专利名称：用于评估传感器的电路系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于评估一个传感器的电路系统，其中，所述电路系统具有两个复阻抗，每个复阻抗均为振荡电路的部件，在所述振荡电路中，所述复阻抗能够受激振荡， 所述两个复阻抗中的至少一个是所述传感器的构件。另外，本发明涉及相应的方法。
背景技术：
感应传感器在实践中是普遍使用的。在此情况下，在传感器线圈上检测被测物的反应，并适当地转换为测量信号。通常使用涡流传感器形式的感应传感器，来感应位于传感器的影响区内的导电的被测物中的涡流，其对传感器线圈起反应。其它传感器检测由铁磁材料造成的传感器线圈的电感值的变化。感应传感器通常用作位置或近距传感器。在评估这些传感器期间，传感器线圈一般会被扩展形成振荡电路，并受激振荡。待检测的被测物导致传感器线圈的电感值变化，振荡频率因而也变化。通过检测频率失谐，可以推断被测物的靠近或出现，以及取决于传感器的设计，确定被测物的位置和/或位置变化，或确定待测的相应物理变量。通常通过PLL(锁相环)来进行评估，所述PLL检测激发频率和振荡电路的振荡频率之间的偏差。实践中已知的用于评估感应传感器的方法的缺点在于，对此所需要的电路通常具有很复杂的结构。一方面，这会导致敏感度出错，另一方面，评估电路实际上不能用于低成本的领域。因此，某些应用领域(例如机动车辆)被排除在外。特别是使用PLL电路的情况，高的温度敏感性也具有显而易见的负面影响。另外，测量结果的准确度取决于所使用电路的电压电源的稳定性，因此需要复杂的稳定化措施。另一种常用的普通型传感器使用电容效应。在此情况下，检测被测物对传感器的电容的反应。与使用振荡电路进行评估时通常发生的类似，其特征值(频率，振幅和/或相位)会因被测物而变化。此变化通常由相位或振幅调置来确定，或者由频率测量来确定。所述已知电路的缺点在于，它们依赖于电压电源。因此，需要复杂的措施，以便于充分稳定此电源电压。这转而导致要使用相当复杂和昂贵的、不能用于低成本领域的电路。

发明内容
因此，本发明的目的是以这样一种方式设计和进一步开发在本文开始所提到的一种电路系统和方法，即，感应或电容传感器的评估，或者(一般来说)具有复阻抗的传感器的评估，可以用低成本和简单电路的技术手段来实施。按照本发明，上述的目的通过权利要求1的特征来达到。据此，所述电路系统的特征在于，提供计数器以及开关开关装置，由此，所述两个振荡电路的其中一个的振荡可以交替地用所述计数器来计数，在达到指定的计数器状态时，所述开关装置可以被开关，且所述开关装置的开关信号用作所述电路系统的脉宽调制输出信号。在方法方面，通过权利要求15的特征来达到上述的目的。据此，所述方法的特征在于，通过计数器可以交替地对其中一个振荡电路的振荡进行计数，当达到可指定的计数器状态(counter status)时，启动开关装置，且对另一个振荡电路的振荡的计数会产生一个变化，并将开关装置的开关信号作为脉宽调制的输出信号输出。在本发明的方式中，首先被认可的是，以一种看似简单的方式可以评估感应和电容传感器。为此，使用具有至少两个复阻抗的电路系统。两个复阻抗中的至少一个是待评估的传感器的构件，并由传感器线圈或传感器的电容结构构成。每一个复阻抗都是振荡电路的部件，所述振荡电路的振荡频率取决于复阻抗。通过计数器以最简单的方式来评估两个线圈的振荡。计数器对振荡电路中的振荡的上升沿或下降沿的数量进行计数。作为备选， 可以评估表现所述振荡特征的上升沿和下降沿或其它元素，例如超过一个阈值。另外，在电路系统中提供开关装置，确保对振荡电路交替计数或交替激发。此开关装置以这样一种方式设计，取决于计数器的计数器状态来开关所述开关装置。此开关装置的开关信号可以从所述开关装置输出作为输出信号。在所述电路系统的操作期间，按照本发明，首先对两个振荡电路其中一个的振荡数量计数。当达到指定的计数器状态η时，启动开关装置。基于各自的测量条件，并可取决于振荡电路的振荡频率、想要的输出信号的频率、在传感信号上的干扰程度、想要的输出信号的动态以及其它的限制条件，来选择计数器状态的极限值。