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Title:
ABRASIVE DISK, HAND-HELD POWER TOOL AND CONTROL METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/091823
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an abrasive disk (2) comprising at least one layer (17, 16, 18) in which abrasive centre punches are embedded. A sensor (22) for detecting an original periphery (20) of the abrasive disk (2), which has been modified by wear, is embedded in one layer (25). The sensor (225) has at least one closed conductor loop (23) which is arranged within a radial distance (27) from the original periphery (20) such that, when the wear of the original periphery (20) exceeds the radial distance (27), the conductor loop (23) is interrupted. A transponder (15) emits a radio signal that indicates whether the conductor loop (23) is closed or interrupted.

Inventors:
MANDL, Franz (Waldfriedgasse 2, 6800 Feldkirch, 6800, AT)
Application Number:
EP2018/079648
Publication Date:
May 16, 2019
Filing Date:
October 30, 2018
Export Citation:
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Assignee:
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT (Feldkircherstr. 100, 9494 Schaan, 9494, LI)
International Classes:
B24B49/10; B24B23/02; B24B47/18; B24B51/00; B24D5/02; B23Q15/12
Foreign References:
DE10105781A12001-08-30
DE102007031299A12009-01-08
DE102013113202A12015-05-28
Other References:
None
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Abrasive Scheibe (2) mit

ein oder mehreren Lagen (17, 16, 18), in welche abrasive Körner eingebettet sind und einem in einer Lage (25) eingebetteten Sensor (22) zum Erfassen eines durch Abnutzung veränderten ursprünglichen Umfangs (20) der abrasiven Scheibe (2), der Sensor (22) wenigstens eine geschlossene Leiterschleife (23) aufweist, die in einem radialen Abstand (27) zu dem ursprünglichen Umfang (20) derart angeordnet ist, dass bei einer Abnutzung des ursprünglichen Umfangs (20) um mehr als den radialen Abstand (27) die Leiterschleife (23) unterbrochen ist und

einem Transponder (15), der ein Funksignal indikativ für ob die Leiterschleife (23) geschlossen oder unterbrochen ist ausgebend ist.

Abrasive Scheibe (2) nach Anspruch 1 , dadurch kennzeichnet, dass der Sensor (22) wenigstens eine weitere geschlossene Leiterschleife (24) aufweist, die in einem von dem der einen Leiterschleife (23) radialen Abstand (27) größerem Abstand (30) zu dem ursprünglichen Umfang (20) angeordnet sind, und wobei der Transponder (15), ein Funksignal indikativ für welche der Leiterschleifen (23, 24) unterbrochen sind ausgebend ist.

Abrasive Scheibe (2) nach Anspruch 2 oder 5, dadurch kennzeichnet, dass wenigstens zwei der Leiterschleifen (23, 24) eine unterschiedliche radiale Ausdehnung aufweisen.

Abrasive Scheibe (2) nach Anspruch 2 oder 5, dadurch kennzeichnet, dass wenigstens zwei der Leiterschleifen (23, 24) eine unterschiedliche Länge aufweisen.

Abrasive Scheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass wenigstens zwei der Leiterschleifen (23, 24) eine unterschiedliche elektromagnetische Resonanzfrequenz aufweisen.

Abrasive Scheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleifen (24) und der Transponder (15) auf eine Folie aufgedruckt sind.

Abrasive Scheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in dem Sensor (22) integrierten Speicher (29), in welchem ein Maß für eine maximal zulässige Drehzahl der abrasiven Scheibe (2) in Abhängigkeit zu jeder durchtrennten Leiterschleife (23, 24) hinterlegt ist, wobei der Transponder (15) das Maß für die maximale Drehzahl in dem Funksignal ausgebend ist.

Abrasive Scheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass der Sensor (22) und der Transponder (15) in einem RFID integriert sind.

