspulen (L, L'), die sich auf den beiden Seiten der Leiterplatte (3) planar gegenüberliegen, in der Auswerteschaltung (5, 1117) addiert werden (Bild 11 c).Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the measuring signals of two sensor coils (L, L ') located on the two sides of the printed circuit board ( 3 ) are planar opposite, in the evaluation circuit ( 5 . 11 - 17 ) (Figure 11 c). Induktive Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Auswerteschaltung (19) einen oder mehrere Schwingkreise umfasst, deren Resonanzfrequenz durch die Induktivität der Sensorspulen (L1 ... Li) mitbestimmt wird.Inductive sensor unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical evaluation circuit ( 19 ) comprises one or more resonant circuits whose resonant frequency is determined by the inductance of the sensor coils (L1 ... Li). Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Auswerteschaltung (5, 1117) eine Reaktanzmessung der Sensorspulen (L1...Li) bei Stromeinprägung (11, 13) umfasst.Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 1 to 13, characterized in that the electrical evaluation circuit ( 5 . 11 - 17 ) a Reaktanzmessung the sensor coils (L1 ... Li) at Stromeinprägung ( 11 . 13 ). Induktive Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Auswerteschaltung (19) eine Reaktanzmessung der Sensorspulen (L1... Li) bei Spannungseinprägung umfasst.Inductive sensor unit ( 1 ) according to claim 1 to 13, characterized in that the electrical evaluation circuit ( 19 ) comprises a Reaktanzmessung the sensor coils (L1 ... Li) at voltage impressions. Hall-Sensoreinheit (1), beispielsweise für eine Positionserkennung eines Fahrzeugsitzes, – mit einer Mehrzahl von Hall-Sensoren, die auf einer Leiterplatte (3) aufgebracht sind, mit einem permanentmagnetischen Betätigungselement (7), das beabstandet (a) auf einer Bahn über die Hall-Sensoren geführt wird, – und mit einer elektrischen Auswerteschaltung (19), die Signaländerungen der Hall-Sensoren entsprechend einer Bahnposition (x) des Betätigungselements (7) erfasst und in elektrische Signale -insbesondere in Sitzpositionssignaleumsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass das permanentmagnetische Betätigungselement (7) beidseitig (9, 9') beabstandet und/oder mit in Richtung der Bahn versetzten Grundflächen (9, 9', 9'', 10) über die Hall-Sensoren geführt wird.Hall sensor unit ( 1 ), for example, for a position detection of a vehicle seat, - with a plurality of Hall sensors mounted on a printed circuit board ( 3 ) are applied, with a permanent magnetic actuator ( 7 ), which is spaced (a) guided on a path over the Hall sensors, - and with an electrical evaluation circuit ( 19 ), the signal changes of the Hall sensors according to a track position (x) of the actuating element ( 7 ) and converted into electrical signals, in particular in sitting position signals, characterized in that the permanent magnetic actuator ( 7 ) spaced on both sides (9, 9 ') and / or with offset in the direction of the web bases ( 9 . 9 ' . 9 '' . 10 ) is passed over the Hall sensors. Hall-Sensoreinheit (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Hall-Sensoren auf beiden Seiten der Leiterplatte (3) aufgebracht ist.Hall sensor unit ( 1 ) according to claim 17, characterized in that the plurality of Hall sensors on both sides of the printed circuit board ( 3 ) is applied. Hall-Sensoreinheit (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Auswerteschaltung (19) die Signale aller Hall-Sensoren erfasst und mittels eines Algorithmus in eine aktuelle Bahnposition (x) des Betätigungselements (7) umsetzt.Hall sensor unit ( 1 ) according to claim 17 or 18, characterized in that the electrical evaluation circuit ( 19 ) detects the signals of all Hall sensors and by means of an algorithm in a current track position (x) of the Betätigungsele ment ( 7 ).
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