为了达到高动态，应该选择较低的极限值。一个可能的极限值位于512或1，024次振荡，这是两个特别易于用数字方法评估的可能的极限值的例子。然而，太低的值(下降至少许振荡)或太大的值(在振荡电路中具有很高频率的振荡)以及非二进制的值都是可以想到的。在启动开关装置的情况下，会变成对另一个振荡电路的振荡进行计数。当达到计数器状态η时，再次启动开关装置，并且变回到对第一个振荡电路进行计数。又开始前述的步骤，从而交替地检测一个振荡电路的振荡和另一个振荡电路的振荡。因为高频率的周期长度比低频率的短，η次振荡的计数需要取决于振荡频率的一段时间。因此，可以以最简单的方式将两个振荡电路的振荡频率相互关联上，其中，形成用于对η次振荡计数所需要时间段的总数、差异或比率。按照本发明，可以发生的是，开关装置的开关信号被输出作为输出信号。例如，在对一个振荡电路进行计数期间，开关信号将处于高电平，而在对另一个振荡电路进行计数期间，开关信号则处于低电平。这样，可以得到脉宽调制的输出信号，其反映所述计数的时间段的相互关系，并因此反映两个振荡电路的振荡频率的相互关系。从这个信息可以得出有关复阻抗的结论，由此可以以看似简单的方式来评估电感或电容。因为只使用具成本效益的部件，因此可以实现以成本效益制造的电路系统。按照本发明的电路系统中，不需要昂贵且灵敏的精密部件。通过选择计数器的极限值，可以非常简单地指定输出信号的频率范围。高极限值根据振荡电路的振荡频率来降低输出信号的频率；对于低极限值而言，频率相互之间很接近。选择极限值为例如512，会导致输出信号的频率与振荡电路的频率相比降至千分之一。 如果两个振荡电路以例如IMHz振荡，所得的输出信号会具有大约为IkHz的频率。更高的极限值会导致频率甚至更大地降低。因此，可以进一步减少评估成本。可以根据实践条件用已知的各种不同的方法来设计计数器。也可以使用简单的数字模块，比如具有集成计数器的微控制器。计数器的唯一先决条件是可以以适当的高频率对其边沿(edges)进行计数。然而，这是很容易满足的。按照本发明的一个设计，可将开关装置的第二复阻抗设计为参考阻抗。对感应传感器而言，这是由参考线圈形成的，对于电容传感器，则是由参考电容形成。优选地将参考线圈设计为一种空心电感(air core inductor)。在两种情况下，都以这样一种方式设计参考阻抗，使得它不会受到被测物干扰。例如，此阻抗可用于补偿因各种安装环境造成的温度影响或干扰。原则上，参考阻抗可以安装在任何期望的位置。原则上，在传感器电子设备下面的安装配件也是可以想到的。优选以与用作传感元件的第一复阻抗类似的方式来设立参考阻抗。因此，以类似的方式，例如相对于与温度相关的变化，来影响两个阻抗。另外，可以以类似的方式来设立两个振荡电路，这意味着，会得到两个振荡电路的振荡性能的比较。按照本发明的另一个设计，可将电路系统的第二复阻抗设计为传感器的部件。此传感器因此具有两个线圈或两个电容，可以以差分传感器的形式使用。以此方式，可以检测被测物相对于两个阻抗的位移。另外，差分装置以已知的方式提供了消除与温度相关的干扰或电磁干扰的选项。例如，就感应传感器而言，如果被测物沿着两个线圈的连接线的方向移动，则被测物相对于两个线圈的影响会变化。在对一个传感器线圈的影响降低时，所述被测物会更大程度地影响另一个传感器线圈。因此，两个振荡电路的频率在相反的方向上变化，即，一个振荡电路的频率增加，而另一个振荡电路的频率则下降。因此，会发生所述电路系统的脉宽调制(PWM)的输出信号的占空比的清除偏移(clear offset)。PWM信号的占空比应理解为 PWM信号的高电平时间与周期长度之关系。相应的陈述适用于电容传感器。按照本发明的又一个设计，可以合并前两个设计。因此，电路系统具有三个复阻抗，其中两个阻抗为传感器的部件，而剩下的一个阻抗用作参考阻抗。两个传感阻抗可以形成差分传感器，而参考阻抗可用于补偿。下文涉及一种感应传感器，特别是涉及一种设计，此设计被证明在与本发明的电路系统相关的方面是特别有利的。然而，所示出的各个方面(即使没有明确的参考而因此是可转换的)也适于使用电容传感器。