DE102018211025A1 - Elektronisches Gerät mit induktivem Sensor - Google Patents

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Abstract

Elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Betätigungselement, wobei das Betätigungselement wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät einen induktiven Sensor zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements aufweist, wobei der induktive Sensor aufweist: einen eine Sensorspule aufweisenden ersten Messschwingkreis und einen Schwingungsgenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Betätigungselement.
  • Stand der Technik
  • Derartige Geräte sind bekannt und können beispielsweise in Form von Handmessgeräten bereitgestellt werden, bei denen das Betätigungselement durch einen Benutzer des Geräts betätigbar, insbesondere bewegbar, ist. Die Betätigungselemente bekannter Geräte wirken häufig direkt auf einen elektrischen Schaltkreis bzw. bilden einen Teil eines Schaltkreises, was einen komplexen Aufbau sowie eine Anfälligkeit gegenüber Verschmutzung bedingt. Daher ist insbesondere eine gute elektrische Kontaktgabe von durch das Betätigungselement betätigbaren elektrischen Kontaktelementen oft nicht über einen längeren Zeitraum sichergestellt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die genannten Nachteile vermindert bzw. vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Gerät der eingangs genannten Art durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorgeschlagen ist ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse und einem relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Betätigungselement, wobei das Betätigungselement wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät einen induktiven Sensor zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements aufweist, wobei der induktive Sensor aufweist: einen eine Sensorspule aufweisenden ersten Messschwingkreis, in dem eine erste Messschwingung erzeugbar ist, und einen Schwingungsgenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, wobei das Gerät eine Auswerteeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisierende Bewegungsinformation in Abhängigkeit der ersten Messschwingung zu ermitteln.
  • Die erfindungsgemäße Vorsehung eines induktiven Sensors ermöglicht vorteilhaft einen zuverlässigen Betrieb des Geräts, und gleichzeitig ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau des induktiven Sensors eine besonders geringe elektrische Energieaufnahme für seinen Betrieb erforderlich. Mittels der Messschwingung kann eine Wechselwirkung der metallischen Komponente des Betätigungselements mit der Sensorspule ermittelt werden, und durch die Auswerteeinrichtung kann daraus eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements ermittelt werden. Die Erregerschwingung kann vorteilhaft sehr energieeffizient erzeugt werden und benötigt während eines Abklingens gar keine elektrische Energiezufuhr.
  • Die Messschwingung kann unter Beaufschlagung mit der Erregerschwingung erzeugt werden, bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen insbesondere durch eine Resonanz mit der Erregerschwingung, und benötigt daher auch keine gesonderte Energiezufuhr. Untersuchungen der Anmelderin zufolge sind dadurch Stromverbräuche für den induktiven Sensor von etwa 200 nA (Nanoampere) bei einer Betriebsspannung von etwa 3 V (Volt) möglich.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Messschwingung einen aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Signalverlauf auf, der sehr leicht durch die Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann, beispielsweise immer zwischen dem Aufklingen und dem Abklingen, insbesondere wenn ein Signalmaximum der Hüllkurve der Messschwingung auftritt. Der aufklingende Signalverlauf ergibt sich z.B. dadurch, dass in Form der Erregerschwingung bereitgestellte Energie auf den ersten Messschwingkreis übertragen wird, wodurch dieser zu der aufklingenden Schwingung anregbar ist, und der abklingende Signalverlauf ergibt sich z.B. dadurch, dass die Erregerschwingung selbst abklingt, wodurch - im Unterschied zu der aufklingenden Schwingung - weniger Energie je Zeit bzw. gar keine Energie mehr auf den ersten Messschwingkreis übertragen wird, und dieser somit auch ausschwingt.
  • Generell kann eine Schwingung des ersten Messschwingkreises beispielsweise durch eine sich zeitlich ändernde elektrische Spannung charakterisiert werden, die an der Sensorspule anliegt und/oder durch einen sich zeitlich ändernden elektrischen Strom, der durch die Sensorspule fließt. Bei manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinrichtung beispielsweise die genannte elektrische Spannung und/oder den genannten elektrischen Strom auswerten, um Bewegungsinformationen zu ermitteln, die eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisieren.
  • Besonders vorteilhaft an den vorliegenden Ausführungsformen, die eine auf- und wieder abklingende Schwingung in dem Messschwingkreis zum Gegenstand haben, ist ferner, dass ein Signalmaximum (z.B. maximale Spannung) der auf- und wieder abklingenden Schwingung im Vergleich zu einer z.B. lediglich abklingenden Schwingung deutlich stärker von einer Wechselwirkung der Sensorspule mit dem Betätigungselement bzw. seiner wenigstens einen metallischen Komponente abhängt, wodurch sich eine größere Empfindlichkeit des vorgeschlagenen Messprinzips als bei konventionellen induktiven Verfahren ergibt, und wodurch ein präziseres und von Störungseinflüssen unabhängigeres Erkennen der Position und/oder Bewegung des Betätigungselements ermöglicht ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das Betätigungselement selbst beispielsweise nicht elektrisch leitfähig ausgebildet sein, jedoch wenigstens eine metallische bzw. elektrisch leitfähige Komponente aufweisen, deren elektrisch leitfähiges Material in Wechselwirkung mit der Messschwingung der ersten Sensorspule treten und somit ausgewertet werden kann. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Betätigungselement selbst auch zumindest teilweise bzw. bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet sein, und kann ggf. zusätzlich eine elektrisch leitfähige Komponente aufweisen.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen besteht eine durch die Auswerteeinrichtung auswertbare Wechselwirkung des Betätigungselements (bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente) mit der Sensorspule darin, dass ein durch die Messchwingung hervorgerufenes magnetisches Wechselfeld im Bereich der Sensorspule Wirbelströme in dem Betätigungselement bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente induziert. Dies kann beispielsweise eine Dämpfung der ersten Messschwingung bewirken. Je nach Anordnung des Betätigungselements in Bezug auf die Sensorspule kann diese Wechselwirkung stärker oder schwächer ausfallen, was auswertbar ist. Insbesondere können dadurch sowohl eine Position des Betätigungselements als auch Bewegungen des Betätigungselements erkannt werden.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass eine Annäherung des Betätigungselements bzw. seiner metallischen Komponente an die Sensorspule bzw. Entfernung von der Sensorspule die Resonanzfrequenz des ersten Messschwingkreises beeinflusst, so dass sich anstelle der vorstehend genannten Dämpfung auch eine Verstärkung der ersten Messschwingung bei Annäherung des Betätigungselements an die erste Sensorspule ergeben kann.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den mehreren Erregerschwingungen zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen entsprechende Mehrzahl von Messschwingungen ergibt.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, den ersten Messschwingkreis mit einer einzigen Erregerschwingung zu beaufschlagen, wodurch sich eine einzige Messschwingung ergibt. Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann die Auswertung einer einzigen Messschwingung ausreichen, um Bewegungsinformationen für manche Anwendungsfälle hinreichend genau zu bestimmen. Demgegenüber kann bei anderen Ausführungsformen im Falle von mehreren Erregerschwingungen und mehreren Messschwingungen eine vergleichbare Auswertung beispielsweise wiederholt durchgeführt werden, wodurch sich in manchen Fällen die Genauigkeit steigern lässt und/oder Bewegungen besser erkennbar sind.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren Erregerschwingungen zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den periodisch erzeugten Erregerschwingungen zu beaufschlagen. Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Hertz und etwa 800 Hertz, bevorzugt zwischen etwa 2 Hertz und etwa 100 Hertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Hertz und etwa 20 Hertz.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis so mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung eine aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung ist. Dadurch ergibt sich wie vorstehend bereits angesprochen eine besonders empfindliche Auswertung.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis, insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Messschwingung, in Resonanz mit der Erregerschwingung bringbar.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz, wobei die Sensorspule ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives Element des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule geschaltet ist. In diesem Fall ergibt sich in an sich bekannter Weise die erste Resonanzfrequenz, bei der es sich um die Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators handelt, aus der Induktivität der Sensorspule und der Kapazität des kapazitiven Elements.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet, die Erregerschwingung mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt. Besonders bevorzugt beträgt die zweite Frequenz zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators, weiter bevorzugt zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten Resonanzfrequenz.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist der Schwingungsgenerator einen zweiten LC-Oszillator auf und einen Taktgeber, der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal oder einem von dem ersten Taktsignal abgeleiteten Signal (beispielsweise mit einem verstärkten ersten Taktsignal) zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge aufweist.
  • Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die vorgebbare Taktlänge zwischen etwa 100 Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden, insbesondere zwischen etwa 500 Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine Mikrosekunde.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis, insbesondere zumindest zeitweise, induktiv mit dem Schwingungsgenerator gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis kapazitiv mit dem Schwingungsgenerator gekoppelt, bevorzugt über ein Kopplungsglied, das aus einer elektrischen Serienschaltung von einem Kopplungswiderstand und einem Kopplungskondensator besteht. Hierdurch kann die Kopplungsimpedanz präzise eingestellt werden.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte unterschiedlicher Schwingungsperioden der (selben) Messschwingung miteinander zu vergleichen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung der mehreren Messschwingungen mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer zweiten Messschwingung der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite Messschwingung auf die erste Messschwingung folgt, insbesondere direkt (ohne, dass eine weitere Messschwingung zwischen der ersten und zweiten Messschwingung stattfindet) auf die erste Messschwingung folgt.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen ersten Amplitudenwert der Messschwingung eines ersten Taktdurchgangs mit einem Amplitudenwert der Messschwingung eines zweiten Taktdurchgangs zu vergleichen, wobei das Vergleichen insbesondere eine Differenzbildung umfasst. Unter einem Taktdurchgang kann der Ablauf eines Taktimpulses und der darauffolgenden Taktpause beziehungsweise eine Taktperiode verstanden werden.
  • Beispielsweise kann bei manchen Ausführungsformen anhand eines Überschreitens oder Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für die Differenz ermittelt werden, ob sich zwischen zwei Taktdurchgängen eine Position des Betätigungselements geändert hat oder nicht. Es können also z.B. Änderungen der Position erfasst werden. Je nach Auslegung kann bei manchen Ausführungsformen (nur) ein Entfernen, (nur) eine Annäherung des Betätigungselements oder beides erfasst werden. Beispielsweise führt bei bevorzugten Ausführungsformen ein Verbleiben des Betätigungselements in einer (selben) Position nicht zu einem Unter- oder Überschreiten des Schwellwerts.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist wenigstens ein zweiter Messschwingkreis vorgesehen, der eine zweite Sensorspule aufweist, und in dem eine sekundäre Messschwingung erzeugbar ist, wobei der Schwingungsgenerator dazu ausgebildet ist, auch den zweiten Messschwingkreis zumindest zeitweise mit der Erregerschwingung zu beaufschlagen, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements charakterisierende Bewegungsinformation in Abhängigkeit der ersten Messschwingung und der sekundären Messschwingung zu ermitteln.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist die Auswerteeinrichtung einen Vergleicher auf, der dazu ausgebildet ist, einen Amplitudenwert der Messschwingung mit einem Vorgabewert zu vergleichen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist eine Vorgabewerterzeugungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zu erzeugen, wobei die Vorgabewerterzeugungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zumindest zeitweise a) als statischen Wert und/oder zumindest zeitweise b) in Abhängigkeit eines Amplitudenwerts der Messschwingung zu erzeugen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist ein Flipflopelement vorgesehen, dessen Setzeingang mit einem Ausgang des Vergleichers verbunden oder verbindbar ist, und dessen Rücksetzeingang mit einem Taktsignal, insbesondere dem ersten Taktsignal, beaufschlagbar ist.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist ein Tiefpass vorgesehen, und ein Ausgang des Flipflopelements ist mit einem Eingang des Tiefpasses verbunden.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet: periodisches Erzeugen von mehreren Erregerschwingungen, insbesondere abklingenden Erregerschwingungen, mittels des Schwingungsgenerators, und Beaufschlagen des ersten Messschwingkreises mit den mehreren Erregerschwingungen, wobei insbesondere der erste Messschwingkreis so mit den mehreren Erregerschwingungen beaufschlagbar ist, dass a) der erste Messschwingkreis, vorzugsweise zumindest in etwa, in Resonanz mit einer jeweiligen Erregerschwingung versetzt wird und/oder b) die Messschwingung als aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung erhalten wird.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gerät wenigstens eine Funktionskomponente auf, wobei das Gerät dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines Betriebszustands der wenigstens einen Funktionskomponente in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation zu steuern.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die wenigstens eine Funktionskomponente eine Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die Messeinrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die bzw. mittels der Messeinrichtung auszuführen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät dazu ausgebildet, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator in Abhängigkeit der Bewegungsinformation zumindest zeitweise zu deaktivieren.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gehäuse eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf, wobei das Betätigungselement eine im wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen Endbereich des Gehäuses koaxial umgibt.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Sensorspule innerhalb des Gehäuses und zumindest teilweise in dem ersten axialen Endbereich angeordnet.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist radial zwischen dem Gehäuse und dem hohlzylindrischen Betätigungselement eine Druckfeder vorgesehen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gehäuse zumindest in dem ersten axialen Endbereich hermetisch dicht.
  • Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung eines elektronischen Geräts nach den Ausführungsformen zur Messung wenigstens einer physikalischen Größe, insbesondere einer Schichtdicke wenigstens einer Lackschicht.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • 1 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 2 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform,
    • 3 schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform,
    • 4 schematisch ein Blockdiagramm eines induktiven Sensors gemäß einer Ausführungsform,
    • 5A schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform,
    • 5B schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform,
    • 6 schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors gemäß einer Ausführungsform,
    • 7A, 7B schematisch Signalverläufe einer Erregerschwingung sowie einer Messschwingung zu einem ersten Taktdurchgang und einem zweiten Taktdurchgang des in 6 gezeigten induktiven Sensors,
    • 8A bis 8F schematisch unterschiedliche Zeitverläufe verschiedener Signale des in 6 gezeigten induktiven Sensors in einem ersten Betriebszustand;
    • 9A bis 9F schematisch die in 8A bis 8F gezeigten Signalverläufe jeweils in einem zweiten Betriebszustand,
    • 10 schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors gemäß einer weiteren Ausführungsform,
    • 11 schematisch einen Maximalwertspeicher gemäß einer Ausführungsform,
    • 12A bis 12D schematisch Signalverläufe einer Erregerschwingung sowie eines Differenzsignals in unterschiedlichen Zeitfenstern, und
    • 13 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektronischen Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Gerät 1000 weist ein Gehäuse 1002 und ein relativ zu dem Gehäuse 1002 bewegbares Betätigungselement 1004 auf. Vorliegend ist das Betätigungselement 1004 beispielsweise in etwa entlang einer Längsachse des Gehäuses 1002 relativ zu dem Gehäuse 1002 hin- und herbewegbar, vergleiche den Doppelpfeil a1. Eine erste (in 1 rechte) axiale Endposition des Betätigungselements 1004 ist mit dem Bezugszeichen 1004 gekennzeichnet, und eine zweite (in 1 linke) axiale Endposition ist mit dem Bezugszeichen 1004' bezeichnet. Das Betätigungselement 1004 weist wenigstens eine metallische Komponente auf, in der insbesondere unter Beaufschlagung mit einem magnetischen Wechselfeld Wirbelströme induzierbar sind. Bei manchen Ausführungsformen kann das Betätigungselement 1004 vollständig aus Metall gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann das Betätigungselement 1004 auch einen nichtmetallischen Grundkörper aufweisen und beispielsweise eine metallische Schicht, insbesondere eine Metallisierung einer Oberfläche des Grundkörpers. Alternativ oder ergänzend kann ein metallischer Körper an dem Grundkörper des Betätigungselements 1004 angeordnet sein. Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, das Betätigungselement nichtmetallisch, aber elektrisch leitfähig auszuführen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Betätigungselement 1004 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise bewegbar an dem Gehäuse 1002 angebracht, z.B. lösbar verbindbar oder auch (zerstörungsfrei) unlösbar verbindbar mit diesem.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, das Betätigungselement 1004 nicht oder zumindest nicht ständig an dem Gehäuse 1002 anzubringen, sondern es als separates Bauteil vorzuhalten und bei Bedarf an das Gehäuse 1002 anzunähern, um die nachstehend beschriebene Auswertung zu ermöglichen.
  • Das Gerät 1000 weist ferner einen induktiven Sensor 1100 mit einer Sensorspule 1112 zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 auf, der - ebenso wie die Sensorspule 1112 - bevorzugt in einem Innenraum des Gehäuses 1002 angeordnet ist. Demgegenüber ist das Betätigungselement 1004 i.d.R. außerhalb des Gehäuses 1002 angeordnet, unabhängig davon, ob es an diesem angebracht ist oder nicht.
  • 4 zeigt beispielhaft ein vereinfachtes Blockschaltbild des induktiven Sensors 1100. Der induktive Sensor 1100 weist auf: einen die Sensorspule 1112 (1) aufweisenden ersten Messschwingkreis 1110, in dem eine erste Messschwingung MS erzeugbar ist, und einen Schwingungsgenerator 1130, der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung ES zu erzeugen und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis 1110 mit der Erregerschwingung ES zu beaufschlagen.
  • Weiter weist das Gerät eine Auswerteeinrichtung 1200 auf, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 (1) charakterisierende Bewegungsinformation BI (4) in Abhängigkeit der ersten Messschwingung MS zu ermitteln. Die Funktionalität der Auswerteeinrichtung 1200 kann bei bevorzugten Ausführungsformen in dem induktiven Sensor 1100 integriert sein. Bei anderen Ausführungsformen ist auch denkbar, die Funktionalität der Auswerteeinrichtung 1200 zumindest teilweise außerhalb des induktiven Sensors 1100 zu realisieren. Beispielsweise kann das Gerät 1000 (1) bei manchen Ausführungsformen über eine optionale Steuereinheit 1010 verfügen, die den Betrieb des Geräts 1000 und einer oder mehrerer ebenfalls optionaler Funktionseinheiten 1300, 1302 steuert. Bei diesen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 1010 dazu ausgebildet sein, wenigstens einen Teil der Funktionalität der Auswerteeinrichtung 1200 zu realisieren. Die ermittelten Bewegungsinformationen BI können bei bevorzugten Ausführungsformen vorteilhaft zur Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000 und/oder wenigstens einer Komponente, beispielsweise der Funktionseinheit 1300 (4), genutzt werden.
  • 5A zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In einem ersten Schritt 100 erzeugt der Schwingungsgenerator 1130 (4) eine Erregerschwingung ES. Bei der Erregerschwingung ES kann es sich beispielsweise um eine abklingende Schwingung handeln, wie sie schematisch in 7A, vergleiche das Bezugszeichen 11, angedeutet ist.
  • In Schritt 110 (5A) beaufschlagt der Schwingungsgenerator 1130 (4) den ersten Messschwingkreis 1110 so mit der Erregerschwingung ES, dass sich eine auf- und wiederabklingende erste Messschwingung 7, vgl. 7B, in dem ersten Messschwingkreis 1110 ergibt. In Schritt 120 (5A) ermittelt die Auswerteeinrichtung 1200 (4) eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004 ( 1) charakterisierende Bewegungsinformation BI in Abhängigkeit der ersten Messschwingung MS.
  • Optional kann in Schritt 130 vorteilhaft z.B. ein Betrieb des Geräts 1000 bzw. wenigstens einer seiner Funktionskomponenten 1300, 1302 in Abhängigkeit der Bewegungsinformation BI gesteuert werden. Beispielsweise ist denkbar, dass die Funktionskomponente 1300 dann aktiviert wird, wenn das Betätigungselement 1004 der Sensorspule 1112 angenähert wird, was dem erfindungsgemäßen Prinzip zufolge unter Verwendung des induktiven Sensors 1100 ermittelbar ist. Dies kann beispielsweise unter Steuerung durch die Steuereinheit 1010 erfolgen. Um eine besonders energieeffiziente Konfiguration zu erzielen, kann die durch den induktiven Sensor 1100 gelieferte Bewegungsinformation BI beispielsweise dazu verwendet werden, die Steuereinheit 1010 aus einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem die Aktivierung der Komponente 1300 ausgeführt werden kann.
  • Generell kann die Erregerschwingung ES und/oder eine Messschwingung MS des ersten Messschwingkreises 1110 beispielsweise durch eine sich zeitlich ändernde elektrische Spannung und/oder durch einen sich zeitlich ändernden elektrischen Strom charakterisiert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinrichtung 1200 beispielsweise eine elektrische Spannung an der Sensorspule 1112 und/oder einen elektrischen Strom durch die Sensorspule 1112 auswerten, um die Bewegungsinformationen BI zu ermitteln.
  • Besonders vorteilhaft an den Ausführungsformen, die eine auf- und wieder abklingende Messschwingung 7 (7B) in dem Messschwingkreis 1110 (4) zum Gegenstand haben, ist, dass ein Signalmaximum (z.B. maximale Spannung) der auf- und wieder abklingenden Schwingung im Vergleich zu einer z.B. lediglich abklingenden Schwingung deutlich stärker von einer Wechselwirkung der Sensorspule 1112 (1) mit dem Betätigungselement 1004 bzw. seiner wenigstens einen metallischen Komponente abhängt, wodurch sich eine größere Empfindlichkeit des vorgeschlagenen Messprinzips als bei konventionellen induktiven Verfahren ergibt, und wodurch ein präziseres Ermitteln der Bewegungsinformationen BI ermöglicht ist.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen besteht eine durch die Auswerteeinrichtung 1200 auswertbare Wechselwirkung des Betätigungselements 1004 (1) (bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente) mit der Sensorspule 1112 darin, dass ein durch die Messchwingung MS (4) hervorgerufenes magnetisches Wechselfeld im Bereich der Sensorspule 1112 (1) Wirbelströme in dem Betätigungselement 1004 bzw. seiner metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Komponente induziert. Dies kann beispielsweise eine Dämpfung der ersten Messschwingung bewirken. Je nach Anordnung des Betätigungselements 1004 in Bezug auf die Sensorspule 1112 kann diese Wechselwirkung stärker oder schwächer ausfallen, was durch die Auswerteeinrichtung 1200 auswertbar ist. Insbesondere können dadurch sowohl eine Position des Betätigungselements als auch Bewegungen des Betätigungselements erkannt werden. Beispielsweise ergibt sich bei manchen Ausführungsformen eine vergleichsweise schwache Dämpfung der ersten Messschwingung MS (4) durch das Betätigungselement 1004 dann, wenn es in seiner in 1 rechten axialen Endposition, also entfernt von der Sensorspule 1112, angeordnet ist, und es ergibt sich eine vergleichsweise starke Dämpfung der ersten Messschwingung MS (4) durch das Betätigungselement 1004 dann, wenn es in seiner in 1 linken axialen Endposition, also im Bereich der Sensorspule 1112, angeordnet ist, vgl. Bezugszeichen 1004'.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, dass eine Annäherung des Betätigungselements 1004 bzw. seiner metallischen Komponente zu der Sensorspule 1112 bzw. Entfernung von der Sensorspule 1112 die Resonanzfrequenz des ersten Messschwingkreises 1110 beeinflusst, so dass sich anstelle der vorstehend genannten Dämpfung auch eine Verstärkung der ersten Messschwingung MS bei Annäherung des Betätigungselements 1004 an die erste Sensorspule 1112 ergeben kann.
