DE19954267A1 - Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle kapazitiver sowie induktiver Näherungssensoren - Google Patents

Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle kapazitiver sowie induktiver Näherungssensoren

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DE19954267A1 DE1999154267 DE19954267A DE19954267A1 DE 19954267 A1 DE19954267 A1 DE 19954267A1 DE 1999154267 DE1999154267 DE 1999154267 DE 19954267 A DE19954267 A DE 19954267A DE 19954267 A1 DE19954267 A1 DE 19954267A1
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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, deren Umsetzung es ermöglicht, selbstabgleichende Näherungssensoren zu realisieren. DOLLAR A Erfindungsgemäß wir die Aufgabe dadurch gelöst, daß zeitlich fortlaufend die beiden Kapazitäten C¶12¶(t) und C¶23¶(t) gemessen und ausgewertet werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle kapazitiver sowie induktiver Näherungssensoren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle kapa­ zitiver sowie induktiver Näherungssensoren. Damit bei beliebigen Umgebungs- und Meßbe­ dingungen ein Näherungssensor die zu erfassenden Materialien, gekennzeichnet durch ver­ schiedenste Materialeigenschaften und geometrischen Abmessungen, eindeutig detektieren kann, besitzen viele Näherungssensoren ein Einstellmittel zum Abgleich auf die jeweiligen Einsatzbedingungen.
Dieses Einstellmittel ist in der einfachsten Form zumeist ein elektrisches Potentiometer. Mit dem Einstellmittel wird ein Referenzwert bzw. Schwellwert für die Auswerteelektronik eingestellt. Nähert sich ein Objekt, so wird dadurch die Aufnahme- Impedanz des Sensors verändert.
Bei kapazitiven Sensoren wird die Aufnahme-Impedanz im wesentlichen aus einer verän­ derlichen Kapazität gebildet. Die Größe der Kapazität ist dem Abstand zwischen Sensor und Objekt proportional. Bei induktiven Sensoren besteht die Aufnahme-Impedanz im wesentlichen aus einer von Abstand Sensor-Objekt abhängigen Induktivität.
Die veränderliche Impedanz wird mittels einer elektronischen Schaltung ausgewertet und zu einem Ausgangssignal umgeformt. Es erfolgt dabei ein stetiger Vergleich mit dem ein­ gestellten Schwellwert. Im folgenden wird dieser einstellbare Schwellwert als Schaltschwelle bezeichnet.
Mit der Einstellung der Schaltschwelle wird der Näherungsschalter an die jeweiligen Umge­ bungsbedingungen und Eigenschaften des zu detektierenden Objekts individuell angepaßt.
Das Einstellen der Schaltschwelle erfolgte bisher durch Einbau des Näherungsschalters in die jeweilige Anwendung und eine anschließende individuelle Justierung. Dazu wird das zu detektierende Objekt in den Ansprechbereich des Sensors gebracht. Nun ist die Aus­ werteschaltung des Sensors so zu justieren, daß bei dem jetzt eingestellten Abstand ein Signal ausgelöst wird. Dieser Abgleich kann zum Beispiel manuell mittels eines mechanisch verstellbaren Potentiometers und einer Leuchtdiode als optisches Anzeigenmittel erfolgen. Diese individuelle Einstellung unter Betriebsbedingungen ist zwar relativ exakt durchführ­ bar, hängt jedoch vom jeweiligen Bedienpersonal ab und kann vom Hersteller ab Werk nicht vorgenommen werden. Somit ist zusätzlicher personeller und finanzieller Aufwand am Einsatzort erforderlich.
Werden die Umgebungsbedingungen verändert oder soll ein anderes Objekt detektiert wer­ den, so muß der Näherungssensor stets neu abgeglichen werden. Weiterhin kann sich der einmal justierte Stand durch Temperaturabhängigkeiten oder Alterung ebenfalls verändern. Muß ein defekter Sensor ersetzt werden, so ist dieser Ersatz-Sensor ebenfalls individuell abzugleichen.
Neben dem manuellen Abgleich der Schaltschwelle gibt es weitere Verfahren. So zum Bei­ spiel kann man die späteren Einsatzbedingungen der Sensoren bereits beim Hersteller durch äquivalente Modelle nachbilden. Die Sensoren werden an dieses Modell angepaßt und sind dann am Einsatzort schon fertig kalibriert und sofort einsetzbar. Dieser zusätzliche Auf­ wand ist jedoch nur bei Serienfertigungen und großen Stückzahlen gerechtfertigt. Kleinste Veränderungen an den Einsatzbedingungen erfordern zusätzlich stets das Anfertigen neuer Modelle. Beim Hersteller ist ebenfalls zusätzlicher Aufwand für die jeweilige Justierung der Näherungssensoren erforderlich. Im Patent DE 39 40 082 C2 wird zum Beispiel ein solches Verfahren beschrieben.
Weitere Verfahren messen nach Einbau am jeweiligen Einsatzort zwei typische Grenzwerte der Näherungssensoren und bestimmen aus diesen Werten selbständig die Schaltschwelle. Für die Justierung plaziert der Anwender das zu detektierende Objekt in den Ansprech­ bereich des Sensors und betätigt am Sensor einen Tastschalter. Die Auswerteelektronik speichert diesen Wert des beeinflußten Zustands. Anschließend entfernt der Anwender das Objekt aus dem Ansprechbereich des Sensors und betätigt den Tastschalter erneut. Die Aus­ werteelektronik speichert auch diesen Wert des nichtbeeinflussten Zustands. Aus den beiden Grenzwerten ermittelt die Auswerteelektronik selbständig die Schaltschwelle.
Dieser Vorgang kann auch automatisch erfolgen. Innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt die Auswertelektronik des Sensors das maximal gemessene Sensorsignal (beeinfluß­ ter Zustand) und das minimal gemessene Sensorsignal (unbeeinflußter Zustand). Aus diesen Werten bestimmt die Auswertelektronik die Schaltschwelle. Dieser selbständige Meßvorgang kann auch automatisch nach vorgegebenen Intervallen wiederholt werden. Ein solches Ver­ fahren wird zum Beispiel im Patent DE 195 07 094 A1 beschrieben.
Der Nachteil solcher Verfahren besteht darin, daß während des Eichvorgangs keine Meßfehler auftreten dürfen. Während des Eichvorgangs (oder mehrerer Eichzyklen) ist der kapazitive Näherungssensor nicht einsatzbereit. Die Eichzyklen sind nach vorgegebenen Zyklen stets zu wiederholen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, deren Umset­ zung es ermöglicht, selbstabgleichende Näherungssensoren zu realisieren.
Die Schaltschwelle der Näherungsschalter paßt sich jeweils dynamisch an die Umgebungs­ bedingungen und die Eigenschaften der zu detektierenden Objekte an. Ziel ist es, sofort einsatzbereite Näherungssensoren zu realisieren, die unabhängig vom jeweiligen späteren Einsatzort und ohne zusätzlich Kalibrierung zuverlässig funktionieren. Manuelle oder selb­ ständige periodische Abgleiche solcher Sensoren entfallen somit. Ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen Erfindung besteht darin, daß vom Hersteller ausgelieferte Sensoren am Einsatzort kein zusätzliches Personal zur Kalibrierung benötigen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Sensor nach der Montage in die jeweilige Applikation konstruktionsbedingt sofort einsatzbereit ist. Der Sensor verfügt über mehrere Aufnahmekapazitäten bzw. -induktivitäten, die quer (bzw. im allgemeinen Fall schräg) zur Bewegungsrichtung des sich nähernden Objekts ausgerichtet sind. Bewegt sich ein Objekt in den Ansprechbereich des Sensors hinein, so wird die Aufnahme - Impe­ danz verändert. Die Impedanz wird zeitlich fortlaufend gemessen und ausgewertet. Aus den gemessenen Werten berechnet man sekundäre Größen. Dies sind zum Beispiel Differenzen oder Differenzenquotienten der veränderlichen Impedanz. In diesem Patent wird ein Verfah­ ren beschrieben, das aus diesen Größen die Schaltschwelle des kapazitiven bzw. induktiven Näherungssensors automatisch ermittelt.
Die Größe der Veränderung der Aufnahme-Impedanz des Sensors wird wesentlich von den Materialeigenschaften des sich nähernden Objekts beeinflußt. Im allgemeinen verfügen die Materialien über eine komplexe und frequenzabhängige Permeabilität und Permittivität. Aus elektronischer Sicht kann man im allgemeinen die Aufnahme-Impedanz des Sensors mittels einer Serienschaltung eines Widerstandes RR, einer Induktivität LR und einer Ka­ pazität CR modellieren. Die Werte der Netzwerkelemente werden vom Abstand Sensor- Objekt sowie von der Frequenz der verwendeten Auswerteschaltung bestimmt.
Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen für kapazitive und anschließend für induktive Sensoren beschrieben.
Kapazitive Sensoren
Für kapazitive Sensoren kann man in einem vereinfachten Ersatzschaltbild die Aufnahme- Impedanz durch eine Reihenschaltung eines veränderlichen Kondensators CR und einem veränderlichen Widerstand RR nachbilden. Die Impedanz erhält man durch die Beziehung: Z = RR + 1/(jω CR). Die komplexe Permittivität ε = εr +. j εi des sich nähernden Objekts verändert die Größen CR und RR. Der imaginäre Anteil εi führt dabei zu realen Verlusten im Dielektrikum und beeinflußt damit RR. Zur Bestimmung des Abstands des sich nähernden Objekts kann sowohl CR als auch RR ausgewertet werden oder eine Kombination aus beiden Werten zum Beispiel der Betrag der Impedanz: |Z| = .
In einer vorteilhaften Ausführung enthält der kapazitive Sensor zwei Aufnahmekapazitäten. Wird das Objekt am Sensor vorbeibewegt, so befindet es sich zunächst nur im Ansprech­ bereich der einen Kapazität, die zweite Kapazität bleibt unbeeinflußt und konstant. Bei fortschreitender Bewegung wird dann die zweite Kapazität auch verändert. Die zwei Kapa­ zitäten werden somit aus drei übereinander und quer (bzw. im allgemeinen Fall schräg) zur Bewegungsrichtung angeordneten Elektroden gebildet. Die mittlere Elektrode kann dabei als gemeinsame Bezugselektrode für beide Kapazitäten verwendet werden. Eine mögliche konstruktive Ausführung einer solchen Elektrodenkonfiguration ist in Fig. 1 dargestellt. Die Darstellung entspricht bekannten Anordnungen, wie zum Beispiel in DE 40 37 927 A1 oder DE 196 44 777 A1 beschrieben.
Der Sensor kann auch aus mehr als zwei Kapazitäten bestehen. Dadurch kann die Genau­ igkeit und Meßsicherheit erhöht werden. In der einfachsten Ausführung besteht der Sensor jedoch aus zwei Kapazitäten, die aus drei Elektroden gebildet werden, wie in Fig. 1 dar­ gestellt. Im folgenden wird daher das Verfahren zur automatischen Einstellung der Schalt­ schwelle nur für diese vorteilhafte Ausführung beschrieben. Das Verfahren kann man auf Ausführungen mit mehr als zwei Kapazitäten in analoger Weise anwenden.
Für den Einsatz wird der Sensor in einer bestimmten Lage am Einsatzort montiert. Wird das Objekt am Sensor vorbeibewegt, so löst die Auswertelektronik ein Signal aus sobald sich das Objekt über der mittleren Elektrode befindet. Die geometrische Position der mittleren Elektrode bildet somit unabhängig vom Einsatz des Sensors und den Eigenschaften des zu detektierenden Objekts konstruktionsbedingt die Schaltschwelle.
Die beiden Kapazitäten und die drei Elektroden werden im folgenden entsprechend Fig. 1 C12 und C23 bzw. mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Das sich nähernde Objekt beeinflußt nacheinan­ der die beiden Kapazitäten C12 und C23. Für die Auswertung werden zeitlich fortlaufend die beiden Kapazitäten C12 und C23 gemessen. Bewegt man das Objekt mit einer bestimmten Geschwindigkeit an den Elektroden vorbei, so kann man fünf typische Zustände unter­ scheiden:
  • 1. Das Objekt befindet sich unterhalb der Elektrodenanordnung und nicht im Ansprech­ bereich der Kapazitäten. Die Kapazitäten C12 und C23 sindgleich groß und minimal. Diesem Zustand entspricht die Darstellung von Fig. 1.
  • 2. Das Objekt befindet sich im Ansprechbereich der Sensorkapazität C12 die durch die Elektroden 1 und 2 gebildet wird. Die Kapazität C12 steigt an, die Kapazität C23 bleibt konstant.
  • 3. Das Objekt überdeckt Elektrode 1 und ein Teil der Elektrode 2. Die Kapazität C12 hat ihren maximalen Wert erreicht. Die Kapazität C23 ist noch konstant und minimal. Die Differenz zwischen den Kapazitäten C12 und C23 ist an dieser Position maximal. Sobald sich das Objekt über die mittlere Elektrode hinweg bewegt, wird die Schaltschwelle des Sensors überschritten.
  • 4. Das Objekt überdeckt die Elektroden 1 und 2 und bewegt sich in den Ansprechbe­ reich der Kapazität C23 hinein, die durch die Elektroden 2 und 3 gebildet wird. Die Kapazität C12 ist konstant und maximal, die Kapazität C23 steigt an.
  • 5. Das Objekt überdeckt alle drei Elektroden. Die Kapazitäten C12 und C23 sind gleich groß und maximal.
Zur automatischen Bestimmung der Schaltschwelle werden in zeitlicher Abfolge mehrere Werte für C12 und C23 gemessen. Aus diesen Werten können verschiedene sekundäre Größen ableitet werden. Dies wären zum Beispiel:
  • - die Differenz von zeitgleich gemessenen Kapazitäten ΔC(t0) = C12(t0) - C23(t0)
  • - der zeitliche Differenzenquotient von ΔC: Cdiff Δ(t1) = ΔC(t1) - ΔC(t0)
  • - die Differenz von zeitlich aufeinanderfolgenden Werten von C12: Cdiff12(t1) = C12(t1) - C12(t0) bzw. C23: Cdiff23(t1) = C23(t1) - C23(t0); diese Größen entspre­ chen zeitlichen Differenzenquotienten.
Bewegt man das Objekt am Sensor vorbei, so ergeben sich zeiliche Funktionen für diese Größen. Ein möglicher zeilicher Verlauf von Cdiff Δ(t) ist in Fig. 3 dargestellt. In einer allgemeinen Beschreibung kann man die Kapazitäten C durch entsprechende Impe­ danzen Z ersetzen. Im folgenden wird die Idee der Erfindung für induktive Näherungssenso­ ren näher beschrieben. Anschließend erfolgt die Beschreibung der automatischen Einstellung der Schaltschwelle anhand verallgemeinerter Impedanzen.
Induktive Sensoren
Die Aufnahme - Impedanz induktiver Sensoren kann man mittels einer Reihenschaltung, bestehend aus einer veränderlichen Induktivität LR und eines veränderlichen Widerstandes RR, modellieren. Die Impedanz erhält man entsprechend der Beziehung: Z = RR + jω LR. Das sich nähernde Objekt verfügt im allgemeinen über eine komplexe Permeabilität: µ = µr + jµi und beeinflußt somit die Größen LR und RR. Zur Bestimmung des Abstandes Objekt - Sensor kann man sowohl die Werte von LR und RR als auch daraus abgeleitete Größen verwenden.
In einer vorteilhaften Ausführung verfügt der induktive Sensor über zwei Induktivitäten (ausgeführt als Spulen). Wird das Objekt am Sensor vorbeibewegt, so befindet es, sich zu­ nächst nur im Ansprechbereich der einen Induktivität, die zweite Induktivität bleibt unbe­ einflußt und konstant. Bei fortschreitender Bewegung wird die zweite Induktivität ebenfalls verändert. Die beiden Induktivitäten werden aus zwei übereinander und quer (bzw. im all­ gemeinen Fall schräg) zur Bewegungsrichtung angeordneten Spulen gebildet. Eine mögliche konstruktive Ausführung einer solchen Spulenanordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Sensor kann auch aus mehr als zwei Spulen bestehen. Dadurch kann die Genauigkeit und Meßsicherheit erhöht werden. In der einfachsten Ausführung besteht der Sensor jedoch aus zwei Spulen, wie in Fig. 2 dargestellt. Im folgenden wird daher das Verfahren zur auto­ matischen Einstellung der. Schaltschwelle nur für diese vorteilhafte Ausführung beschrieben. Das Verfahren kann man auf Ausführungen mit mehr als zwei Spulen in analoger Weise anwenden.
Für den Einsatz wird der Sensor in einer bestimmten Lage am Einsatzort montiert. Wird das Objekt am Sensor vorbeibewegt, so löst die Auswertelektronik ein Signal aus, sobald sich das Objekt zwischen den beiden Spulen befindet. Die geometrische Position zwischen den beiden Spulen bildet somit unabhängig vom Einsatz des Sensors und den Eigenschaften des zu detektierenden Objekts konstruktionsbedingt die Schaltschwelle.
Die beiden Induktivitäten werden im folgenden entsprechend Fig. 2 mit L1 und L2 bzw. mit 1 und 2 bezeichnet. Das sich nähernde Objekt beeinflußt nacheinander die beiden Induk­ tivitäten L1 und L2. In der folgenden Beschreibung des Verfahrens wird davon ausgegangen, daß der Betrag der komplexen Permeabilität größer als eins ist. Für diamagnetische Ma­ terialien mit einem Betrag kleiner als eins ist das hier beschriebene Verfahren in analoger Weise ebenfalls anwendbar.
Für die Auswertung werden zeitlich fortlaufend die beiden Induktivitäten L1 und L2 gemes­ sen. Bewegt man das Objekt mit einer bestimmten Geschwindigkeit an den Spulen vorbei, so kann man fünf typische Zustände unterscheiden:
  • 1. Das Objekt befindet sich unterhalb der Spulen und somit nicht im Ansprechbereich der Induktivitäten. Die Induktivitäten L1 und L2 sind gleich groß und minimal. Diesem Zustand entspricht die Darstellung von Fig. 2.
  • 2. Das Objekt befindet sich nur im Ansprechbereich der Sensorinduktivität L1. Bei fort­ schreitender Bewegung steigt die Induktivität L1 an, die Induktivität L2 bleibt kon­ stant.
  • 3. Das Objekt überdeckt nur Spule 1. Die Induktivität L1 hat ihren maximalen Wert erreicht. Die Induktivität L2 ist noch konstant und minimal. Die Differenz zwischen den Induktivitäten L1 und L2 ist an dieser Position maximal. Sobald sich das Objekt an dieser Stelle befindet, wird die Schaltschwelle des Sensors überschritten.
  • 4. Das Objekt überdeckt Spule 1 und einen Teil von Spule 2. Es bewegt sich im An­ sprechbereich der Induktivität L2. Die Induktivität L1 ist konstant und maximal, die Induktivität L2 steigt an.
  • 5. Däs Objekt überdeckt beide Spulen. Die Induktivitäten L1 und L2 sind gleich groß und maximal.
Zur automatischen Bestimmung der Schaltschwelle des induktiven Sensors werden in zeitli­ cher Abfolge mehrere Werte für L1 und L2 gemessen. Aus diesen Werten können verschiedene sekundäre Größen ableitet werden. Dies wären zum Beispiel:
  • - die Differenz von zeitgleich gemessenen Induktivitäten ΔL(t0) = L1(t0) - L2(t0),
  • - der zeitliche Differenzenquotient von ΔL: Ldiff Δ(t1) = ΔL(t1) - ΔL(t0),
  • - die Differenz von zeitlich aufeinanderfolgenden Werten von L1: Ldiff1(t1) = L1(t1) - L1(t0) bzw. L2: Ldiff2(t1) = L2(t1) - L2(t0); diese Größen entsprechen zeitlichen Differenzenquotienten..
Bewegt man das Objekt am Sensor vorbei, so ergeben sich zeiliche Funktionen für diese Größen. Ein möglicher zeilicher Verlauf von Ldiff Δ(t) ist in Fig. 4 dargestellt. In einer allgemeinen Beschreibung kann man die Induktivitäten L durch entsprechende Im­ pedanzen Z ersetzen. Im folgenden wird die Idee der Erfindung zur automatischen Einstel­ lung der Schaltschwelle kapazitiver sowie induktiver Näherungssensoren unter Verwendung verallgemeinerter Aufnahme - Impedanzen beschrieben.
Die Größe Z diff Δ(t) wird zeilich fortlaufend ermittelt und man erhält verschiedene Werte Z diff Δ(tn). . .Z diff Δ(tk). Überschreitet nun die Differenz Z diff Δ(tk) - Z diff Δ(tn) einen vorgegebene Minimalwert (d. h. durch ein sich näherndes Objekt werden die Impedanzen ausreichend groß verändert) und haben die Werte Z diff Δ(tn) und Z diff Δ(tk) verschiedene Vorzeichen, so wurde die Schaltschwelle überschritten und die Auswertelektronik löst ein Signal aus. Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird somit der Nulldurchgang der Größe Z diff Δ(t) detektiert.
Eine weitere Möglichkeit zur automatischen Bestimmung der Schaltschwelle besteht in der Ermittlung von Extremwerten (Maximum oder Minimum) der Größe ΔZ(t). Wird das Ob­ jekt am Sensor vorbeibewegt, so ist ΔZ(t) für kapazitive sowie induktive Sensoren an der Position der Schaltschwelle extrem. Die Auswertelektronik des Sensors muß also Extrem­ werte für ΔZ(t) ermitteln und bei Erreichen ein Signal auslösen.
Durch Stör- oder Rauscheinflüsse sowie sehr kleine Impedanzveränderungen kann eine Unsi­ cherheit in der Detektionsgenauigkeit der Schaltschwelle auftreten. Weiterhin wurde in der beschriebenen Wirkungsweise bisher davon ausgegangen, daß die Geschwindigkeit mit der sich das Objekt am Sensor vorbei bewegt, näherungsweise konstant ist. Befindet sich das Objekt im Ansprechbereich des Sensors und ändert sich dessen Geschwindigkeit erheblich, so können zur Erhöhung der Detektionsgenauigkeit der Schaltschwelle weitere Kriterien ver­ wendet werden. Diese werden im folgenden im Detail beschrieben.
Befindet sich das Objekt über der mittleren Elektrode (kapazitive Sensoren, siehe Fig. 3) bzw. zwischen den Spulen (induktive Sensoren, siehe Fig. 4) so können neben den redun­ danten Bedingungen:
• Z diff Δ(t) = 0
• ΔZ(t) → Extremum
zur Detektion der Schaltschwelle folgende weitere Kriterien verwendet werden:
Weiterhin kann man mit der hier beschriebenen Erfindung auch die Richtung des sich nä­ hernden Objekts bestimmen. Nähert sich das Objekt von unten, wie in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellt, gelten folgende Kriterien zur Detektion des Überschreitens der Schaltschwelle:
Nähert sich das Objekt von oben (entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 2), so gelten folgende Kriterien zur Detektion des Überschreitens der Schaltschwelle:
Zur Messung der Kapazitäten C12(t), C23(t) bzw. der Induktivitäten L1(t), L2(t) ist ei­ ne ausreichend genaue Auswerteelektronik zu verwenden. Zur Bestimmung der Differenzen kann man zum Beispiel die Impedanzen in äquivalente Spannungen umwandeln und Diffe­ renzen sowie Maximal- oder Minimalwerte bestimmen.

Claims (14)

1. Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle kapazitiver Näherungs­ sensoren, wobei der Sensor über mindestens zwei Kapazitäten verfügt, die aus drei übereinander und quer (bzw. im allgemeinen Fall schräg) zur Bewegungsrichtung des Objekts angeordneten Elektroden gebildet werden, so daß das nähernde Objekt zu­ nächst in den Ansprechbereich der einen Kapazität gelangt und sich bei fortschreiten­ der Bewegung in den Ansprechbereich der zweiten Kapazität hineinbewegt, gekenn­ zeichnet dadurch, daß zeitlich fortlaufend die beiden Kapazitäten C12(t) und C23(t) gemessen und ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man anstatt der beiden Kapazitäten C12(t) und C23(t), gebildet durch drei Elektroden, auch die Impedan­ zen Z 12(t) (Aquivalent zu C12(t)) und Z 23(t) (Äquivalent zu C23(t)) zwischen den Elektroden zeitlich fortlaufend messen und auswerten kann.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den zeitlich fortlaufenden Impedanzen Z 12(t) und Z 23(t) folgende sekundäre Größen berechnet werden:
  • - die Differenz von zeitgleich gemessenen Impedanzen ΔZ(t0) = Z 12(t0) - Z 23(t0)
  • - der zeiliche Differenzenquotient von ΔZ: Z diff Δ(t1) = ΔZ(t1) - ΔZ(t0)
  • - die Differenz von zeitlich aufeinanderfolgenden Werten von Z 12: Z diff12(t1) = Z 12(t1) - Z 12(t0) bzw. Z 23: Z diff23(t1) = Z 23(t1) - Z 23(t0); diese Größen entsprechen zeitlichen Differenzenquotienten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor das Überschrei­ ten der Schaltschwelle signalisiert; wenn ein Nulldurchgang der Größe Z diff Δ(t) = Z diff Δ(tk) - Z diff Δ(tn) detektiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor das Überschreiten der Schaltschwelle signalisiert, wenn ein Extremwert (Minimum oder Maximum) der Größe ΔZ(t) = Z 12(t) - Z 23(t) detektiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zur Detektion des Überschreitens der Schaltschwelle des Sensors die. Größen
verwendet werden können.
7. Verfahren zui Detektion der Näherungsrichtung des sich bewegenden Objekts nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für ein sich aus der einen Richtung näherndes Objekt gilt:
Nähert sich das Objekt aus der entgegengesetzten Richtung, so gilt:
8. Verfahren zur automatischen Einstellung der Schaltschwelle induktiver Näherungssen­ soren, wobei der Sensor über mindestens zwei Induktivitäten verfügt, die aus zwei übereinander und quer (bzw. im allgemeinen Fall schräg) zur Bewegungsrichtung des Objekts angeordneten Spulen gebildet werden, so daß das nähernde Objekt zunächst in den Ansprechbereich der einen Induktivität gelangt und sich bei fortschreitender Bewegung in den Ansprechbereich der zweiten Induktivität hineinbewegt, gekenn­ zeichnet dadurch, daß zeitlich fortlaufend die beiden Induktivitäten L1(t) und L2(t) gemessen und ausgewertet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man anstatt der beiden Induktivitäten L1 (t) und L2(t) auch die Impedanzen Z 1(t) (Äquivalent zu L1(t)) und Z 2(t) (Äquivalent zu L2(t)) der beiden Spulen zeitlich fortlaufend messen und auswerten kann.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den zeitlich fortlaufenden Impedanzen Z 1(t) und Z 2(t) folgende sekundäre Größen berechnet werden:
  • - die Differenz von zeitgleich gemessenen Impedanzen ΔZ(t0) = Z 1(t0) - Z 2(t0)
  • - der zeiliche Differenzenquotient von ΔZ: Z diff Δ(t1) = ΔZ(t1) - ΔZ(t0)
  • - die Differenz von zeitlich aufeinanderfolgenden Werten von Z 1: Z diff1(t1) = Z 1(t1) - Z 1(t0) bzw. Z 2: Zdiff2(t1) = Z 2(t1) - Z 2(t0); diese Größen entspre­ chen zeitlichen Differenzenquotienten.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor das Uberschrei­ ten der Schaltschwelle signalisiert, wenn ein Nulldurchgang der Größe Z diff Δ(t) Z diff Δ(tk) - Z diff Δ(tn) detektiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor das Überschreiten der Schaltschwelle signalisiert, wenn ein Extremwert (Minimum oder Maximum) der Größe ΔZ(t) = Z 1(t) - Z 2(t) detektiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zur Detektion des Überschreitens der Schaltschwelle des Sensors die Größen
verwendet werden können.
14. Verfahren zur Detektion der Näherungsrichtung des sich bewegenden Objekts nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für ein sich aus der einen Richtung näherndes Objekt gilt:
Nähert sich das Objekt aus der entgegengesetzten Richtung, so gilt:
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