为免重复，大大删减了相同的陈述。在下文中，复阻抗是由线圈形成的。在简化制造方法方面，可将所述电路系统的线圈设计成平线圈。这些线圈可安装在基板上。基板可以是电路板、陶瓷，也可以是塑料件、塑料膜、金属件或适合做基板的其它材料。唯一的先决条件是，就线圈而言，可以达到电绝缘。当然，这通常是易于制造的，即使是用金属基板材料，其中绝缘层安装在基板和线圈之间。对于金属基板，还有另外的要求， 即，基板材料不具有铁磁性能。从可能的基板的清单已经可以见到，可将这些基板设计成使它们是刚性的或柔性的。相应地，这会增加所述电路系统的可用面积的数量。根据本发明的特别优选的进一步发展，如果软磁薄膜或软磁薄层(其具有在磁场的影响下根据磁场的场强度而变化的磁导率)被安装在传感器线圈的影响区内，按照本发明的电路系统会有特别好的测量结果以及高分辨率和动态特性。因此，取决于外部磁场来调节软磁薄膜/软磁薄层的磁导率的明确级数。在很大程度上，这提供了线圈电感的变化， 这转而会导致对电路系统的脉宽调制的输出信号的占空比的更大影响。磁导率的变化会扩展至饱和程度，其中，软磁薄膜/薄层对磁场是透明的(transparent)。软磁薄膜或软磁薄层的选择取决于各种使用条件和制造方法。由于软磁材料可用于形成软磁薄膜或软磁薄层，因此可以使用非晶或纳米晶体材料。
为增加效应，可以将软磁薄膜或软磁薄层安装在传感器线圈的两侧。因此，在磁铁存在的情况下，两个软磁薄膜/薄层的每一个都会经历磁导率变化，从而使磁铁在传感器线圈上的影响显著增大。在此情况下，也可将软磁薄膜粘贴在传感器线圈的一侧上，而将软磁薄层安装在传感器线圈的另一侧上。关于进一步增加测量效果，在远离传感器线圈的软磁薄膜/薄层的那一侧上，可以安装导体层。如果磁铁导致软磁薄膜/薄层的磁导率发生变化，由传感器线圈产生的交变场将会部分穿透软磁薄膜/薄层，并在导体层内感应出涡流。这些涡流对传感器线圈产生反应，在外部磁铁存在的情况下，这会导致所述阻抗的更大的变化，而因此导致输出信号的占空比发生更大的变化。如果有两个传感器线圈，可以为这两个线圈在它们的一侧或两侧上提供软磁薄膜 /薄层。在此情况下，例如在两个传感器都布置在一个平面内的情况下，一个共同的软磁薄膜/薄层可以覆盖两个传感器线圈。然而，也可以将薄膜/薄层分别设计为用于每个线圈， 使得薄膜/薄层不会相互连接。这通常取决于所述传感器的各个尺寸。在传感器线圈两侧上都使用导体层和软磁薄膜/薄层的情况下，也可以将导体层装在传感器线圈的两侧上，在所有情况下都装在远离传感器线圈的软磁薄膜/薄层的那侧上。对于使用此传感器作为位置或距离传感器来说，可以为待检测的被测物配置磁铁。因此，传感器的软磁薄膜/薄层的磁导率根据被测物的位置而变化-可能变化至所述薄膜/薄层的一个区域内的饱和点，但这不是必需的-由此，电感与被测物和/或指定的磁铁的位置相关地变化。一方面，可以将指定给被测物的磁铁设计成永磁铁，或在另一方面，有直流电通过的线圈可以呈现磁铁的功能。对于使用传感器的情况，唯一的决定性的情况是，在围绕被测物的区域内可以产生磁场，该磁场会对传感器的软磁薄膜和/或软磁薄层的磁导率造成足够大的影响。WO 2008/074317 A2公开了基于此原理的一种传感器，在此引入其内容作为参考。关于所述电路系统的振荡电路的可能设计，可以将所述振荡电路设计成谐振电路。这可以通过将电容器与所述线圈的每一个并联或串联连接成为并联或串联的振荡电路而形成。所述振荡电路的振荡频率可以由电容器的电容以及线圈的电感来限定。在电容传感器的情况下，传感器的电容可以由以并联或串联连接形成振荡电路的线圈来补充。按照振荡电路的另一个设计，可以使用多频振荡器，其振荡频率由各自相关的线圈的电感来限定。此设计的优点在于可以免除使用另外的其电容值通常受温度影响的电容器。也可以对电容传感器使用多频振荡器。优选以这样一种方式设计所述振荡电路，即，在通常的操作状态下，振荡电路的振荡频率介于IOOkHz和20MHz之间。此频率范围证实是特别有利的，能够影响传感器作为涡流传感器。另外，在此范围内，可以得到较高分辨率的评估电路。然而，在此范围之外的频率也是可以想到的。尽管所述计数的频率极高，但仍然可以避免在评估输出信号时的高成本措施，因为所述电路系统的脉宽调制输出信号的频率对取决于所使用的计数器状态的开关装置的开关过程来说是很低的频率。为了评估电路系统的输出信号，可以将所述输出信号低通滤波，而且，从由此产生的模拟输出信号，可以获得表示占空比的模拟值。作为备选或是另外地，可以使用占空比， 即，在与输出信号的整个周期长度相关的输出信号的高电平和此输出信号的周期长度之间的关系。在使用本发明的电路系统或与位置传感器相关的本发明的方法的情况下，可以从低通滤波的输出信号或从输出信号的占空比来确定被测物的位置。在只使用一个传感器线圈的情况下，输出信号的变化代表对传感器上的被测物的影响。在使用两个传感器线圈的情况下，藉由占空比输出所述被测物相对于两个传感器的相对位置。如果被测物位于两个传感器线圈之间的中心平面上，则两个传感器线圈的电感将会在相同程度上受到被测物的影响。这样，将会出现约为0.5的占空比，S卩，两个电感线圈以大约相同的频率振荡。如果被测物在连接平面内移动，或者沿着两个线圈之间的连接线自此中心位置移动，则一个振荡电路的振荡频率将会增加，而另一个振荡电路的振荡频率将会减小。因此，占空比可以取决于移动方向而偏调至较高或较低的值。在占空比已变化的情况下，低通滤波的输出信号的值也会发生变化。这样，可以从占空比和/或从低通滤波的输出信号得到有关被测物的位置的结论。如果将传感器设计成具有两个传感器线圈，则可以从输出信号的周期长度就被测物相对于两个线圈之间的连接线的距离而作出决定。取决于被测物的距离，此被测物对两个线圈的影响会同时发生变化。因此，两个振荡电路的频率会取决于被测物与传感器的距离而发生变化。因为电路系统的脉宽调制的输出信号代表振荡电路的频率，此输出信号将取决于被测物与传感器的距离而会发生变化。这会反映在脉宽调制的输出信号的周期长度上。由此，下文将参考被测物与传感器的距离而描述所述周期长度。可以以不同的方式使用电路系统的开关装置。一方面，可以使用开关装置来交替地激发两个振荡电路中的一个。在此情况下，供给振荡电路的能量必须要作出改变。然而， 也可以想到，将两个振荡电路的各个部分组合起来。这样，例如，开关装置就可以只在第一和第二线圈之间开关，而振荡电路的其它部件，例如，多频振荡器中的余下部件或谐振电路的电容器，可以共用于两个振荡电路。作为备选，可以同时激发两个振荡电路，而开关装置则交替地将两个振荡电路中的一个连接到计数器。为此，事实上需要更复杂的电路技术，但振荡电路总是处于待机状态，以致于在启动振荡电路期间可以不必考虑瞬态响应。图示的电路系统的两种应用中哪一种将被使用，主要取决于各自的应用领域。在低成本领域中，这是避免不必要的部件的问题，将振荡电路的各个部件组合起来是合理的。所述设计的另一个选择是，两个振荡电路的振荡由分别的计数器并行地计数。这样，相互独立地对这两个独立的振荡电路进行计数。这会导致以下情况，即，开关装置仅在一个计数器的计数器状态的使用与另一个计数器的计数器状态的使用之间来回开关，并产生脉宽调制的输出信号。在使用两个计数器的情况下，也可以执行输出信号的频率评估。为此，可以使用具有已知频率的第三振荡电路的振荡次数来引发两个其它计数器的计数器状态的读出。为此，第三计数器对第三振荡电路的振荡计数至可指定的极限值。当达到所述极限值时，读出两个其它计数器的计数器状态，且基于这些计数器状态来确定一个或两个振荡电路的频率。为此目的，确定第三计数器的计数器状态的关系与两个其它计数器相关，并自此计算各自的其它频率。可以使用微控制器来进行此评估，其中也可以在微控制器中安装所述计数器。可以使用此微控制器的周期频率作为已知的第三频率。对于在微控制器内实现三个计数器的情况，可以排除数个部件。然而，所使用的微控制器的周期频率必须足够高，以便能够在想要的动态情况下实现两级计数器结构。作为备选，也可以在具有低周期频率的单个微控制器内使用分开的计数器模块。因为在第一步骤中使用分开的计数器，所述信号已经被所选择的用于计数器的极限值(例如，1，0M) 分开，使得低频率的微控制器能够以上述的方式评估所述开关信号的高和/或低部分的时间。两级计数器结构的优点在于，传感器的有效带宽被加倍，因为两个信号被同时送到两个振荡器。在使用两个计数器的频率评估的另外设计中，可以确定两个计数器相互之间的关系。为此目的，两个计数器都可以对两个振荡电路的振荡并行地计数，由此，当一个计数器达到可指定的极限值时，它会引发另一个计数器读出。由这两个计数器状态的关系，可以确定两个频率的比率。有利的是，对此不需要更多的计算，因为直接可得到相对的结果。通过确定两个计数器中哪一个已经引发了另一个计数器的读出，可以得到有关这两个振荡电路中哪一个的振荡比另一个更快的结论。在一种有利的方式中，当指定的极限值达到后，将一个计数器重设为开始值。设置在零将是有利的。然而，可以使用任何其它想要的值，其可以与所用的各自的计数器一道很好地运作。因此，可将开始值设定为最大值。该开始值尤其取决于计数器是向上计数还是向下计数。按照本发明的方法以及本发明的电路系统，两种计数方向都可以使用。在使用多个计数器的情况下，当极限值被一个计数器达到后，也可以重设其它的计数器。应该清楚的是，作为所建议的电路系统的开始信号，不仅可以使用模拟PWM信号， 而且还可以输出数字计数信号作为用于上述测量变量的直接测量。


现在有各种各样的可能性可对本发明的教示以有利的方式进行设计和进一步发展。为此，一方面可以参考权利要求1和/或15，另一方面，可结合附图参考本发明的一些优选示例性实施方案作以下叙述。在结合

本发明的优选示例性实施方案时，还会对本发明的一般优选的设计以及进一步发展作出叙述。在附图中图1示出按照本发明的电路系统的第一示例性实施方案，连同相关的电路元件，图2示出第一示例性实施方案中的数个传感器元件的侧视图，图3示出图2的数个传感器元件连同信号曲线，所述信号曲线反映了在两个线圈的连接平面内的被测物的移动的效应，图4示出图2的数个传感器元件连同信号曲线，其中，在此情况下，反映了垂直于两个线圈之间的中心点所处的连接平面的被测物的移动的效应，图5示出按照本发明的电路系统的第二示例性实施方案，图6示出具有两种不同频率的实例波列，图7示出具有两种不同频率的实例波列以及由所述波列造成的脉宽调制的输出
9信号。
具体实施例方式图1示出按照本发明的电路系统1的第一示例性实施方案。电路系统1具有第一传感器线圈2和第二传感器线圈3。两个传感器线圈被分别安装在软磁薄膜4，5上，使得此软磁薄膜用作为基板。传感器线圈2，3分别与一个多谐振荡器形式的振荡器6，7连接，所述振荡器与相关的传感器线圈2，3形成第一和第二振荡电路。这两个振荡电路各自以由相关的线圈的电感所确定的频率振荡，且所述频率分别为来自振荡器6，7的输出。这些输出被供给开关装置8，而所述开关装置将用于对振荡器6，7计数的信号交替地开关到计数器9 上。计数器产生开关信号，此开关信号被反馈给开关装置8并控制开关装置的启动。在传感器线圈2，3之间放置被测物，磁铁10被指定给此被测物。为了使图1清晰， 图中未示出被测物。原则上，可将被测物设计成在全部三个空间方向上可随意地移动。然而，为了提高测量精度，理想的是，只可以在沿着传感器线圈2，3之间的连接线(即图中的水平方向)的方向运动，同时只允许很小程度地在竖直方向和垂直于纸面的运动。无论如何，按照本发明的方法和按照本发明的电路系统原则上也可用于上述类型的运动。在每个振荡器6，7下面，例如图中所示的波列，其反映振荡器的振荡频率。在图1 的右下部分示出最后得到的被输出作为输出信号11的开关信号。在操作图1的电路系统期间，计数器9对振荡器6的可指定的振荡次数进行计数。 可以是例如1，024次振荡。只要检测到第1，024次上升沿，计数器9就会改变开关信号，由此，指令所述开关装置8改变至其它的输入。另外，将此计数器重设为计数器状态零。此后， 计数器9对振荡器7的振荡进行计数。只要检测到第1，024次上升沿，计数器9就会再次改变开关装置8的开关信号，由此，再次将计数器9与振荡器6连接在一起，并再次对第一振荡电路开始计数。连续地进行这种交替的计数。从被输出作为输出信号11的开关信号可以认识到，在对振荡器7计数期间会产生高电平，而在对振荡器6计数期间，输出信号11呈现低电平。此脉宽调制的输出信号的占空比取决于两个传感器线圈的电感，并因此取决于磁铁10的位置。如果磁铁10被移向左边，振荡器6的振荡频率增加，而振荡器7的频率下降。因此，输出信号11的占空比发生移云力(shift) ο图2示出图1中的电路系统的传感器部件的侧视图。线圈2，3相互之间的距离为 Dsp。在与传感器线圈2和传感器线圈3之间的连接线的距离dMag处，图中示出磁铁10在水平方向上可移动。以这样一种方式安装此磁铁，即，磁力线与线圈的连接线基本上平行。此传感器的长度为LMag。就此传感器而言，可覆盖的测量范围为MB = D-LMago图3和4示出在相对于图2的传感器装置中的两个线圈之间的连接线的纵向和横向运动的结果。图中示出磁铁10处于以实线表示的第一位置。至于图中所示的虚线，表示磁铁10在移动后进入的第二位置。各图的下部分所示为处于第一位置和处于第二位置的脉宽调制的输出信号。图3示出，当磁铁从两个传感器线圈2和3的连接平面内的第一位置的中心位置沿传感器线圈2的方向移动时，脉宽调制的输出信号如何发生变化。指定给线圈2的振荡器6的频率上升，而振荡器7的频率下降。直到例如达到计数值1，024时，因此减少第一振荡器的时段，并增加第二振荡器的时段。图3B和3C示出相关的输出信号。因为磁铁10被设置在处于中心位置的第一位置上，得出的结果是输出信号的占空比约为0.5。当磁铁10 移动到第二位置后，从图3C可见到占空比偏移了。这样，脉宽调制的输出信号的占空比会发生变化，而总的持续时间则保持不变T1 = T2。图4示出输出信号，其中磁铁与处于线圈2和3之间的中心平面内的连接平面的距离发生变化。图4B示出处于第一位置上的输出信号，而图4C示出处于第二位置上的输出信号。两个振荡器6和7的频率以相同的方式发生变化。因此，占空比(即，由高电平与低电平的关系)保持不变，而总的持续时间则明显地发生了变化T1 < T2。图5示出电路系统1’的第二示例性实施方案。在基板12上安装按照变换原理操作的传感系统。将第一和第二传感器线圈减至最小，即，减小至两个导体段13，14。第一导体段13在这里用作第一传感器线圈，而第二导体段用作第二传感器线圈。这两个导体段 13，14具有与振荡器15连接的共同点。振荡器的相对极(opposite pole)与开关装置16 连接，此开关装置交替开关至第一导体段13和第二体段14的另一端。将另一个导体段17设置在第一和第二导体段13，14对面，用于接收由第一导体段 13和/或第二导体段14发出的电磁波，并将相应的脉冲送到计数器18。为了影响第一和 /或第二导体段13，14与导体段17之间的电磁耦合，在基板上面和下面安装软磁薄膜19， 20。在装有导体段13，14和17的一侧上，另外设置一绝缘层，此绝缘层在各导体段和软磁薄膜之间形成电绝缘。电路系统的操作按照图1的电路系统运行。在第一开关位置，第一导13由振荡器 15激发振荡。流经第一导体段13的交流电产生电磁交变场，此电磁交变场藉由软磁薄膜 19，20与导体段17耦合。此电磁交变场感生同频率的由计数器18处理的交流电压。计数器18对导体段17所接收的电压的上升沿计数。只要达到已由计数器18计数的指定振荡次数(例如512次)，就会对开关装置16产生开关信号。开关装置16改变开关设定，并于之后向第二导体段14供能。现在，在第二导体段14内流动的交流电转而产生电磁场，此电磁场藉由软磁薄膜19，20与导线截面17耦合，并转而产生具有相同频率的交流电压。转而由计数器18对此交流电压所感生的上升沿计数。在达到指定的振荡次数(例如512次) 后，计数器转而对开关装置16改变开关信号，由此，将此开关装置重设到第一开关位置，且上述过程从头开始。由计数器18产生的供开关装置16的开关信号被输出作为电路系统1’ 的输出信号21。沿着传感器装置放置被测物，使得此被测物能够移动到指定给它的磁铁10，由此， 南北朝向在纵向上指向导体段13，14和17。磁铁10使软磁薄膜19，20局部达至饱和，或者至少导致在磁导率方面有相当大的局部变化，由此，在接近磁铁10的区域中的薄膜可对电磁场部分渗透。这样，一方面，导体段13和/或14与17之间的电磁耦合发生变化，另一方面，导体段13和14的电感发生变化。电感的变化会转而导致由导体段13和14以及振荡器15形成的振荡电路失谐。图6和7再次示出产生的脉宽调制的输出信号11。在图6中，作为例子，示出了各自具有15个上升沿的两个波列，由此，上面的曲线的频率较下面的曲线的频率低。显而易见的是，低频率的振荡比高频率的振荡需要更长的时间。在图7中详细示出了在产生脉宽调制的输出信号期间对此的使用。当上面的振荡曲线到达第五个上升沿时，开关装置开关到第二振荡器曲线(图7中央)并在那里对振荡计数。只要到达第五个上升沿后，会再次完全改变，且第一振荡器对上升沿计数。当到达第五个上升沿后，又再次完全改变。结果， 会有图7底部所示的脉宽调制的输出信号。有关本发明的装置的其它有利设计，为免重复，请参考说明书的发明内容部分及附上的权利要求书。最后，应该指出，按照本发明装置的上述示例性实施方案仅只是用作对权利要求教义的说明，而非限制于这些示例性实施方案。附图标号列表
1电路系统
2第一传感器线圈
3第二传感器线圈
4软磁薄膜
5软磁薄膜
6振荡器(多谐振荡器)
7振荡器(多谐振荡器)
8开关装置
9计数器
10磁铁
11输出信号
12基板
13第一导体段
14第二导体段
15振荡器
16开关装置
17导体段
18计数器
19软磁薄膜
20软磁薄膜
21输出信号
权利要求
1.一种用于评估一个传感器的电路系统，所述电路系统具有两个复阻抗0，3，13， 14)，所述复阻抗(2，3，13，14)分别为振荡电路的部件，其中，所述复阻抗(2，3，13，14)能够受激振荡，以及其中，所述两个复阻抗0，3，13，14)中的至少一个为所述传感器的构件，其特征在于，提供计数器(9，18)和开关装置(8，16)，用所述计数器(9，18)交替地对所述两个振荡电路中的一个的振荡进行计数，当达到可指定的计数器状态时，开关所述开关装置(8， 16)，并将所述开关装置的开关信号用作所述电路系统的脉宽调制的输出信号(11，21)。
2.如权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述第二复阻抗被设计为参考阻抗。
3.如权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述两个复阻抗(2，3，13，14)为所述传感器的构件。
4.如权利要求3所述的电路系统，其特征在于，所述传感器被设计为差分传感器。
5.如权利要求1至4其中一项所述的电路系统，其特征在于，所述复阻抗由线圈形成。
6.如权利要求5所述的电路系统，其特征在于，所述线圈(2，3，13，14)被设计为平线圈。
7.如权利要求5或6所述的电路系统，其特征在于，在所述传感器的线圈(2，3，13，14) 的影响区内安装软磁薄膜(4，5，19，20)或软磁薄层，所述软磁薄膜(4，5，19，20)或软磁薄层的磁化率取决于一个磁场的场强度而在所述磁场的影响下发生变化。
8.如权利要求7所述的电路系统，其特征在于，在所述线圈(2，3，13，14)的两侧上都安装软磁薄膜(4，5，19，20)或软磁薄层。
9.如权利要求7或8所述的电路系统，其特征在于，在所述软磁薄膜0，5，19，20)/薄层远离所述线圈(2，3，13，14)的一侧上安装导体层，由此使所述软磁薄膜0，5，19，20)/薄层相对于所述导体层电绝缘。
10.如权利要求1至9其中一项所述的电路系统，其特征在于，将磁铁(10)指定给待检测的被测物。
11.如权利要求10所述的电路系统，其特征在于，所述磁铁(10)包括有直流电流过的永磁铁或线圈。
12.如权利要求1至11其中一项所述的电路系统，其特征在于，所述振荡电路分别由所述线圈之一与电容器并联或串联形成。
13.如权利要求1至11其中一项所述的电路系统，其特征在于，所述振荡电路被设计为多谐振荡器(6，7，15)，所述多谐振荡器(6,7,15)的时间常数由相关的线圈(2，3，13，14) 和电阻器来确定。
14.如权利要求1至13其中一项所述的电路系统，其特征在于，所述振荡电路的构件以这样一种方式选择，使得频率介于IOOkHz和20MHz之间。
15.一种使用电路系统、尤其是按照权利要求1至14其中一项所述的电路系统，来评估一个感应传感器的方法，其中，所述电路系统具有两个复阻抗0，3，13，14)，每个复阻抗均为振荡电路的部件，以及其中，所述两个复阻抗0，3，13，14)中的至少一个为所述传感器的构件，其特征在于，用计数器(9，18)交替地对所述振荡电路中的一个的振荡进行计数， 在每种情况下，当达到可指定的计数器状态时，启动开关装置(8，16)，并且切换到对另一个振荡电路的振荡进行计数的另一个振荡电路，并输出所述开关装置(8，16)作为脉宽调制的输出信号(11，21)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，使用与位置传感器相关的所述方法来确定被测物的位置。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，从低通滤波的输出信号或从所述输出信号(11，21)的占空比来确定所述被测物的位置。
18.如权利要求15至17其中一项所述的方法，其特征在于，从所述输出信号(11，21) 的周期长度来确定所述被测物与所述传感器的距离dMag。
19.如权利要求15至18其中一项所述的方法，其特征在于，用线圈形成所述复阻抗，并在一个设计中，使用第二线圈作为参考线圈，或是如果存在第三线圈，则将所述第三线圈用于温度补偿。
20.如权利要求15至19其中一项所述的方法，其特征在于，使用所述开关装置来交替激发所述两个振荡电路。
21.如权利要求15至19其中一项所述的方法，其特征在于，同时激发所述振荡电路，因为所述开关装置(8，16)，在所述计数器(9，18)上交替地开关到两个振荡电路其中的一个。
22.如权利要求15至21其中一项所述的方法，其特征在于，用两个计数器(9，18)并行地对所述两个振荡电路的振荡次数进行计数。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，为评估所述输出信号(11，21)的频率，使用具有已知频率的第三振荡器的振荡次数来触发读出所述两个计数器(9，18)的计数器状态，并基于所述计数器状态，确定其中一个或两个振荡电路的频率。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，为评估所述输出信号(11，21)的频率，当在所述两个计数器(9，18)的其中一个上达到可指定的极限值后，征调另一个计数器(18， 9)的计数器状态，并用于频率评估。
25.如权利要求15至M其中一项所述的方法，其特征在于，当所述计数器(9，18)达到所述极限值后，将所述计数器(9，18)重设为开始值。
全文摘要
一种用于评估一个传感器的电路系统，此电路系统包括两个复阻抗(2，3，13，14)，所述复阻抗(2，3，13，14)分别为谐振电路的部件，其中，所述复阻抗(2，3，13，14)可以被激发以执行振荡，以及其中，所述两个复阻抗(2，3，13，14)中的至少一个为所述传感器的部件，其特征在于特别高效率低成本且电路设计尽可能简单，其中提供计数器(9，18)和开关装置(8，16).可以使用计数器(9，18)交替地对所述两个振荡电路的其中一个的振荡进行计数，当达到可指定的计数器读出后，可以开关所述开关装置(8，16)，并将所述开关装置的开关信号用作所述电路系统的脉宽调制的输出信号(11，21)。
文档编号G01D5/243GK102246006SQ200980151622
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年12月18日
发明者C·普法菲格尔, F·蒙德尼科夫 申请人:微-埃普西龙测量技术有限两合公司