  • 2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000a gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der Konfiguration 1000 gemäß 1 ist bei der Konfiguration 1000a gemäß 2 das Betätigungselement 1004a drehbar um einen Drehpunkt DP in Bezug auf das Gehäuse 1002 angeordnet, sodass es beispielsweise zwischen wenigstens zwei verschiedenen Winkelpositionen 1004a, 1004a' im Sinne einer Drehung hin- und herbewegt werden kann, vergleiche den Doppelpfeil a2. Für die Ermittlung der Bewegungsinformation BI gilt das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5A Gesagte entsprechend.
  • 3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 1000b gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Betätigungselement 1004b ist i.w. hülsenförmig ausgebildet und koaxial um das Gehäuse 1002 des Geräts 1000b herum angeordnet sowie an diesem axial hin- und herbewegbar gelagert, vgl. den Doppelpfeil a3. Eine axiale Endposition des Betätigungselements 1004b im Bereich der Sensorspule 1112 ist mit dem Bezugszeichen 1004b' angedeutet. Für die Ermittlung der Bewegungsinformation BI gilt das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5A Gesagte entsprechend.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (4) dazu ausgebildet, mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen ES zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis mit den mehreren Erregerschwingungen zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen entsprechende Mehrzahl von Messschwingungen ergibt. Dies ermöglicht eine nichtverschwindende „Messrate“, also die wiederholte Ermittlung der Bewegungsinformationen BI.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (4) dazu ausgebildet, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren Erregerschwingungen ES zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis MS mit den periodisch erzeugten Erregerschwingungen zu beaufschlagen. Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Hertz und etwa 800 Hertz, bevorzugt zwischen etwa 2 Hertz und etwa 100 Hertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Hertz und etwa 20 Hertz. Die erste Taktfrequenz kann beispielsweise die vorstehend genannte Messrate definieren, sofern z.B. je Messschwingung eine Bewegungsinformation BI ermittelt wird. Die erste Taktfrequenz ist von der Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators zu unterscheiden, die i.d.R. wesentlich größer ist als die erste Taktfrequenz. Beispielsweise enthält die in 7A gezeigte Erregerschwingung 11 eine Vielzahl von vollständigen (z.B. sinusförmigen) Schwingungsperioden mit der Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators. Die in 7A gezeigte Gesamtheit dieser Vielzahl von Schwingungsperioden mit der Eigenfrequenz des Schwingungsgenerators wird vorliegend als „eine Erregerschwingung“ ES, 11 bezeichnet (vergleichbares gilt für die Messschwingung 7 gemäß 7B). Demgegenüber gibt die erste Taktfrequenz an, wie oft je Zeiteinheit eine derartige Erregerschwingung ES, 11 erzeugt wird. Wenn die erste Taktfrequenz beispielsweise zu 10 Hertz gewählt wird, werden demnach innerhalb einer Sekunde insgesamt 10 Erregerschwingungen 11 des in 7A gezeigten Typs erzeugt.
  • Für handbetätigte Geräte kann beispielsweise eine Messrate von etwa 10 Hertz zweckmäßig sein, weil dann z.B. zehnmal je Sekunde eine entsprechende Bewegungsinformation BI ermittelbar ist, was für viele Anwendungsbereiche ein hinreichend schnelles Ansprechen z.B. für die Erkennung einer Positionsänderung des Betätigungselements 1004, 1004a, 1004b sicherstellt.
  • Bei anderen Ausführungsformen ist auch denkbar, ein Gerät vorzusehen, das nicht bzw. nicht nur handbetätigbar bzw. durch eine Person betätigbar ist, sondern beispielsweise innerhalb eines (teil-)automatisierten Systems wie z.B. eines Roboter aufweisenden Fertigungssystems nutzbar ist. Bei diesen Ausführungsformen kann der induktive Sensor 1100 beispielsweise auch zur Detektion der Position und/oder Bewegung einer metallischen und/oder elektrisch leitfähigen Komponente dieses Systems verwendet werden, z.B. zur Ausbildung eines induktiven Näherungssensors.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 (4) dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis 1110 so mit der Erregerschwingung ES zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung MS eine aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung ist. Dadurch ergibt sich wie vorstehend bereits angesprochen eine besonders empfindliche Auswertung.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110, insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Messschwingung MS, in Resonanz mit der Erregerschwingung ES bringbar.
  • 5B zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Schritt 150 repräsentiert ein periodisches Erzeugen von mehreren jeweils abklingenden Erregerschwingungen, beispielsweise mit einer Signalform 11 gemäß 7A. Schritt 160 repräsentiert das Beaufschlagen des ersten Messschwingkreises 1110 mit einer jeweiligen Erregerschwingung, wodurch sich entsprechende Messschwingungen ergeben, beispielsweise mit einer Signalform 7 gemäß 7B. Obwohl die Schritte 150, 160 vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit als nacheinander ausgeführt beschrieben sind versteht es sich, dass die Erzeugung der mehreren Erregerschwingungen und das Beaufschlagen des Messchwingkreises mit den jeweiligen Erregerschwingungen derart abläuft, dass nach der Erzeugung einer jeweiligen Erregerschwingung hiermit zunächst der Messschwingkreis beaufschlagt wird, um die entsprechende Messschwingung anzuregen, und dass erst danach die nächste Erregerschwingung erzeugt wird.
  • In dem optionalen Schritt 170 aus 5B ermittelt die Auswerteeinrichtung 1200 (4) die Bewegungsinformation BI in Abhängigkeit von einer oder mehreren der zuvor durch die Schritte 150, 160 erzeugten Messschwingungen. In dem weiteren optionalen Schritt 180 kann eine Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000 (1) bzw. wenigstens einer seiner Komponenten 1010, 1300, 1302 in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Bewegungsinformation BI erfolgen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 (4) ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz, wobei die Sensorspule 1112 (1) ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives Element des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule 1112 geschaltet ist. In diesem Fall ergibt sich in an sich bekannter Weise die erste Resonanzfrequenz, bei der es sich um die Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators handelt, aus der Induktivität der Sensorspule 1112 und der Kapazität des kapazitiven Elements.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der Schwingungsgenerator 1130 dazu ausgebildet, die Erregerschwingung ES mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt, besonders bevorzugt zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent, weiter bevorzugt zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten Resonanzfrequenz. Dadurch kann eine bevorzugte auf- und wiederabklingende Signalform für die Messschwingung besonders effizient erhalten werden.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist der Schwingungsgenerator 1130 (4) einen zweiten LC-Oszillator auf und einen Taktgeber, der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal oder einem von dem ersten Taktsignal abgeleiteten Signal (beispielsweise mit einem verstärkten ersten Taktsignal) zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen beträgt die vorgebbare Taktlänge zwischen etwa 100 Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden, insbesondere zwischen etwa 500 Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine Mikrosekunde.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 induktiv mit dem Schwingungsgenerator 1130 gekoppelt. Dies kann bei manchen Ausführungsformen beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein induktives Element des zweiten LC-Oszillators so ausgebildet und bezüglich der Sensorspule 1112 angeordnet ist, dass der von ihm erzeugte magnetische Fluss gemäß dem gewünschten Kopplungsgrad zumindest teilweise auch die Sensorspule 1112 durchsetzt. Beispielsweise können sowohl die Sensorspule 1112 als auch das induktive Element des zweiten LC-Oszillators hierzu als Zylinderspule ausgebildet sein.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, dass eine magnetische bzw. induktive Kopplung zwischen dem Schwingungsgenerator 1130 und dem ersten Messschwingkreis 1110 unerwünscht ist. In diesem Fall kann z.B. das induktive Element des zweiten LC-Oszillators so ausgebildet sein, dass sich eine möglichst geringe Wechselwirkung seines Magnetfelds mit der Sensorspule 1112 ergibt. Beispielsweise kann das induktive Element des zweiten LC-Oszillators in diesem Fall als Mikroinduktivität ausgebildet sein, z.B. in Form eines SMD-Bauelements.
  • Bei anderen Ausführungsformen ist der erste Messschwingkreis 1110 kapazitiv mit dem Schwingungsgenerator 1130 gekoppelt, z.B. über ein Kopplungsglied, das bevorzugt aus einer elektrischen Serienschaltung von einem Kopplungswiderstand und einem Kopplungskondensator besteht. Hierdurch kann die Kopplungsimpedanz präzise eingestellt werden.
  • Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 6 eine mögliche schaltungstechnische Realisierung 1 des induktiven Sensors gemäß weiterer Ausführungsformen beschrieben.
  • In einem ersten Bereich B1 des Schaltbilds ist ein Schwingungsgenerator 13 vorgesehen, der beispielsweise die Funktionalität des vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Schwingungsgenerators 1130 aufweist. In einem zweiten Bereich B2 des Schaltbilds ist ein erster Messchwingkreis 15, beispielsweise vergleichbar zu dem vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen ersten Messchwingkreis 1110, vorgesehen, und in einem dritten Bereich B3 sind Schaltungskomponenten vorgesehen, die beispielsweise die Funktionalität der vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Auswerteeinrichtung 1200 realisieren.
  • Der erste Messschwingkreis 15 gemäß 6 weist eine Parallelschaltung aus einer Sensorspule 3, die beispielsweise der vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensorspule 1112 entspricht, und einem Kondensator 53 auf, wodurch ein erster LC-Oszillator gebildet ist. Der Kondensator 53 definiert zusammen mit der Sensorspule 3 eine Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators bzw. Messschwingkreises und kann daher auch als Resonanzkondensator bezeichnet werden. Im Bereich der Sensorspule 3 ist schematisch eine metallische (und/oder elektrisch leitfähige) Komponente 2 dargestellt, deren Position und/oder Bewegung unter Anwendung des Prinzips der Ausführungsformen ermittelbar ist. Die metallische Komponente 2 ist beispielsweise Bestandteil des Betätigungselements 1004, 1004a, 1004b gemäß der 1, 2, 3 oder bildet dieses Betätigungselement.
