用于电感式位移传感器特别是用于触摸板的检测器电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测电感式位移传感器(CP)的磁路的电感(Lx)的变化的电路(CD)，其中所述检测器电路(CD)包括：第一触发器(BD1)，其被布置为提供第一信号(U1)以将线圈(BN)充电到阈值电流，该第一信号(U1)包括具有必要的和足够的持续时间(tpw1)的电压脉冲(IP1)，其中第一信号(U1)被施加到线圈(BN)的第一端子；脉冲发生器(GP)，其被配置为提供包括参考脉冲(IP4)的参考信号(U4)；时钟信号发生器(GH)，其被布置为周期性地并且同时地触发充电脉冲(IP1)和参考脉冲(IP4)；第二触发器(BD2)，其被布置为生成在参考脉冲(IP4)的后沿上取得第一信号(U1)的状态的输出信号(U5)。

【技术实现步骤摘要】
用于电感式位移传感器特别是用于触摸板的检测器电路
本专利技术涉及一种用于电感式位移传感器的检测器电路。
技术介绍
这种传感器例如用于检测游泳者对被称为触摸板的用于游泳比赛的计时系统的板的压力。该类型的板被固定到游泳池的终点壁上，并且游泳者对触摸板的压力使得板更靠近壁。当传感器检测到该靠近运动时，测量游泳者时间的计时器停止或记录中间时间。电感式位移传感器通常包括由检测器电路提供的高频交流电流激励的线圈。导电或铁磁的部分与线圈的接近导致在由线圈、部分和将它们分开的空气间隙形成的磁路内的损耗，或/和改变线圈的电感。电路中的损耗的测量或该电感中的变化的测量因此允许识别出部分相对于线圈的位移。该类型的检测器电路的缺点在于在那里电流持续被消耗。因此，需要一种较低消耗的检测器电路，其允许指示已超过磁路中的损耗阈值或其电感(阈值对应于例如游泳者对触摸板的压力)。
技术实现思路
本专利技术的目的是响应上面提出的需要。为此，本专利技术涉及一种用于检测电感式位移传感器的磁路的电感变化的电路，其中检测器电路包括：·第一触发器(flipflop)，其被布置为提供第一信号以将线圈充电到阈值电流，该第一信号包括具有必要的和足够的持续时间的电压脉冲，其中第一信号被施加到线圈的第一端子；·脉冲发生器，其被配置为提供包括参考脉冲的参考信号；·时钟信号发生器，其被布置为周期性地并且同时地触发充电脉冲和参考脉冲；·第二触发器，其被布置为生成在参考脉冲的后沿上取得第一信号的状态的输出信号。在已知的方式中，电感式位移传感器，更确切地说，可变电感的位移传感器包括集成线圈的固定铁磁部分。当相对于固定部分可移动的铁磁部分靠近固定部分放置时，包括与空气间隙串联的固定部分和可移动部分的磁路闭合。磁路的磁阻等于由固定(f)部分、可移动(m)部分和空气间隙(e)形成的段(segment)的磁阻之和，即Lf/μ0μfSf+Lm/μ0μmSm+Le/μ0Se,，其中L表示磁路段的长度，μ为其相对磁导率，S为其截面，并且μ0为真空的磁导率。因此可以理解，磁路的磁阻与空气间隙的长度(即可移动部分和固定部分之间的间距)成比例地变化。空气间隙越短，磁路的磁阻越低，而线圈的电感越高。根据本专利技术并且与现有技术的实践相反，线圈不被高频交流电流激励，而是由充电脉冲串激励。更确切地说，通过第一触发器BD1周期性地向放置在可变磁阻磁路中的线圈施加电压。在将该电压施加到线圈的时刻，线圈中的电流以给定的速率开始增加，其中表示磁路的磁阻，U表示施加的电压，并且N表示线圈匝数。电感越高，达到固定电流值所需的充电脉冲的持续时间将越长，反之亦然。充电脉冲的循环比基本上小于1％，并且允许获得具有低能量消耗的传感器。每个充电脉冲表示小于1纳焦的功耗，即小于10微瓦的消耗。因此，限制了触摸板上的传感器组件的消耗。此外，假设这些充电脉冲以大于10000赫兹的频率重复，可以获得具有小于100微秒的延时(latency)的传感器。第二触发器BD2用作参考脉冲的持续时间和充电脉冲的持续时间之间的比较器。如果电感低，则充电脉冲在参考脉冲的后沿处终止。相反，如果电感高，则充电脉冲仍然在参考脉冲的后沿上进行。因此，检测器电路使得能够提供指示电感是否高于阈值的输出信号。此外，根据本专利技术的检测器电路可以以在所有技术上可能的组合的形式包括以下特征中的一个或多个。在非限制性实施例中，检测器电路包括比较器，其被布置并配置为提供第三信号，该第三信号在线圈的第二端子处观察到的第二信号超过第一比较阈值时改变状态，第一触发器被布置成使得所述状态的改变导致充电脉冲的终止。在非限制性实施例中，第一触发器是包括下列项的触发器：·受到时钟信号控制的第一异步输入SET；·受到第三信号控制的第二异步输入CLEAR。在非限制性实施例中，检测器电路包括在线圈的第二端子和检测器电路的地线之间形成分路(branch)的电阻器。在非限制性实施例中，比较器是具有受到第二信号控制的输入的施密特触发器。在非限制性实施例中，脉冲发生器被布置并配置为使得输出信号的状态中的一个状态导致参考脉冲的初始持续时间的减小，并且另一状态导致参考脉冲返回到其初始持续时间。在非限制性实施例中，脉冲发生器包括：·受到时钟脉冲控制的第一异步输入TRIG；·受到输出信号控制的第二输入。在非限制性实施例中，第二触发器是D触发器，其包括：·受到第一信号控制的第一同步输入D；·受到参考信号控制的第二输入CLK。