Handwerkzeugmaschine für die abrasive Scheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit

einer Halterung (3) für die abrasive Scheibe (2),

einem Elektromotor (4) zum Drehen der abrasiven Scheibe (2),

einer Drehzahlregelung (5) für den Elektromotor (4),

einer Kommunikationseinrichtung (12), der das von dem Transponder (15) der abrasiven Scheibe (2) ausgegebene Funksignal empfangend ist, und

einer Gerätesteuerung (10), die die Drehzahl für die Drehzahlregelung (5) basierend auf dem empfangenen Funksignal festlegend ist.

10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch kennzeichnet, dass die Gerätesteuerung (10) eine nominelle Drehzahl festlegt, wenn die Kommunikationseinrichtung (12) kein Funksignal empfängt.

Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen Speicher (1 1 ), in welchem eine Liste von Drehzahlen für den Elektromotor (4) zu Funksignalen von abrasiven Scheiben gespeichert sind.

Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch kennzeichnet, dass die Gerätesteuerung (10) eine Liste von maximalen Drehzahlen und zugehörigen Funksignalen aus einem Speicher (29) der abrasiven Scheibe (2) auslesend ist und diese Liste in dem Speicher (1 1 ) der Handwerkzeugmaschine (1 ) ablegt.

Steuerungsverfahren für eine Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9 mit den Schritten:

Aussenden einer Anfrage über den Abnutzungszustand einer Scheibe (2),

Anpassen einer Drehzahl der Handwerkzeugmaschine (1 ) basierend auf dem empfangenen Funksignal.

14. Steuerungsverfahren für eine Handwerkzeugmaschine (1 ) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Schritte:

Aussenden einer Anfrage zu maximal Drehzahlen und zugehörigen für den Abnutzungsgrad indikativen Funksignalen,

Abspeichern der maximalen Drehzahlen und zugehörigen Funksignalen in einem

Speicher (1 1 ) der Handwerkzeugmaschine (1 ),

wobei zum Anpassen einer Drehzahl aus dem Speicher (1 1 ) der Handwerkzeugmaschine (1 ) die dem empfangenen Funksignal zugehörige maximale Drehzahl ausgelesen wird.

Description:
Abrasive Scheibe, Handwerkzeugmaschine und Steuerungsverfahren

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibe, ein Handwerkzeugmaschine für abrasive Scheiben und ein Steuerungsverfahren.

Abrasive Scheiben rotieren mit hoher Geschwindigkeit. Bei der Benutzung der Scheibe fliegen Abrieb der Scheibe und des bearbeiteten Materials mit hoher Geschwindigkeit von der Scheibe weg. Ferner unterliegt die Scheibe hohen Belastungen aufgrund der Fliehkraft. Aus sicherheitstechnischen Erwägungen legen daher die Zulassungsbehörden eine Obergrenze für die Umlaufgeschwindigkeit fest. Abrasive Scheiben unterliegen einer Abnutzung. Die Abnutzung führt zu einem verringerten Umfang und damit verringerten Umlaufgeschwindigkeit. Die verringerte Umlaufgeschwindigkeit wirkt sich nachteilig auf die Bearbeitungsleistung der Scheiben aus.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße abrasive Scheibe hat ein oder mehreren Lagen, in welche abrasive Körner eingebettet sind. In einer Lage ist Sensor zum Erfassen eines durch Abnutzung veränderten ursprünglichen Umfangs der abrasiven Scheibe eingebettet. Der Sensor hat wenigstens eine geschlossene Leiterschleife, die in einem radialen Abstand zu dem ursprünglichen Umfang derart angeordnet ist, dass bei einer Abnutzung des ursprünglichen Umfangs um mehr als den radialen Abstand die Leiterschleife unterbrochen ist. Ein Transponder gibt ein Funksignal indikativ für ob die Leiterschleife geschlossen oder unterbrochen ist aus. Die Funksignale geben die radiale Abnutzung der Scheibe an. Eine Handwerkzeugmaschine kann die Drehzahl entsprechend anpassen.

Eine Handwerkzeugmaschine für die abrasive Scheibe hat eine Halterung für die abrasive Scheibe, einen Elektromotor zum Drehen der abrasiven Scheibe und eine Drehzahlregelung für den Elektromotor. Eine Kommunikationseinrichtung ist eingerichtet, das von dem Transponder der abrasiven Scheibe ausgegebene Funksignal zu empfangen. Eine Gerätesteuerung legt die Drehzahl für die Drehzahlregelung basierend auf dem empfangenen Funksignal festlegend. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen: Fig. 1 Ein elektrischer Trennschleifer

Fig. 2 eine abrasive Scheibe im Querschnitt

Fig. 3 die abrasive Scheibe in einer Draufsicht

Fig. 4 einen Ausschnitt einer abrasiven Scheibe

Fig. 5 einen Ausschnitt einer abrasiven Scheibe

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine elektrische Handwerkzeugmaschine 1 für abrasive Scheiben 2. Die Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Werkzeughalterung 3 für eine abrasive Scheibe 2. Die Werkzeughalterung 3 ist mit einem Elektromotor 4 gekoppelt, welcher die Werkzeughalterung 3 um ihre Achse drehend antreibt. Eine Drehzahlregelung 5 steuert den Elektromotor 4 an. Die Drehzahlregelung 5 begrenzt die Drehzahl auf eine maximale Drehzahl, um eine Beschädigung der abrasiven Scheibe 2 und einer eventuellen Schädigung des Anwenders vorzugbeugen. Eine Schutzhaube 6 umschließt ringförmig mehr als die Hälfte die Werkzeughalterung 3, um den Anwender vor Funkenflug und Trenngut zu schützen. Die Handwerkzeugmaschine 1 hat einen Handgriff 7, mit welchem der Anwender die Handwerkzeugmaschine 1 im Betrieb halten und führen kann. An oder nahe des Handgriffs 7 ist ein Taster 8 für die Inbetriebnahme des Elektromotors 4 angeordnet. Die Handwerkzeugmaschine 1 kann netzbasiert oder mittels Batterien 9 mit Strom versorgt werden. Die Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Gerätesteuerung 10. Die Gerätesteuerung 10 setzt unter Anderem die Soll-Drehzahl für die Drehzahlregelung 5 fest. Die Gerätesteuerung 10 kann auf einen Speicher 11 zugreifen, in welchem eine Soll-Drehzahl gespeichert ist. Die Gerätesteuerung 10 kann zudem auf eine Kommunikationseinrichtung 12 zugreifen, um mit einer abrasiven Scheibe 2 zu kommunizieren. Die Kommunikationseinrichtung 12 hat einen Sender 13 zum Aussenden von funkbasieren Signalen und einen Empfänger 14 zum Empfangen einer funkbasierten Antwort der abrasiven Scheibe 2. Eine Sendeleistung des Senders 13 ist vorzugsweise ausreichend um einen Transponder, z.B. einen RFID-Chip, ohne eigene Energiequelle über die Sendeleistung mit Energie zu versorgen.

Die Gerätesteuerung 10 richtet beim Betätigen des Tasters 8 eine Anfrage an die Scheibe 2 um diese zu identifizieren. Die Scheibe 2, sofern mit einem Transponder 15 ausgestattet, meldet eine Identifikationsnummer oder Typennummer. Die Gerätesteuerung 10 prüft, ob die Typennummer sich von der zuletzt verwendeten Scheibe 2 unterscheidet. Ist dies der Fall, frägt die Gerätesteuerung 10 eine zulässige maximale Drehzahl für die Scheibe 2 ab. Die Gerätesteuerung 10 speichert die zulässige maximale Drehzahl in dem Speicher 11. Vorzugsweise übermittelt die Scheibe 2 eine Liste von unterschiedlichen maximalen Drehzahlen, die in Abhängigkeit eines Abnutzungsgrads der Scheibe 2 zu verwenden sind. Der Abnutzungsgrad ist in Funksignalen kodiert, welche in der Liste übermittelt sind. Die Gerätesteuerung 10 speichert die Liste in dem Speicher 11. Die Gerätesteuerung 10 setzt die Drehzahl der Drehzahlregelung 5 auf die zulässige maximale Drehzahl, welche dem aktuellen Abnutzungsgrad entspricht. Die Gerätsteuerung frägt in Intervallen den Abnutzungsgrad der Scheibe 2 via der Kommunikationseinrichtung 12 ab. Das als Antwort von der Kommunikationseinrichtung 12 empfangene Funksignal wird mit der gespeicherten Liste verglichen. Die dem Funksignal zugehörige maximal zulässige Drehzahl wird an die Drehzahlregelung 5 übermittelt. Fig. 2 zeigt schematische eine Ausführungsform einer abrasiven Scheibe 2 im Querschnitt. Die gezeigte abrasive Scheibe 2 ist eine mehrlagige Trennscheibe mit unterschiedlichen abrasiven Körnern. Die abrasive Scheibe 2 hat eine mittlere Lage 16 mit ersten Körnern. Die mittlere Lage 16 kann beispielsweise durch eine galvanisch abgeschiedene Matrix hergestellt werden, in welcher die Körner verteilt sind. Die beiden äußeren Lagen 17, 18 können ebenfalls mit einer galvanisch abgeschiedenen Matrix und verstreut eingebetteten Körner hergestellt werden. Die Körner der mittleren Lage 16 können größer als die Körner der äußeren Lagen 17, 18 sein. Die beispielhaften Körner haben einen Durchmesser von 4 μηη bis 10 μηη bzw. 10 μηη bis 20 μηη. Die Fertigung der Lagen 18 ist rein exemplarisch. Ein anderes beispielhaftes Verfahren basiert auf Geweben, welche mit den Körnern vermengten Harzen vergossen werden. Die Harze werden anschließend ausgehärtet. Die Anzahl der unterschiedlichen Lagen ist ebenfalls rein exemplarisch. Andere Scheiben haben ein, zwei oder mehr unterschiedliche abrasive Lagen. Typischerweise sind die Scheiben 2 mit einer Deckschicht 19 versehen, auf welcher Scheibentyp, Hersteller, etc. angegeben sind.

Die Scheiben werden mit unterschiedlichen Durchmessern gefertigt. Beispielhafte Durchmesser sind 8,9 cm und 1 1 ,2 cm. Fig. 3 illustriert eine beispielhafte Abnutzung. Die neuwertige Scheibe 2 hat den ursprünglichen Umfang 20. Die Scheiben 2 nutzen sich während des Gebrauchs ab, wodurch sich der Durchmesser und Umfang verringern. Gestrichelt sind Beispiele für einen Umfang 21 einer abgenutzten Scheibe 2 dargestellt. Im nachfolgenden bezeichnet der ursprüngliche Durchmesser, ursprüngliche Radius oder ursprüngliche Umfang 20 die jeweilige Eigenschaft einer neuen, unbenutzten abrasiven Scheibe 2.

In die abrasive Scheibe 2 ist ein Sensor 22 eingebettet, welche eine Abnutzung und den Grad der Abnutzung der Scheibe 2 detektiert. Der Sensor 22 basiert auf einer oder mehreren geschlossenen Leiterschleife 23, 24. Die Leiterschleifen 23, 24 verlaufen parallel zu den abrasiven Lagen 16. Beispielsweise kann die Leiterschleife 23 auf einer Folie aus nichtleitendem Kunststoff aufgedruckt sein. Die Folie wird als weitere Lage 25 mit den anderen Lagen 16 gestapelt. Die Folie kann wie dargestellt auf den abrasiven Lagen 16 oder zwischen den abrasiven Lagen 18 angeordnet sein. Die Leiterschleifen 23, 24 haben eine geringe mechanische Festigkeit. Die Leiterschleifen 23, 24 haben vorzugsweise eine Höhe von weniger als 100 μηη. Die Leiterschleifen 23, 24 sind vorzugsweise aus Kupfer oder Graphit.

Die geschlossene Leiterschleife 23 hat einen (Detektions-) Abschnitt 26, welcher dem Umfang 20 am nächsten bzw. von einer Mitte der Scheibe 2 am weitesten entfernt ist. Der Detektionsabschnitt 26 hat einen radialen Abstand 27. Der beispielhafte Detektionsabschnitt 26 liegt innerhalb des ursprünglichen Umfangs 20 und außerhalb eines abgenutzten Umfangs 21. Der Radius des abgenutzten Umfangs 20 entspricht dem ursprünglichen Radius verringert um den Abstand 27. Der Detektionsabschnitt 26 wird bei der Abnutzung der Scheibe 2 um den Abstand 27, d.h. bis zu dem abgenutzten Umfang 21 freigelegt und zerstört. Die vormals geschlossene Leiterschleife 23 ist nun unterbrochen.

Auf der Scheibe 2 ist vorzugsweise ein Sensor 22 angeordnet, beispielsweise auf in der Lage 25 mit den Leiterschleifeen. Der Sensor 22 kann beispielsweise als RFID-Chip realisiert sein. Der Sensor 22 prüft den geschlossenen oder unterbrochenen Zustand der Leiterschleife 23. Der Sensor 22 bestimmt die elektrischen Eigenschaften der Leiterschleife 24, z.B. Resistivität, Induktivität und elektromagnetische Resonanzfrequenz. Der Sensor 22 basiert beispielsweise auf einem Ohmmeter zum Bestimmen des elektrischen Widerstandswerts der Leiterschleife 23. Übersteigt der Widerstandswert einen Schwellwert, z.B. 1 Megaohm, gilt die Leiterschleife 24 unterbrochen, andernfalls gilt die Leiterschleife 23 als geschlossen. Die Leiterschleife 23 ist galvanisch mit dem Sensor 22 verbunden. Das Ohmmeter legt eine Spannung an die Leiterschleife 23 an und misst die Amplitude des in der Leiterschleife 23 fließenden Stroms. Eine andere Ausgestaltung des Sensors 22 ermittelt die Induktivität der Leiterschleife 23. Eine weitere Ausgestaltung des Sensors 22 ermittelt, ob sich die Resonanzfrequenz der Leiterschleife 23 ändert. Die Leiterschleife 23 kann Teil eines elektrischen Schwingkreises oder induktiv an einen Schwingkreis des Sensors 22 angekoppelt sein. Während sich bei geschlossener Leiterschleife 23 die Leiterschleife 23 oder der Schwingkreis bei einer vorgegebenen Resonanzfrequenz anregen lassen, ist dies bei unterbrochener Leiterschleife nicht möglich oder wenn bei einer anderen Resonanzfrequenz. Der Sensor 22 regt den Schwingkreis bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz an. Übersteigt die Leistungsaufnahme aufgrund der resonanten Anregung einen Schwellwert, gilt die Leiterschleife 23 als geschlossenen andernfalls als unterbrochen. Die beschriebenen Ausgestaltungen zum Bestimmen der elektrischen Eigenschaften der Leiterschleife 23 sind beispielhaft. Der Sensor 22 kann auch passiv ausgebildet sein. Eine externe Sendequelle regt den Schwingkreis 28 an. Der Sensor 22 beinhaltet einen Transponder 15. Der Transponder 15 kann aus einer passiven Antenne bestehen. Der Transponder 15 übermittelt den Zustand der Leiterschleife, d.h. ob die Leiterschleife unterbrochen oder ob die Leiterschleife geschlossen ist.

In einer Ausgestaltung beinhaltet der Sensor 22 einen Speicher 29, in welchem Kenngrößen der abrasiven Scheibe 2 gespeichert sind. Beispielsweise ist in dem Speicher 29 eine maximal zulässige Drehzahl für die Scheibe 2 bei geschlossener Leiterschleife 23 und eine maximal zulässige Drehzahl für die Scheibe 2 bei unterbrochener Leiterschleife 23 gespeichert. Der Sensor 22 bestimmt die aktuell zulässige Drehzahl anhand des bestimmten Zustande der Leiterschleife 23. Die zulässige Drehzahl wird über den Transponder 15 ausgegeben. In einer Ausgestaltung kann der Transponder 15 beide Werte, d.h. für die geschlossene und die unterbrochenen Leiterschleife 23, auf einmal an die Kommunikationseinrichtung 12 der Handwerkzeugmaschine 1 übermitteln. Zugleich übermittelt der Transponder 15 die Funksignale oder deren Kodierung für die beiden Zustände. Eine Auswertung kann somit in die Gerätesteuerung 10 übertragen werden.

Die Sensor 22 kann neben der beschriebenen ersten Leiterschleife 23 eine zweite Leiterschleife 24 oder mehrere Leiterschleifen aufweisen. Die zweite Leiterschleife 24 hat einen größeren Abstand 30 zu dem ursprünglichen Umfang 20. Entsprechend wird die zweite Leiterschleife 24 erst bei einem größeren Grad der Abnutzung 31 durchtrennt. Die zweite Leiterschleife 24 hat gleich der ersten Leiterschleife 23 einen Detektionsabschnitt 32. Der Detektionsabschnitt 32 wird zerstört, wenn die abrasive Scheibe 2 um mehr als den Abstand 30 abgenutzt ist. Der Sensor 22 erfasst, ob die zweite Leiterschleife 24 geschlossen oder unterbrochen ist. Die beiden Leiterschleifen 23, 24 können wie dargestellt galvanisch getrennt sein. Der Sensor 22 kann die Leiterschleifen 23, 24 nacheinander abtasten. Mit der zweiten Leiterschleife 24 können drei Abnutzungszustände unterschieden werden: gering, mittel, hoch. Für jeden der Abnutzungszustände kann eine eigene maximale Drehzahl definiert sein, und beispielsweise in dem Speicher 29 abgelegt sein. Der Transponder 15 übermittelt ein Funksignal, in dem der Zustand beider Leiterschleifen 23, 24 kodiert ist. Die Zahl der Leiterschleifen 23, 24 größer als zwei sein, z.B. bis zu zehn Leiterschleifen. Der Sensor 22 und der Speicher 29 müssen nur entsprechend skaliert werden. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen andere Ausgestaltungen der Leiterschleifen, bei welcher die Leiterschleifen 33, 34 galvanisch verbunden sind. Eine erste Leiterschleife 33 hat den geringsten Abstand 27 zu dem ursprünglichen Umfang 20. Eine zweite Leiterschleife 24 hat einen größeren Abstand 30 zu dem ursprünglichen Umfang 20. Deren jeweiligen Detektionsabschnitte 35, 36 sind radial zueinander versetzt, wie in der ersten Ausführungsform.

Der Sensor 22 kann beispielsweise die Änderung des Widerstandswerts der verbundenen Leiterschleifen bestimmen. Die Leiterschleifen 33, 34 formen eine elektrische Parallelschaltung. Mit jeder unterbrochenen Leiterschleife 33 steigt der Widerstandswert der Parallelschaltung. Die Leiterschleifen 33, 34 weisen vorzugsweise jeweils einen deutlich messbaren Widerstand 37 auf. Der Widerstand 37 kann beispielsweise durch Verwenden von Graphit anstelle eines Metalls für die Leiterschleifen 33, 34 hergestellt werden.

Der Sensor 22 kann die Induktivität oder Resonanzfrequenz der parallel geschalteten Leiterschleifen 33, 34 bestimmen. Die Induktivität der Parallelschaltung verringert sich mit jeder durchtrennten Leiterschleife 33. Die Resonanzfrequenz erhöht sich mit jeder abgetrennten Leiterschleife 33. Die parallel geschalteten Leiterschleifen 33, 34 können Teil eines Schwingkreises 28 des Sensors 22 sein oder induktiv über einen Schwingkreis 28 des Sensors 22 angeregt werden.