  • Der erste Messschwingkreis 15 ist über eine Kopplungsimpedanz, vorliegend gebildet durch eine Serienschaltung aus einem Widerstand 55 und einem Kondensator 57 mit dem Schwingungsgenerator 13 kapazitiv (bzw. kapazitiv und resistiv) gekoppelt. Der Schwingungsgenerator 13 ist dazu ausgebildet, den ersten Messschwingkreis 15, vorzugsweise periodisch, mit Erregerschwingungen 11 zu beaufschlagen, wodurch in dem ersten Messschwingkreis 15 jeweils entsprechende Messschwingungen 7 angeregt werden. Beispielsweise kann der erste Messschwingkreis 15 dazu über die Kopplungsimpedanz 55, 57 periodisch durch den Schwingungsgenerator 13 bestromt werden, wobei ein Kopplungsfaktor durch die Auswahl des Widerstandswerts des Widerstands 55 und/oder der Kapazität des Kondensators 57 präzise einstellbar ist.
  • Der Schwingungsgenerator 13 weist zur Erzeugung der Erregerschwingung(en) 11 einen Erregerschwingkreis mit einem induktiven Element, insbesondere einer Spule, 59 sowie einem Kondensator 61 auf, die einen zweiten LC-Oszillator bilden. Der Schwingungsgenerator 13 weist außerdem einen Taktgeber 63 auf. Mittels des Taktgebers 63 ist ein erstes Taktsignal TS1, in 6 auch angedeutet durch den Rechteckimpuls 65 („Takt“), erzeugbar. Der Takt 65 hat beispielsweise eine Impulsdauer bzw. Taktlänge („duty cycle“) von einer Mikrosekunde (ps) bei einer ersten Taktfrequenz von 10 Hertz. Dies entspricht einer Periodendauer von 100 Millisekunden (ms), wobei die Taktlänge angibt, dass für insgesamt 1 Mikrosekunde das erste Taktsignal TS1 einen Wert von z.B. logisch eins (oder einen sonstigen nichtverschwindenden Amplitudenwert, der sich z.B. auch aus einem Wert der Betriebsspannung V1 in Bezug auf das Massepotential GND von beispielsweise 3 Volt ergibt) aufweist, und für die restliche Periodendauer einen Wert von Null. Durch diesen vergleichsweise kleinen Tastgrad von 1 µs / 100 ms = 1 : 100000 ist ein besonders energieeffizienter Betrieb des Sensors 1 ermöglicht.
  • Der in 6 gezeigte induktive Sensor 1 wird also mittels des ersten Taktsignals TS1 während der Taktlänge bestromt und ist in den Taktpausen im Wesentlichen stromlos. Besonders bevorzugt wird als Taktgenerator ein ultra-low power Takterzeugerbaustein verwendet, der eine Stromaufnahme von weniger als etwa 30 Nanoampere (nA) bei einer Betriebsspannung von 3 V aufweist. Dadurch kann ein sehr energieeffizienter induktiver Sensor bereitgestellt werden.
  • Bei weiteren Ausführungsformen können die Werte für die erste Taktfrequenz und/oder die Taktlänge an sich beliebig gewählt werden. Wenn zum Beispiel für einen industriellen Annäherungssensor eine schnellstmögliche Erkennung der metallischen Komponente 2 an die Sensorspule 3 erforderlich ist, kann bevorzugt nach dem Abklingen einer ersten Erregerschwingung 11 (7A) unter einen vorgebbaren ersten Schwellwert, vorzugsweise etwa Null, sofort die Erzeugung der nächsten Erregerschwindung 11 gestartet werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform steuert das erste Taktsignal TS1 ein elektrisches Schaltelement 67, beispielsweise einen Feldeffekttransistor, das bzw. der vorliegend in Serie zu dem zweiten LC-Oszillator 59, 61 geschaltet ist.
  • Der Taktgeber 63 bzw. der gesamte Sensor 1 kann bei bevorzugten Ausführungsformen von einer in 6 nicht näher dargestellten elektrischen Energiequelle mit der Betriebsspannung V1 versorgt werden, die beispielsweise mittels einer Batterie und/oder Solarzelle und/oder einer Vorrichtung zum Energy Harvesting (Aufnehmen von Energie aus der Umgebung und ggf. Umwandeln in elektrische Energie) bereitgestellt wird. Besonders bevorzugt kann der Sensor 1 auch eine elektrische Energieversorgung seines Zielsystems, vorliegend z.B. des Geräts 1000 (1) mit nutzen, beispielsweise eine Batterie (nicht gezeigt), die auch die Steuereinheit 1010 und/oder wenigstens eine Funktionseinheit 1300, 1302 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Während einer Taktlänge des Taktes 65 ist das elektrische Schaltelement 67 eingeschaltet, z.B. eine Drain-Source Strecke des beispielhaft genannten Feldeffekttransistors niederohmig, und in Folge dessen wird der zweite LC-Oszillator bzw. Erregerschwingkreis 59, 61 des Schwingungsgenerators 13 mit einer Gleichspannung V1 beaufschlagt. Dadurch baut sich ein magnetisches Feld in der Spule 59 auf. Während den Taktpausen öffnet das elektrische Schaltelement 67 und der Erregerschwingkreis des Schwingungsgenerators 13 gerät in eine abklingende Schwingung, die Erregerschwingung 11, vgl. 7A. In den Taktpausen des Taktes 65 wird somit der erste Messschwingkreis 15 über die Kopplungsimpedanz 55, 57 mit der abklingenden Erregerschwingung 11 bestromt. Dadurch wird dieser zu einer ersten Messschwingung 7 angeregt, vgl. 7B, gerät bei bevorzugten Ausführungsformen insbesondere in Resonanz mit der Erregerschwingung 11, wobei sich die erste Messschwingung 7 bevorzugt als ansteigende und wieder abklingende Messschwingung 7 ergibt.
  • Die Messschwingung 7 ist über die Sensorspule 3 von der Position und/oder Bewegung der metallischen Komponente 2 abhängig, beispielsweise von einer Anwesenheit oder Abwesenheit der Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3 und/oder einer Annäherung oder einem Entfernen der Komponente 2. Zum Erkennen der Position und/oder Bewegung der Komponente 2 bzw. zum Auswerten der ersten Messschwingung 7 ist dem ersten Messschwingkreis 15 (7) eine Schaltungsgruppe zugeordnet, die i.w. in dem dritten Bereich B3 gemäß 6 abgebildet ist.
  • Diese Schaltungsgruppe weist einen Maximalwertspeicher 27 auf sowie eine vorliegend beispielhaft als Spannungsteiler ausgebildete Vorgabewerterzeugungseinrichtung VG mit einem ersten Vorgabewiderstand 69 und einem zweiten Vorgabewiderstand 71. Der Maximalwertspeicher 27 speichert einen Maximalwert eines Amplitudenwerts 17 der ersten Messschwingung 7 und stellt ihn an seinem Ausgang als Speicherwert 25 bereit. Dem Maximalwertspeicher 27 ist ein Zeitverzögerungsglied 73 nachgeschaltet. Das Zeitverzögerungsglied 73 verzögert den an dem Ausgang des Maximalwertspeichers 27 anliegenden Speicherwert 25 vorzugsweise um eine Periodendauer PD (8) des ersten Taktsignals TS1, wodurch ein verzögerter Speicherwert 25' erhalten wird. Alternativ erfolgt die Verzögerung mittels eines integrierenden Filters. In einer Ausgestaltung weist das Zeitverzögerungsglied 73 einen Tiefpass auf.
  • Ein Vorgabeausgang 75 der Vorgabewerterzeugungseinrichtung VG sowie ein Ausgang des Zeitverzögerungsglieds 73 sind einem Vergleicher 77 vorgeschaltet. An dem Vergleicher 77 liegt damit der verzögerte Speicherwert 25' (also der um einen Takt verzögerte erster maximale Amplitudenwert 17) eines ersten Taktdurchgangs sowie ein zweiter Amplitudenwert 21 eines um einen Takt späteren zweiten Taktdurchgangs an. Der verzögerte Speicherwert 25' wird mittels des Vergleichers 77 mit dem zweiten Amplitudenwert 21 verglichen. Außerdem wird mittels des Spannungsteilers VG der zweite Amplitudenwert 21 um eine entsprechende Schwelle 29 (7B) reduziert, bevor dieser auf den Vergleicher 77 wirkt.
  • Der Maximalwertspeicher 27, das Zeitverzögerungsglied 73 sowie der Vergleicher 77 können bei manchen Ausführungsformen ein Differenzierglied bilden, das die erste Messschwingung 7 über eine Periodendauer des Taktes 65 differenziert. Der Vergleicher 77 erzeugt als Ausgangssignal ein Setzsignal 79, falls der Vorgabeausgang 75 größer ist als der verzögerte Speicherwert 25'.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen wird also das beispielhaft mittels des Vergleichers 77, dem Zeitverzögerungsglied 73 sowie dem Maximalwertspeicher 27 gebildete Differential über die Vorgabewiderstände 69 und 71 mit der Schwelle 29 verglichen, wobei der Vergleicher 77 dann das positive Setzsignal 79 erzeugt, wenn das Differential der ersten Messschwingung 7 die Schwelle 29 überschreitet. Dies kann bei manchen Ausführungsformen z.B. dann gegeben sein, wenn die metallische Komponente 2 von der Sensorspule 3 entfernt wird und somit keine bzw. nur noch eine geringere Dämpfung des Signals in der Sensorspule 3 bewirkt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist dem Vergleicher 77 ein Flipflopelement 81 nachgeschaltet, insbesondere ein Setzeingang 81a zum Setzen des Flipflopelements 81. Außerdem ist ein Rücksetzeingang 81b des Flipflopelements 81 dem Taktgeber 63 nachgeschaltet. Dadurch wird bei jedem Takt 65, also dann, wenn der Schwingungsgenerator 13 bestromt wird, das Flipflopelement 81 zurückgesetzt. Dadurch ist sichergestellt, dass zum Taktdurchgang des Trennens des Erregerschwingkreises 13 von der nicht näher dargestellten elektrischen Energiequelle (bei der fallenden Flanke des ersten Taktsignals TS1 bzw. des Takts 65), also dann, wenn die Erregerschwingung 11 beginnt, das Flipflopelement 81 zurückgesetzt ist. Falls mittels des Vergleichers 77, wie vorab beschrieben, das Entfernen und/oder die Abwesenheit der metallischen Komponente 2 von der Sensorspule 3 erkannt wird und dieser das Setzsignal 79 erzeugt, wird das Flipflopelement 81 gesetzt.
  • Dem Flipflopelement 81 kann bei weiteren Ausführungsformen ein optionaler Tiefpass 83 nachgeschaltet sein, um Zeiten nach dem Rücksetzen des Flipflopelements 81 durch den Takt 65 und erneutem Setzen durch das Setzsignal 79 zu überbrücken. Ein nichtverschwindendes Ausgangssignal 83' des Tiefpasses 83 liegt also z.B. dann an, wenn das Entfernen der Komponente 2 erkannt worden ist. Dieses Ausgangssignal 83' kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zum Schalten und/oder Steuern wenigstens einer Komponente des Zielsystems für den induktiven Sensor 1, z.B. eines Geräts 1000 gemäß 1, genutzt werden. Beispielsweise kann das Ausgangssignal 83' der Steuereinheit 1010 des Geräts 1000 zugeführt werden, die es auswertet, beispielsweise um die Bewegungsinformationen BI (4) zu ermitteln und in Abhängigkeit hiervon einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines Betriebszustands beispielsweise der Funktionskomponente 1300 des Geräts 1000 zu steuern. Bei anderen Ausführungsformen kann das Ausgangssignal 83' direkt als Bewegungsinformation BI genutzt werden.
  • Um eine besonders energieeffiziente Konfiguration zu erzielen kann bei weiteren Ausführungsformen das Ausgangssignal 83' beispielsweise dazu verwendet werden, die Steuereinheit 1010 (1) des Geräts 1000 aus einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem z.B. die Aktivierung der Komponente 1300 ausgeführt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Ausgangssignal 83' so mit einem Eingang der Steuereinheit 1010, bei der es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller oder dergleichen handeln kann, verbunden wird, dass das Ausgangssignal 83' eine Unterbrechungsanforderung („interrupt request“) auslöst, die den Mikrocontroller aus dem Energiesparzustand in einen aktiven Betriebszustand versetzt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann je nach Auslegung der Schwellwerte und/oder von Resonanzfrequenzen des ersten Messschwingkreises 15 bzw. seines ersten LC-Oszillators und/oder des Schwingungsgenerators 13 bzw. seines zweiten LC-Oszillators z.B. die Annäherung oder das Entfernen der metallischen Komponente 2 erkannt werden.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der Maximalwertspeicher 27 (6) ebenfalls dem Taktgeber 63 nachgeschaltet, so dass ein Betriebszustand des Maximalwertspeichers 27 in Abhängigkeit des ersten Taktsignals TS1 steuerbar ist. Beispielsweise wird bevorzugt in jedem einzelnen Takt 65 der Maximalwertspeicher 27 ganz oder zumindest teilweise um einen Wert reduziert. Alternativ ist es möglich, auf den Maximalwertspeicher 27, die Vorgabewiderstände 69 und 71 sowie das Zeitverzögerungsglied 73 zu verzichten und stattdessen einen festen Schwellwert vorzusehen, also lediglich den fest vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert zu prüfen und abhängig davon zu schalten.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass für einen Messvorgang beispielsweise eine einzige Erregerschwingung 11 (7A) erzeugt wird, die dementsprechend eine einzige erste Messschwingung 7 bzw. MS1 (7B) in dem ersten Messschwingkreis 15 bewirkt. Bei einer Kalibrierung des induktiven Sensors 1, beispielsweise mittels vorangehenden Referenzmessungen, welche eine Anordnung der metallischen Komponente 2 in verschiedenen Positionen relativ zu der Sensorspule 3 und eine entsprechende Auswertung von beispielsweise wenigstens einem Amplitudenwert der ersten Messschwingung je Position zum Gegenstand haben, kann vorteilhaft bereits unter Auswertung einer einzigen Messschwingung eine Bewegungsinformation BI ermittelt werden, die eine Position der metallischen Komponente 2 relativ zu der Sensorspule 3 beschreibt. Bei diesen Ausführungsformen ist also ein Vergleich mehrerer, beispielsweise direkt aufeinanderfolgender, Messschwingungen des ersten Messschwingkreises entbehrlich. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen jedoch werden wie vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben mehrere Messschwingungen durch entsprechende Erregerschwingungen angeregt und die Bewegungsinformation(en) in Abhängigkeit der mehreren Messschwingungen ermittelt.
  • 7 zeigt unterschiedliche Signalverläufe der Erregerschwingung 11 sowie der ersten Messschwingung 7. In einer Darstellung A (7A) der 7 ist deutlich das Abklingen der Erregerschwingung 11 zu erkennen, das nach dem Trennen des Erregerschwingkreises 59, 61 (6) von der elektrischen Energieversorgung V1, GND auftritt.
  • In einer Darstellung B (7B) der 7 sind im Vergleich jeweils zwei Signalverläufe MS1, MS2 von Messschwingungen 7 infolge der Bestromung des ersten Messschwingkreises 15 ( 6) mittels der in 7A gezeigten Erregerschwingung 11 aufgetragen. Mittels einer durchgezogenen Linie MS1 ist eine erste Messschwingung eines ersten Taktdurchgangs dargestellt (angeregt durch eine Beaufschlagung mit einer ersten Erregerschwingung 11 gemäß 7A), die den ersten Amplitudenwert 17 aufweist, der in 7 mittels einer waagrechten Linie symbolisiert ist. Mittels einer gepunkteten Linie ist eine weitere der Messschwingungen 7 (angeregt durch eine Beaufschlagung mit einer zweiten Erregerschwingung 11 gemäß 7A) dargestellt, die zu einem zweiten Taktdurchgang den zweiten Amplitudenwert 21 aufweist, der in 7B ebenfalls mittels einer waagrechten Linie symbolisiert ist. Die Amplitudenwerte 17 und 21 sind jeweils Maximalwerte der pro Taktdurchgang jeweils aufklingenden und wieder abklingenden Messschwingungen MS1, MS2.
  • Die in 7B gepunktet dargestellte Situation MS2 ergibt sich z.B. bei einem Entfernen der metallischen Komponente 2 (6) von der Sensorspule 3, die dadurch weniger bedämpft wird. Es ist zu erkennen, dass deshalb in einem zweiten Taktdurchgang der zweite Amplitudenwert 21 höher liegt als der erste Amplitudenwert 17 des ersten Taktdurchgangs. Sofern der zweite Amplitudenwert 21 die mittels der in 6 dargestellten Widerstände 69 und 71 und/oder der zumindest teilweisen Reduzierung des Speicherwerts 25 vorgegebene Schwelle 29 (7B) überschreitet, generiert der Vergleicher 77 das Setzsignal 79 zum Setzen des Flipflopelementes 81.
  • 8 zeigt unterschiedliche Signalverläufe A bis F verschiedener Signale des in 6 beispielhaft dargestellten induktiven Sensors 1 bei Anwesenheit der metallischen Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3. 9 zeigt die in 8 gezeigten Signalverläufe, jedoch bei dem Entfernen der metallischen Komponente 2 von der Sensorspule 3 und dem Wiederannähern der metallischen Komponente 2 an die Sensorspule 3.
  • In einer Darstellung A der 8 und 9 sind jeweils insgesamt vier Perioden des ersten Taktsignals TS1 (6) bzw. des Taktes 65 dargestellt. Eine Periodendauer ist in 8A mit dem Bezugszeichen PD und eine Taktlänge mit dem Bezugszeichen TL bezeichnet. Das Verhältnis zwischen der Taktlänge TL und dazwischenliegenden Pausen P (entsprechend der Periodendauer PD abzüglich der Taktlänge TL) bzw. der Periodendauer PD ist für ein stromsparendes System gemäß bevorzugten Ausführungsformen vorzugsweise sehr klein gewählt, s.o., beispielsweise mit Werten von etwa 1:10000 und kleiner, vorzugsweise etwa 1:100000, und es ist in 8, 9 der Übersichtlichkeit halber nicht maßstabsgetreu dargestellt. In einer Darstellung B der 8 und 9 ist, jeweils schematisiert, das Ansteigen und Wiederabklingen der Messschwingung 7 dargestellt. In einer Darstellung C der 8 und 9 ist das an dem Ausgang des Vergleichers 77 bereitgestellte und jeweils an dem Setzeingang 81a des Flipflopelementes 81 anliegende Setzsignal 79 dargestellt. In einer Darstellung D der 8 und 9 ist jeweils ein an dem Rücksetzeingang 81b des Flipflopelementes 81 anliegendes Signal dargestellt, das mit dem ersten Taktsignal TS1 bzw. dem Takt 65 übereinstimmt. In einer Darstellung E der 8 und 9 ist jeweils der Speicherzustand (Ausgangssignal) des Flipflopelementes 81 dargestellt. In einer Darstellung F der 8 und 9 ist jeweils ein zeitlicher Verlauf eines Ausgangssignals des Zeitverzögerungsglieds 73 dargestellt, also der zeitlich verzögerte Speicherwert 25', der dem Vergleicher 77 zugeführt wird.
  • Wie in 8D zu erkennen, wird das Flipflopelement 81 pro erfolgtem Takt 65 zurückgesetzt und weist durchgängig gemäß der Darstellung der 8E den zurückgesetzten Speicherzustand auf. Wie in 8B zu erkennen, beginnt nach jedem Ende (fallende Flanke) des jeweiligen Taktes 65 eine der Messschwingungen 7, die aufgrund der Anwesenheit der metallischen Komponente 2 jeweils identische maximale Amplitudenwerte aufweisen, was in 8B mittels einer gestrichelten horizontalen Linie 21' symbolisiert ist. Diese maximalen Amplitudenwerte 21' entsprechen vorzugsweise dem jeweiligen ersten und zweiten Amplitudenwert 17, 21, vgl. auch 7B. Da die Messschwingung 7 aufklingt und dann wieder abklingt, tritt der jeweils maximale Amplitudenwert erst nach einer gewissen Anzahl von Schwingungsperioden der betreffenden Messschwingung auf, insbesondere direkt bei dem Übergang von dem Aufklingen in das Abklingen. Das Maximum der jeweils auftretenden Amplituden lässt sich dem Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen zufolge wenig aufwändig ermitteln beziehungsweise speichern und ist bereits während der aufklingenden Schwingungen durch die Position bzw. Bewegung der metallischen Komponente 2 beeinflusst. Da sich bei manchen Ausführungsformen die Beeinflussung über der Zeit aufaddiert und bei einem zeitlich verzögert auftretenden Signalmaximum gemessen wird, können eine Empfindlichkeit sowie Qualität der Messung gegenüber konventionellen Ansätzen (z.B. alleinige Betrachtung einer abklingenden Schwingung) weiter verbessert werden.
  • In der Darstellung F der 8 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Zeitverzögerungsglieds 73, der zeitlich verzögerte Speicherwert 25', eingeschwungen konstant dargestellt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die metallische Komponente 2 über eine die Zeitverzögerung des Zeitverzögerungsglieds 73 übersteigende Zeitspanne keine Bewegung relativ zu der Sensorspule 3 (6) ausführt.
  • Im Vergleich dazu ist in 9 zu erkennen, dass eine Amplitude der in 9B gezeigten zweiten Messschwingung 7' kurzzeitig die Schwelle 29 überschreitet, beispielsweise aufgrund einer Bewegung der metallischen Komponente 2 relativ zu der Sensorspule 3 (6). Dies bewirkt gemäß der Darstellung C der 9 ein nichtverschwindendes Ausgangssignal, nämlich das Setzsignal 79, an dem Ausgang des Vergleichers 77 und damit auch an dem Setzeingang 81a des Flipflopelementes 81. Wie in der Darstellung E der 9 zu erkennen, wird dadurch das Flipflopelement 81 gesetzt. Das Flipflopelement 81 bleibt bis zum nächsten Takt 65, der ein Rücksetzen bewirkt, gesetzt.
  • Nach einem dritten in 9 dargestellten Takt ergibt sich eine erneute Erhöhung der Amplitude der dritten Messschwingung 7", die im Vergleich zu der in 9B dargestellten zweiten Messschwingung 7' die Schwelle 29 noch weiter überschreitet. Es wird erneut das Setzsignal 79 erzeugt, wodurch für eine weitere Periode des Taktes 65 das Flipflopelement 81 gesetzt ist. Nach einem vierten der Takte 65 ist die metallische Komponente 2 wieder an die Sensorspule 3 (6) angenähert. Es ist zu erkennen, dass infolgedessen die Schwelle 29 durch die vierte Messschwingung 7"' nicht überschritten ist und daher das Flipflopelement 81 zurückgesetzt bleibt. Außerdem ist zu erkennen, dass der zeitlich verzögerte Speicherwert 25' langsam wieder abfällt.
  • Bei weiteren Ausführungsformen sind grundsätzlich auch andere Methoden der Signalauswertung möglich, beispielsweise unter Verwendung von fest vorgegebenen oder dynamisch nachgeregelten Schwellen.
  • Wie in den 8 und 9 zu erkennen, wird bei der beschriebenen Ausführungsform eine Messschwingung 7' bzw. der erste Amplitudenwert 17 zu einem ersten Taktdurchgang 19 mit einer nachfolgenden Messschwingung 7" bzw. einem zweiten Amplitudenwert 21 eines zweiten Taktdurchgangs 23 miteinander verglichen. Dies erfolgt bevorzugt zyklisch pro Taktdurchgang einmal, wobei insbesondere jeweils der Amplitudenwert eines aktuellen Taktdurchgangs mit dem entsprechenden Amplitudenwert (vorzugsweise jeweils der maximale oder minimale Amplitudenwert) des diesem vorangegangenen Taktdurchgangs verglichen wird.
  • Die Anwesenheit der metallischen Komponente 2 im Bereich der Sensorspule 3 (6) verursacht bei manchen Ausführungsformen eine Dämpfung der Messschwingung 7 in der Sensorspule 3, insbesondere aufgrund von durch die Messschwingung 7 bzw. das zu ihr gehörige magnetische Wechselfeld in der Komponente 2 induzierten Wirbelströmen, und verhindert dadurch wie in 8C dargestellt ein Setzen des Flipflopelements 81.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die metallische Komponente 2 eine Eigenresonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators bzw. des ersten Messschwingkreises 15 so beeinflusst, dass diese näher an einer Frequenz der Erregerschwingung 11 liegt und deshalb eine mögliche Resonanz des ersten LC-Oszillators des ersten Messschwingkreises 15 mit dem zweiten LC-Oszillator des Schwingungsgenerators 13 durch die metallische Komponente 2 mehr verstärkt als bedämpft wird. Dadurch kann die Anwesenheit der metallischen Komponente 2 eine Erhöhung der Amplitudenwerte 17, 21 und damit das Setzen des Flipflopelements 81 bewirken.
  • 10 zeigt schematisch ein Schaltbild eines induktiven Sensors 1a gemäß einer weiteren Ausführungsform, der ebenfalls die Erkennung einer Position und/oder Bewegung einer metallischen Komponente 2 ermöglicht. Der Sensor 1a weist eine erste Sensorspule 3 sowie eine weitere Sensorspule 5 auf, wobei die metallische Komponente 2 für die o.g. Erkennung z.B. an wenigstens eine der zwei Sensorspulen 3 oder 5 geführt wird.
  • Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in 6 dargestellten induktiven Sensor 1 eingegangen und im Übrigen auf 6 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zur Darstellung der 6 weist der induktive Sensor 1a der 10 den ersten Messschwingkreis 15 sowie einen weiteren (zweiten) Messschwingkreis 16 auf. Beide Messschwingkreise 15, 16 sind vorliegend jeweils durch einen LC-Oszillator aufweisend die Elemente 3, 53 bzw. 5, 53' gebildet. Die Messschwingkreise 15 und 16 sind über eine jeweilige Kopplungsimpedanz 55, 57 bzw. 55', 57 mit dem Erregerschwingkreis 59, 61 des Schwingungsgenerators 13 verbunden, so dass beide Messschwingkreise 15 und 16 gemeinsam durch den Schwingungsgenerator 13 mit einer entsprechenden Erregerschwingung 11 beaufschlagbar sind. Dementsprechend bildet sich in dem ersten Messschwingkreis 15 eine erste Messschwingung 7 und in dem zweiten Messschwingkreis 16 eine sekundäre Messschwingung 9 aus.
  • Der erste Messschwingkreis 15 erzeugt ein von der Position und/oder Bewegung der metallischen Komponente 2 abhängiges erstes Ausgangssignal 33. Analog dazu erzeugt der zweite Messschwingkreis 16 ein zweites Ausgangssignal 35. Beide Ausgangssignale 33, 35 werden einem Differenzverstärker 43 zugeführt, der daraus ein Differenzsignal 31 generiert. Aufgrund der Differenzbildung ist das Differenzsignal 31 grundsätzlich robust gegen auf die Sensorspule 3 sowie die weitere Sensorspule 5 des zweiten Messschwingkreises 16 wirkende Störeinflüsse.
  • Beide Sensorspulen 3 und 5 können bevorzugt gleich orientiert und insbesondere voreinander oder nebeneinander angeordnet sein. Ein Abstand zwischen den beiden Sensorspulen 3, 5 kann bei manchen Ausführungsformen vorzugsweise so gewählt sein, dass die metallische Komponente 2 gegebenenfalls nur auf einen der beiden Messschwingkreise 15, 16 wirkt ohne den anderen wesentlich zu beeinflussen.
  • Da die Sensorspulen 3 und 5 bauartbedingt zumindest einen geringen Abstand aufweisen, können Störeinflüsse bei manchen Ausführungsformen jedoch zu einem geringfügig veränderten Differenzsignal 31 führen. Um diesen Effekt ebenfalls zu eliminieren, sind bei manchen Ausführungsformen der Maximalwertspeicher 27 und eine diesem nachgeschaltete Auswerteschaltung 39 so aufgebaut, dass das Differenzsignal 31 in einem ersten Zeitfenster 49, das in 12 dargestellt ist, mit dem Differenzsignal 31 in einem zweiten Zeitfenster 51, das ebenfalls in 12 dargestellt ist, verglichen wird. Der Maximalwertspeicher 27 sowie die Auswerteschaltung 39 sind dazu beispielsweise mittels des Taktgebers 63 zeitgesteuert. Dadurch kann elektrische Energie eingespart werden.
  • Die genaue Funktion sowie mögliche Ausgestaltungen des in 10 dargestellten Maximalwertspeichers 27 werden im Folgenden anhand der 11 näher erläutert. Der Maximalwertspeicher 27 weist einen ersten Teilspeicher 85 auf, der während des ersten Zeitfensters 49 mittels eines elektrischen Schaltelementes auf den Ausgang des Differenzverstärkers 43, also das Differenzsignal 31 geschaltet ist. Analog dazu ist ein zweiter Teilspeicher 87 während des zweiten Zeitfensters 51 ebenfalls mittels eines elektrischen Schaltelementes auf den Ausgang des Differenzverstärkers 43, also das Differenzsignal 31 geschaltet. Der Vergleicher 77 vergleicht die Speicherausgänge des ersten Teilspeichers 85 und des zweiten Teilspeichers 87, also das jeweilige Differenzsignal 31 des ersten Zeitfensters 49 und des zweiten Zeitfensters 51 miteinander. Falls eine in 11 lediglich mittels des Bezugszeichens 37 angedeutete Differenzschwelle überschritten ist, erzeugt der Vergleicher 77 das Setzsignal 79 zum Setzen des Flipflopelements 81. Die Teilspeicher 85 und 87 können bevorzugt durch den Taktgeber 63 mit elektrischer Energie versorgt werden, sind also in Pausen des Takts 65 beziehungsweise in dadurch vorgegebenen Messpausen im Wesentlichen stromlos. Dadurch kann der Stromverbrauch weiter gesenkt werden.
  • 12 zeigt in den Darstellungen A bis D unterschiedliche Verläufe des Differenzsignals 31 des in den 10 und 11 dargestellten induktiven Sensors 1a.
  • In 12A ist der Takt 65 dargestellt. In 12B ist zu erkennen, dass während des Taktes 65 keine Erregerschwingung 11 an den Messschwingkreisen 15 und 16 liegt. Sobald der Takt 65 endet und damit der Erregerschwingkreis nicht mehr bestromt ist, tritt die abklingende Erregerschwingung 11 auf. Gemäß der Darstellung der 12C ist in Folge der Erregung mittels der Erregerschwingung 11 das Differenzsignal 31 aus der Messschwingung 7 und einer weiteren Messschwingung 9 des weiteren Messschwingkreises 16 z.B. bei Annäherung der metallischen Komponente 2 dargestellt. Die Annäherung der metallischen Komponente 2 führt zu einer Verstimmung zumindest eines der Messschwingkreise 15 und/oder 16 und dadurch zu einem ansteigenden und wieder abklingenden Differenzsignal 31, wie im Verlauf 12C dargestellt ist.
  • In 12D ist zu erkennen, dass das Differenzsignal 31 ohne eine Annäherung der metallischen Komponente 2 im Wesentlichen eine gleichbleibende Grundschwingung aufweist. Diese kann beispielsweise von einer elektromagnetischen Störung, die auf den induktiven Sensor 1a einwirkt, herrühren. Grundsätzlich kann die Störung durch das Bilden des Differenzsignals 31 reduziert werden, jedoch aufgrund eines gegebenenfalls unterschiedlichen Abstandes der Sensorspulen 3 und 5 gegenüber einer Störsignalquelle nicht gänzlich. Um dieses verbleibende Störsignal zu eliminieren, wird das Differenzsignal 31 bei weiteren Ausführungsformen in dem ersten Zeitfenster 49, das in 12 mittels zwei senkrechen Linien symbolisiert ist im Vergleich zu einem Verlauf während des zweiten Zeitfensters 51, das in 12 ebenfalls mittels zwei senkrechten Linien symbolisiert ist, betrachtet. Wie in 12C zu erkennen ist, erzeugt der Vergleicher 77 lediglich dann das Setzsignal 79 falls ein Maximalwert einer Amplitude des Differenzsignals 31 des zweiten Zeitfensters 51 einen Maximalwert der Amplitude des Differenzsignals 31 des ersten Zeitfensters 49 um die Differenzschwelle 37 überschreitet.
  • Das erste Zeitfenster 49 entspricht bei bevorzugten Ausführungsformen insbesondere der Länge des Taktes 65, also einer Taktlänge TL, s. auch 8. Das zweite Zeitfenster 51 umfasst zumindest einen Teil der durch Kopplung, insbesondere Resonanz, mit der Erregerschwingung 11 in den Messschwingkreisen 15, 16 erzeugten Messschwingungen 7 und 9 und dem daraus gebildeten Differenzsignal 31. Das zweite Zeitfenster 51 schließt sich vorzugsweise direkt an das erste Zeitfenster 49 an und beginnt z.B. sobald der Takt 65 endet bzw. die Erregerschwingung 11 beginnt.
  • Das erste Zeitfenster 49 zur ersten Ermittlung der Amplitude des Differenzsignals 31 kann bei bevorzugten Ausführungsformen in einem Zeitraum der Bestromung des induktiven Elements 59 liegen oder mit diesem übereinstimmen. Das zweite Zeitfenster 51 zur zweiten Ermittlung der Amplitude des Differenzsignals 31 liegt bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich einer maximalen Amplitude, insbesondere höchsten Resonanzschwingung, des Differenzsignals 31 und/oder der Messschwingungen 15, 16, wobei die Messung stattfindet. Verändert sich die erste Amplitude, zum Beispiel durch eine auf die Sensorspule 3 und/oder 5 einwirkende Störgröße, so wird diese erfasst und passt bei bevorzugten Ausführungsformen den Schwellwert für die zweite Amplitude, also für die eigentliche Messung zum Erkennen der metallischen Komponente 2, entsprechend an.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist es möglich, eine Energieübertragung von dem Schwingungsgenerator 13 auf den bzw. die Messschwingkreise 15 und/oder 16 anstatt über den Kondensator 57 und/oder den Widerstand 55 ganz oder zumindest teilweise über eine induktive Energieübertragungsstrecke (nicht gezeigt) vorzunehmen. Die Spulen 3 und/oder 5 können gegebenenfalls die Energie direkt empfangen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung 1200 (4) dazu ausgebildet, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte unterschiedlicher Schwingungsperioden der (selben) Messschwingung 7 (7B) miteinander zu vergleichen. Dadurch kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Anklingens und/oder Abklingens der Messschwingung 7 ermittelt werden, aus der die Bewegungsinformation BI ableitbar ist.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung 1200 dazu ausgebildet, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung 7' (9B) von mehreren Messschwingungen 7', 7", .. mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen Amplitudenwert wenigstens einer zweiten Messschwingung 7" der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite Messschwingung auf die erste Messschwingung folgt, insbesondere direkt (also ohne, dass eine weitere Messschwingung zwischen der ersten und zweiten Messschwingung stattfindet) auf die erste Messschwingung folgt.
  • 13 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektronischen Geräts 1000c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Gerät 1000c weist eine Funktionskomponente 1300 auf, bei der es sich vorliegend um eine Messeinrichtung 1300 handelt, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die Messeinrichtung 1300 insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
  • Das Gerät 1000c ist als mobiles Gerät, insbesondere Handgerät, ausgebildet und weist ein Gehäuse 1002 auf, in dem eine Steuereinheit 1010 zur Steuerung eines Betriebs des Geräts 1000c und insbesondere der Messeinrichtung 1300 vorgesehen ist. Ebenfalls in dem Gehäuse 1002 angeordnet ist ein induktiver Sensor 1100 gemäß wenigstens einer der vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen oder einer Kombination hieraus. Beispielsweise kann der induktive Sensor 1100 den Aufbau gemäß 4 aufweisen, wobei eine schaltungstechnische Realisierung zumindest mancher der Komponenten 1130, 1110, 1200 des induktiven Sensors 1100 beispielsweise ähnlich oder vergleichbar zu den unter Bezugnahme auf 6 bis 9 und/oder vergleichbar zu den unter Bezugnahme auf 10 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen realisierbar ist.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Gerät 1000c dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von mittels des Sensors 1100 ermittelter Bewegungsinformation(en) BI, die eine Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004c charakterisieren, wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die Messeinrichtung 1300 auszuführen bzw. zu starten.
  • Bei weiteren Ausführungsformen weist das Gehäuse 10002 eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf, wobei das Betätigungselement 1004c vorliegend eine im wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen Endbereich 1002a des Gehäuses 1002 koaxial umgibt. Radial zwischen dem Gehäuse 1002 und dem hohlzylindrischen Betätigungselement 1004c ist eine Druckfeder vorgesehen, die vorliegend in 13 nur schematisch durch den Doppelpfeil 1005 angedeutet ist. Des Weiteren ist an dem Gehäuse 1002 ein Anschlag 1002b vorgesehen, der eine axiale Bewegung des Betätigungselements 1004c in 13 nach links begrenzt. Ein entsprechender Anschlag für eine Begrenzung der axialen Bewegung des Betätigungselements 1004c in eine hierzu entgegengesetzte Richtung, also in 13 nach rechts, kann optional auch vorgesehen sein, ist in 13 aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt.
  • Zur Benutzung der Messeinrichtung 1300 kann das Gerät 1000c von einem Benutzer ergriffen werden, und das Betätigungselement 1004c kann aus seiner in 13 gezeigten Ruhelage heraus gegen die Federkraft der Druckfeder 1005 in Richtung des ersten axialen Endbereich 1002a des Gehäuses 1002, also in 13 nach links, bewegt werden. Dadurch nähert sich das Betätigungselement 1004c der innerhalb des Gehäuses 1002, insbesondere in dem ersten axialen Endbereich 1102a, angeordneten ersten Sensorspule 1112 des induktiven Sensors 1100 an, wodurch sich die vorstehend bereits mehrfach beschriebene Wechselwirkung zwischen dem Betätigungselement 1004c bzw. seiner metallischen Komponente (nicht in 13 gezeigt) und der ersten Sensorspule 1112 in mittels des induktiven Sensors 1100 erfassbarer Weise verändert. Mittels der Auswerteeinrichtung 1200 (4), die vorliegend beispielsweise in den induktiven Sensor 1100 integriert ist, wird eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements 1004c charakterisierende Bewegungsinformation BI (4) gebildet und beispielsweise direkt an die Steuereinheit 1010 ausgegeben, welche daraufhin die Messeinrichtung 1300 zur Ausführung ein oder mehrerer Schichtdickenmessungen aktiviert, beispielsweise aus einem Energiesparzustand in einen anderen Betriebszustand versetzt, der Schichtdickenmessungen ermöglicht.
  • Bei weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass mithilfe des induktiven Sensors 1100 ermittelt wird, wann sich das Betätigungselement 1004c wieder in seine Ruhelage zurückbewegt bzw. wann es nicht mehr im Bereich der ersten Sensorspule 1112 positioniert ist. In diesem Fall kann bei weiteren Ausführungsformen die Steuereinheit 1010 beispielsweise die Messeinrichtung 1300 wieder in einen Energiesparzustand versetzen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gerät 1000c dazu ausgebildet, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator 1130 (4) zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät 1000c dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator 1130 in Abhängigkeit der Bewegungsinformation zumindest zeitweise zu deaktivieren. Dies kann bei solchen Ausführungsformen zweckmäßig sein, bei denen ein von dem induktiven Sensor gemäß den Ausführungsformen erzeugtes Signal 11, 7, insbesondere umfassend ein magnetisches Wechselfeld, sich ggf. störend auf den Betrieb der Messeinrichtung 1300 auswirken kann.
  • Aufgrund des bei manchen Ausführungsformen bevorzugt geringen Tastgrades des ersten Taktsignals TS1 und den damit einhergehenden vergleichsweise langen Taktpausen ist es bei weiteren Ausführungsformen auch möglich, den Messbetrieb der Messeinrichtung 1300 so mit dem Betrieb des induktiven Sensors 1100 zu synchronisieren, dass Schichtdickenmessungen durch die Messeinrichtung 1300 innerhalb der Taktpausen des ersten Taktsignals TS1 ausgeführt werden, insbesondere während solcher Phasen der Taktpause(n), während denen eine Erregerschwingung 11 und vorzugsweise auch eine hierdurch erzeugte Messschwingung 7 wieder unter einen vorgebbaren Schwellwert abgeklungen sind. Dadurch ergibt sich ein i.w. durch den induktiven Sensor 1100 unbeeinflusster Betrieb der Messeinrichtung 1300.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist das Gehäuse 1002 zumindest in dem ersten axialen Endbereich 1002a hermetisch dicht.
  • Die induktiven Sensoren 1100, 1, 1a gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind vorteilhaft zur Bereitstellung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle nutzbar, beispielsweise unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Betätigungselements 1004, 1004a, 1004b, 1004c, wobei ein metallischer Gegenstand bzw. eine metallische Komponente bzw. ein zumindest teilweise metallisch ausgebildetes Betätigungselement relativ zu dem induktiven Sensor bzw. wenigstens der ersten Sensorspule bewegbar (Translation und/oder Rotation bzw. Mischformen hieraus möglich) angeordnet ist.
  • Besonders bevorzugt kann das Prinzip gemäß den Ausführungsformen auch bei Geräten mit teilweise oder vollständig hermetisch dicht (luftdicht) gekapselten Gehäusen 1002 verwendet werden, weil die mit der Messschwingung 7 zusammenhängenden magnetischen Wechselfelder die Gehäusewand i.d.R. hinreichend gut durchdringen können, damit das vorgeschlagene Prinzip zuverlässig nutzbar ist. Insbesondere ist auch keinerlei elektrische, insbesondere galvanische Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem induktiven Sensor erforderlich.
  • Des Weiteren muss das Betätigungselement bzw. eine daran angeordnete metallische Komponente nicht magnetisch sein, damit das vorgeschlagene Prinzip nutzbar ist. Vielmehr reicht es aus, wenn durch das magnetische Wechselfeld der Sensorspule Wirbelströme in dem Betätigungselement bzw. wenigstens in seiner metallischen Komponente induzierbar sind, mithin eine elektrische Leitfähigkeit bei dem Betätigungselement bzw. wenigstens der ihm zugeordneten metallischen Komponente gegeben ist. Prinzipiell kann durch das vorgeschlagene Prinzip somit auch ein nichtmetallisches Medium hinsichtlich seiner Position und/oder Bewegung relativ zu der Sensorspule erfasst werden, solange es elektrisch leitfähig ist.
  • Weitere Einsatzgebiete für das Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen sind Geräte mit Schaltern oder anderen Betätigungselementen für explosionsgeschützte Räume, Tauchsportanwendungen, und insbesondere alle weiteren Gebiete, wo ein Betätigen, insbesondere Schalten und/oder Bedienen z.B. mittels Magnet und Hallsensoren wegen möglicherweise vorhandener magnetischer Partikel nicht möglich ist. Außerdem Anwendungen, bei denen eine Bedienung mit haptischer Rückmeldung, eine Kapselung und/oder ein extrem geringer Stromverbrauch gewünscht sind, beispielsweise energieautarke, batteriebetriebene und/oder mobile Geräte.
  • Das Prinzip der vorliegenden Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft die Bereitstellung von Geräten 1000 mit einer sehr energieeffizienten Erkennung einer Position und/oder Bewegung wenigstens eines Betätigungselements. Ferner sind bei weiteren Ausführungsformen auch mehrere Betätigungselemente an einem (selben) Gerät vorstellbar, deren Position und/oder Bewegung durch einen oder ggf. auch mehrere induktive Sensoren des beschriebenen Typs ermittelbar ist.
  • Weiter vorteilhaft kann alternativ oder ergänzend zu einer „binären“ Erfassung von Positionen („Betätigungselement ist im Bereich der Sensorspule“ / „Betätigungselement ist nicht im Bereich der Sensorspule“) bzw. Bewegungszuständen (Bewegung des Betätigungselements zu der Sensorspule hin / von der Sensorspule weg) auch eine Positionsbestimmung mit feinerer Ortsauflösung erfolgen. Hierfür können beispielsweise mehrere Schwellwerte für das vorstehend z.B. unter Bezugnahme auf 7B beschriebene Prinzip vorgesehen werden, deren Überschreitung z.B. mittels mehrerer Vergleicher 77 auswertbar ist.
  • Der Begriff Erkennen einer Bewegung ist weit auszulegen, insbesondere kann darunter verstanden werden, ob eine Distanz zwischen dem Betätigungselement und der mindestens einen Sensorspule statisch ist und/oder sich vergrößert und/oder sich verkleinert, ob das Betätigungselement an die Spule hinbewegt und/oder dort anwesend ist und/oder von dieser wegbewegt wird und/oder dort nicht anwesend ist. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Auswertungen möglich, beispielsweise mittels fest vorgegebenen oder dynamisch nachgeregelten Schwellen für einen Absolutwert der Amplitude. Die Amplitudenwerte werden bevorzugt als jeweils maximale Amplitudenwerte ermittelt, also zwischen Aufklingen und Abklingen der jeweiligen Messschwingung, beispielsweise wenn ein Signalmaximum der jeweiligen Messschwingung auftritt.

Claims (32)

  1. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) mit einem Gehäuse (1002) und einem relativ zu dem Gehäuse (1002) bewegbaren Betätigungselement (1004; 1004a; 1004b; 1004c), wobei das Betätigungselement (1004; 1004a; 1004b; 1004c) wenigstens eine metallische Komponente aufweist, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) einen induktiven Sensor (1100; 1; 1a) zum Erkennen einer Position und/oder Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c) aufweist, wobei der induktive Sensor (1100; 1; 1a) aufweist: einen eine Sensorspule (1112) aufweisenden ersten Messschwingkreis (1110; 15), in dem eine erste Messschwingung (MS; 7) erzeugbar ist, und einen Schwingungsgenerator (1130; 13), der dazu ausgebildet ist, eine Erregerschwingung (ES; 11) zu erzeugen (100) und zumindest zeitweise den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit der Erregerschwingung (ES; 11) zu beaufschlagen (110), wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) eine Auswerteeinrichtung (1200) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c) charakterisierende Bewegungsinformation (BI) in Abhängigkeit der ersten Messschwingung (MS; 7) zu ermitteln (120).
  2. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen (ES; 11) zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit den mehreren Erregerschwingungen (ES; 11) zu beaufschlagen, wodurch sich insbesondere eine der Anzahl der mehreren zeitlich aufeinanderfolgende Erregerschwingungen (ES; 11) entsprechende Mehrzahl von Messschwingungen (MS; 7) ergibt.
  3. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 2, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, periodisch mit einer ersten Taktfrequenz die mehreren Erregerschwingungen (ES; 11) zu erzeugen und den ersten Messschwingkreis (1110; 15) mit den periodisch erzeugten Erregerschwingungen (ES; 11) zu beaufschlagen.
  4. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 3, wobei die erste Taktfrequenz zwischen etwa 0,5 Hertz und etwa 800 Hertz beträgt, bevorzugt zwischen etwa 2 Hertz und etwa 100 Hertz, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 Hertz und etwa 20 Hertz.
  5. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, den ersten Messschwingkreis (1110; 15) so mit der Erregerschwingung (ES; 11) zu beaufschlagen, dass die erste Messschwingung (MS; 7) eine aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung ist.
  6. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (MS; 15), insbesondere zum Erzeugen einer aufklingenden und anschließend wieder abklingenden Messschwingung (MS; 7), in Resonanz mit der Erregerschwingung (ES; 11) bringbar ist.
  7. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15) ein erster LC-Oszillator mit einer ersten Resonanzfrequenz ist, wobei die Sensorspule (1112; 3) ein induktives Element des ersten LC-Oszillators ist, und wobei ein kapazitives Element (53) des ersten LC-Oszillators parallel zu der Sensorspule (1112; 3) geschaltet ist.
  8. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 7, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, die Erregerschwingung (ES; 11) mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 60 Prozent und etwa 140 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
  9. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 8, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 80 Prozent und etwa 120 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
  10. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 9, wobei die zweite Frequenz zwischen etwa 95 Prozent und etwa 105 Prozent der ersten Resonanzfrequenz des ersten LC-Oszillators beträgt.
  11. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) einen zweiten LC-Oszillator (59, 61) aufweist und einen Taktgeber (63), der dazu ausgebildet ist, den zweiten LC-Oszillator mit einem ersten Taktsignal (TS1) oder einem von dem ersten Taktsignal (TS1) abgeleiteten Signal zu beaufschlagen, das die erste Taktfrequenz und eine vorgebbare Taktlänge (TL) aufweist.
  12. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 11, wobei die vorgebbare Taktlänge (TL) zwischen etwa 100 Nanosekunden und etwa 1000 Millisekunden beträgt, insbesondere zwischen etwa 500 Nanosekunden und etwa 10 Mikrosekunden, besonders bevorzugt etwa eine Mikrosekunde.
  13. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15), insbesondere zumindest zeitweise, induktiv mit dem Schwingungsgenerator (1130; 13) gekoppelt ist.
  14. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Messschwingkreis (1110; 15) kapazitiv mit dem Schwingungsgenerator (1130; 13) gekoppelt ist.
  15. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, wenigstens zwei maximale oder minimale Amplitudenwerte unterschiedlicher Schwingungsperioden der Messschwingung (MS; 7) miteinander zu vergleichen.
  16. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, einen maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer ersten Messschwingung (MS1; 7') der mehreren Messschwingungen (MS; 7) mit einem entsprechenden maximalen oder minimalen Amplitudenwert einer zweiten Messschwingung (MS2; 7") der mehreren Messschwingungen zu vergleichen, wobei vorzugsweise die zweite Messschwingung (MS2, 7") auf die erste Messschwingung (MS1; 7') folgt, insbesondere direkt auf die erste Messschwingung (MS1; 7') folgt.
  17. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, einen ersten Amplitudenwert (17) der Messschwingung (7; MS1) eines ersten Taktdurchgangs (19) mit einem Amplitudenwert (21) der Messschwingung (7; MS2) eines zweiten Taktdurchgangs (23) zu vergleichen, wobei das Vergleichen insbesondere eine Differenzbildung umfasst.
  18. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein zweiter Messschwingkreis (16) vorgesehen ist, der eine zweite Sensorspule (5) aufweist, und in dem eine sekundäre Messschwingung erzeugbar ist, und wobei der Schwingungsgenerator (1130; 13) dazu ausgebildet ist, auch den zweiten Messschwingkreis (16) zumindest zeitweise mit der Erregerschwingung (11) zu beaufschlagen, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) dazu ausgebildet ist, die die Position und/oder Bewegung des Betätigungselements (1004; 1004a; 1004b; 1004c) charakterisierende Bewegungsinformation (BI) in Abhängigkeit der ersten Messschwingung (7) und der sekundären Messschwingung zu ermitteln.
  19. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (1200) einen Vergleicher (77) aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Amplitudenwert (21) der Messschwingung (7; MS1, MS2) mit einem Vorgabewert zu vergleichen.
  20. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 19, wobei eine Vorgabewerterzeugungseinrichtung (VG) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zu erzeugen, wobei die Vorgabewerterzeugungseinrichtung (VG) insbesondere dazu ausgebildet ist, den Vorgabewert zumindest zeitweise a) als statischen Wert und/oder zumindest zeitweise b) in Abhängigkeit eines Amplitudenwerts der Messschwingung (MS; MS1, MS22; 7) zu erzeugen.
  21. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei ein Flipflopelement (81) vorgesehen ist, dessen Setzeingang (81a) mit einem Ausgang des Vergleichers (77) verbunden oder verbindbar ist, und dessen Rücksetzeingang (81b) mit einem Taktsignal, insbesondere dem ersten Taktsignal (TS1), beaufschlagbar ist.
  22. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 21, wobei ein Tiefpass (83) vorgesehen ist, und wobei ein Ausgang des Flipflopelements (81) mit einem Eingang des Tiefpasses (83) verbunden ist.
  23. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: periodisches Erzeugen (150) von mehreren Erregerschwingungen (ES; 11), insbesondere abklingenden Erregerschwingungen (ES; 11), mittels des Schwingungsgenerators (1130; 13), und Beaufschlagen (160) des ersten Messschwingkreises (1110; 15) mit den mehreren Erregerschwingungen (11), wobei insbesondere der erste Messschwingkreis (1110; 15) so mit den mehreren Erregerschwingungen (ES; 11) beaufschlagbar ist, dass a) der erste Messschwingkreis (1110; 15), vorzugsweise zumindest in etwa, in Resonanz mit einer jeweiligen Erregerschwingung (ES; 11) versetzt wird und/oder b) die Messschwingung (MS; MS1, MS2; 7) als aufklingende und anschließend wieder abklingende Schwingung erhalten wird.
  24. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) wenigstens eine Funktionskomponente (1300, 1302) aufweist, und wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand und/oder einen Wechsel eines Betriebszustands der wenigstens einen Funktionskomponente (1300, 1302) in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation (BI) zu steuern.
  25. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 24, wobei die wenigstens eine Funktionskomponente (1300) eine Messeinrichtung (1300) ist, die dazu ausgebildet ist, Schichtdicken zu messen, wobei die Messeinrichtung (1300) insbesondere dazu ausgebildet ist, Schichtdicken von Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf Stahl und/oder Eisen und/oder Gusseisen zu messen, und/oder Schichten aus Lack und/oder Farbe und/oder Gummi und/oder oder Kunststoff auf nichtmagnetischen Grundwerkstoffen wie z.B. Aluminium, und/oder Kupfer und/oder Messing.
  26. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 25, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Bewegungsinformation (BI) wenigstens eine Schichtdickenmessung durch die Messeinrichtung (1300) auszuführen.
  27. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise den Schwingungsgenerator (1130; 13) zu deaktivieren, wobei insbesondere das Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) dazu ausgebildet ist, den Schwingungsgenerator (1130; 13) in Abhängigkeit der Bewegungsinformation (BI) zumindest zeitweise zu deaktivieren.
  28. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (1002) eine im wesentlichen kreiszylindrische Grundform aufweist, und wobei das Betätigungselement (1004c) eine im wesentlichen hohlzylindrische Grundform aufweist und einen ersten axialen Endbereich (1002a) des Gehäuses (1002) koaxial umgibt.
  29. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach Anspruch 28, wobei die Sensorspule (1112) innerhalb des Gehäuses (1002) und zumindest teilweise in dem ersten axialen Endbereich (1002a) angeordnet ist.
  30. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei radial zwischen dem Gehäuse (1002) und dem hohlzylindrischen Betätigungselement (1004c) eine Druckfeder (1005) vorgesehen ist.
  31. Elektronisches Gerät (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei das Gehäuse (1002) zumindest in dem ersten axialen Endbereich (1002a) hermetisch dicht ist.
  32. Verwendung eines elektronischen Geräts (1000; 1000a; 1000b; 1000c) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zur Messung wenigstens einer physikalischen Größe, insbesondere einer Schichtdicke wenigstens einer Lackschicht.
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