附图说明其他特征和优点将从通过参考附图以非限制性示例的方式给出的以下描述而变得清楚：图1示出了用于检测连接到所述线圈的端子的线圈的电感变化的电路；图2示出了表示在检测器电路的不同点处观察到的几个信号的时间演进的时序图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的检测器电路CD。检测器电路CD能够根据可变电感线圈BN的电感Lx生成二进制输出信号U5，其中所述线圈BN形成电感式位移传感器CP的一部分。更确切地，检测器电路CD使得如果电感Lx高于第一电感阈值Lon，则将输出信号U5设为高值，而如果电感Lx低于第二电感阈值Lon-dL，则将输出信号U5设为低值。检测器电路CD具有能够生成时钟信号U0的时钟信号发生器GH。将时钟信号U0的频率选择为传感器的期望延时的倒数。例如，如果需要具有100微秒延时的传感器，则将时钟信号选择为处于10千赫的频率。事实上，如下面将要说明的，时钟信号U0的每个行程(stroke)触发系统的询问(interrogation)，这潜在地导致电感Lx的变化的检测。此外，检测器电路CD包括被称为BD1的第一触发器(例如但不必须是D触发器或SR触发器)，其能够根据时钟信号U0和第三二进制信号U3生成第一二进制信号U1。更确切地说，时钟信号U0被施加到由下降沿触发的第一触发器BD1的第一异步输入SET，并且第三信号U3被施加到第一触发器BD1的第二异步输入CLEAR，其也由下降沿触发。因此，当时钟信号U0转变为低状态时，第一信号U1转变为高状态，启动充电脉冲，而当第三信号U3转变为低状态时，第一信号U1转变为低状态，终止充电脉冲。线圈BN的第一端子受到第一信号U1的控制。此外，检测器电路CD具有在线圈BN的第二端子和检测器电路CD的地线之间连接的电阻器Rs。在线圈BN的第二端子上观察到的信号被称为第二信号U2。第二信号U2表示在电阻器Rs的端子处的电压，并且与线圈BN中的电流成比例。此外，检测器电路CD具有施密特触发器ST，其也被称为阈值触发器或施密特触发电路(trigger)，其能够生成作为第二信号U2的函数的第三信号U3。更确切地说，施密特触发器ST将第二信号U2与第一比较阈值Se1和第二比较阈值Se2进行比较。当第二信号U2变为大于第一比较阈值Se1时，第三信号U3转变为低状态并经由异步输入CLEAR终止对处于低状态的信号U1重新初始化的充电脉冲；当第二信号U2变得小于第二比较阈值Se2时，第三信号U3转变为高状态，而对信号U1没有任何影响。此外，检测器电路CD具有矩形脉冲发生器GP，其能够生成参考信号U4，该参考信号U4具有作为时钟信号U0和输出信号U5的函数的参考脉冲IP4。更确切地说，时钟信号U0被施加到由下降沿触发的发生器GP的第一异步输入TRIG，使得当时钟信号U0转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路(CD)，用于检测电感式位移传感器(CP)的磁路的电感(Lx)的变化，其中所述检测器电路(CD)包括：·第一触发器(BD1)，其被布置为提供第一信号(U1)以将线圈(BN)充电到阈值电流，所述第一信号(U1)包括具有必要的和足够的持续时间(tpw1)的电压脉冲(IP1)，其中所述第一信号(U1)被施加到所述线圈(BN)的第一端子；·脉冲发生器(GP)，其被配置为提供包括参考脉冲(IP4)的参考信号(U4)；·时钟信号发生器(GH)，其被布置为周期性地并且同时地触发所述充电脉冲(IP1)和所述参考脉冲(IP4)；·第二触发器(BD2)，其被布置为生成在所述参考脉冲(IP4)的后沿上取得所述第一信号(U1)的状态的输出信号(U5)。

【技术特征摘要】
2016.03.24 EP 16162293.11.一种电路(CD)，用于检测电感式位移传感器(CP)的磁路的电感(Lx)的变化，其中所述检测器电路(CD)包括：·第一触发器(BD1)，其被布置为提供第一信号(U1)以将线圈(BN)充电到阈值电流，所述第一信号(U1)包括具有必要的和足够的持续时间(tpw1)的电压脉冲(IP1)，其中所述第一信号(U1)被施加到所述线圈(BN)的第一端子；·脉冲发生器(GP)，其被配置为提供包括参考脉冲(IP4)的参考信号(U4)；·时钟信号发生器(GH)，其被布置为周期性地并且同时地触发所述充电脉冲(IP1)和所述参考脉冲(IP4)；·第二触发器(BD2)，其被布置为生成在所述参考脉冲(IP4)的后沿上取得所述第一信号(U1)的状态的输出信号(U5)。2.根据权利要求1所述的检测器电路(CD)，包括比较器(ST)，所述比较器被布置并配置为提供第三信号(U3)，所述第三信号(U3)在所述线圈(BN)的第二端子处观察到的所述第二信号(U2)超过第一比较阈值(Se1)时改变状态，所述第一触发器(BD1)被布置为使得所述状态的改变导致所述充电脉冲(IP1)的终止。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·盖斯萨斯，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH