DE10060013A1 - Sensor - Google Patents
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
- G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
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Abstract
Der Sensor hat einen ersten Träger (10), auf den in kreisringförmiger Bahn eine elektrische Widerstandsstrecke (12) aufgebracht ist. Der Sensor hat einen zweiten Träger (26), auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke (12) folgende Kontaktelektrode (28) aufgebracht ist, die der Widerstandsstrecke (12) in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zusammendrücken der Träger (10, 26) mit der Widerstandsstrecke (12) in elektrische Verbindung gebracht werden kann. Der Sensor hat eine Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammendrücken ändernden elektrischen Widerstands den Ort des Zusammendrückpunkts zu erfassen geeignet ist. Die Widerstandsstrecke (12) ist über den Umfang geschlossen und an drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Meßpunkten (14, 16, 18) kontaktiert, zwischen denen und der Kontaktelektrode (28) der Widerstand gemessen wird.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einem ersten Träger, auf den
in kreisringförmiger Bahn eine elektrische Widerstandsstrecke aufge
bracht ist, mit einem zweiten Träger, auf den eine dem Bahnverlauf der
Widerstandsstrecke folgende Kontaktelektrode aufgebracht ist, die der
Widerstandsstrecke in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und
durch Zusammendrücken der Träger mit der Widerstandsstrecke in elek
trische Verbindung bringbar ist, und mit einer Auswerteelektronik, die
anhand des sich beim Zusammendrücken ändernden elektrischen Wider
stands den Ort des Zusammendrückpunkts zu erfassen geeignet ist.
Ein solcher Sensor ist aus der DE 43 35 004 A1 bekannt. Er hat eine
über den Umfang offene, an ihren benachbarten Enden kontaktierte Wi
derstandsstrecke. Der Widerstand wird zwischen diesen Enden und der
Kontaktelektrode gemessen.
Nachteilig bei dem bekannten Sensor ist, daß er zwischen den kontak
tierten Enden der Widerstandsstrecke eine Meßlücke hat. Eine Ortsmes
sung des Zusammendrückpunkts über den vollen Kreisumfang ist daher
nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor der eingangs genannten Art
zu schaffen, der die Winkelposition des Zusammendrückpunkts von Wider
standsstrecke und Kontaktelektrode über den vollen Kreisumfang lücken
los und mit hoher Genauigkeit zu erfassen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einem derartigen Sensor dadurch gelöst, daß die
Widerstandsstrecke über den Umfang völlig geschlossen und an drei
gleichmäßig über den Umfang verteilten Meßpunkten kontaktiert ist,
zwischen denen und der Kontaktelektrode der Widerstand meßbar ist.
Die Erfassung der Winkelposition des Zusammendrückpunkts über den vol
len Kreisumfang hat viele praktische Anwendungen. Man kann so bei
spielsweise einen elektronischen Drehknopf oder ein elektronisches
Steuerrad realisieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Draufsicht auf einen ersten Träger des Sensors, auf den
eine kreisringförmige elektrische Widerstandsstrecke aufge
bracht ist, die an drei um 120° versetzten Meßpunkten kontak
tiert ist;
Fig. 2 die Draufsicht auf einen zweiten Träger des Sensors, auf den
eine kreisringförmige Kontaktelektrode aufgebracht ist;
Fig. 3 die Draufsicht auf einen Abstandshalter zwischen den beiden
Trägern; und
Fig. 4 den elektrischen Widerstand zwischen den drei Meßpunkten und
der Kontaktelektrode in Abhängigkeit von der Winkelposition
des Zusammendrückpunkts von Widerstandsstrecke und Kontakte
lektrode.
Auf den in Fig. 1 gezeigten ersten Träger 10 aus Folienmaterial ist
eine kreisringförmige, über den Umfang geschlossene Widerstandsstrecke
12 aufgebracht. Deren Widerstand ist über den Umfang konstant. Die Wi
derstandsstrecke 12 ist an drei um 120° versetzten Meßpunkten 14, 16,
18 mit Leiterbahnen 20, 22, 24 kontaktiert, die sich teilweise außen
um die Widerstandsstrecke 12 herum erstrecken und in paralleler Anord
nung radial davon weg geführt sind.
Dem ersten Träger 10 liegt in elektrischem Isolierabstand ein zweiter
Träger 26 aus Folienmaterial gegenüber, der eine Kontaktelektrode 28
trägt, die in Form und Größe der Widerstandsstrecke 12 entspricht. Die
Kontaktelektrode 28 ist mit einem den drei Anschlüssen 30, 32, 34 der
Leiterbahnen 20, 22, 24 benachbarten vierten Anschluß 36 an dem zwei
ten Träger 26 elektrisch verbunden.
Zwischen den beiden Trägern 10, 26 liegt ein Abstandshalter 38 aus Fo
lienmaterial, auf den ein die Widerstandsstrecke 12 und Kontaktelek
trode 28 umgebender Innenring 40 und Außenring 42 aus Isoliermaterial
aufgebracht ist. Zwischen den Ringen 40, 42 verbleibt eine Lücke 44,
die es ermöglicht, die Widerstandsstrecke 12 und die Kontaktelektrode
28 zusammenzudrücken. Dabei kommt die Kontaktelektrode 28 an einem zu
lokalisierenden Zusammendrückpunkt mit der Widerstandsstrecke 12 in
Kontakt.
Beim Loslassen federn die beiden Träger 10, 26 auseinander, so daß Wi
derstandsstrecke 12 und Kontaktelektrode 28 wieder in elektrischen
Isolierabstand kommen. Der erfindungsgemäße Sensor diskriminiert also,
daß die Träger 10, 26 zusammengedrückt werden, und an welcher Winkel
position das geschieht.
Fig. 4 zeigt den Widerstand zwischen den um 120° versetzten Meßpunkten
14, 16, 18 und der Kontaktelektrode 28 in Abhängigkeit von der Winkel
position des Zusammendrückpunkts.
Dem Meßpunkt 14 in Fig. 1 rechts mit der mittleren Leiterbahn 20 ist
in Fig. 4 willkürlich die Winkelgradzahl Null zugeordnet. Für die Win
kelgradzählung wurde der Uhrzeigersinn gewählt. Dem Meßpunkt 16 in
Fig. 1 links unten mit der unteren Leiterbahn 22 ist die Winkelgrad
zahl 120 zugeordnet. Dem Meßpunkt 18 in Fig. 1 links oben mit der obe
ren Leiterbahn 24 ist die Winkelgradzahl 240 zugeordnet.
Die in Fig. 4 durchgezogene Linie gibt den Widerstand zwischen dem
Meßpunkt 14 in Fig. 1 rechts und der Kontaktelektrode 28 in Abhängig
keit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Der Wider
stand hat einen parabelförmigen Verlauf von der Funktion
Das ergibt sich daraus, daß die obere und untere Teillänge der Wider
standsstrecke 12 parallel geschaltet sind. Der Widerstand der unteren
Teillänge ist proportional zu der Bogenlänge von α, und der Widerstand
der oberen Teillänge proportional zu der Bogenlänge von (2π - α).
Der Widerstand ist in den Winkelpositionen Null und 2π minimal und in
Winkelposition π maximal. In letzterer Winkelposition sind die beid
seitigen Halbkeisringe der Widerstandsstrecke 12 parallel geschaltet.
Der gemessene Widerstand ist also ein Viertel des Gesamtwiderstands
der Widerstandsstrecke 12.
Die in Fig. 4 gepunktete Linie gibt den Widerstand zwischen dem Meß
punkt 16 in Fig. 1 links unten und der Kontaktelektrode 28 in Abhän
gigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Die
Funktionskurve ist zu der durchgezogenen Linie von Fig. 4 um 120° ver
setzt.
Die in Fig. 4 gestrichelte Linie gibt den Widerstand zwischen dem Meß
punkt 18 in Fig. 1 links oben und der Kontaktelektrode 28 in Abhängig
keit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Die Funk
tionskurve ist zu der durchgezogenen Linie von Fig. 4 um 240° ver
setzt.
Für jede Winkelposition des Zusammendrückpunkts werden drei Wider
standswerte gemessen, anhand derer sich die Winkelposition über den
vollen Umfang eindeutig und mit hoher Genauigkeit identifizieren läßt.
10
erster Träger
12
Widerstandsstrecke
14
rechter Meßpunkt
16
Meßpunkt links unten
18
Meßpunkt links oben
20
mittlere Leiterbahn
22
untere Leiterbahn
24
obere Leiterbahn
26
zweiter Träger
28
Kontaktelektrode
30
mittlerer Anschluß
32
unterer Anschluß
34
oberer Anschluß
36
vierter Anschluß
38
Abstandshalter
40
Innenring
42
Außenring
44
Lücke
Claims (1)
- Sensor mit einem ersten Träger, auf den in kreisringförmiger Bahn eine elektrische Widerstandsstrecke aufgebracht ist, mit einem zweiten Trä ger, auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke folgende Kon taktelektrode aufgebracht ist, die der Widerstandsstrecke in elektri schem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zusammendrücken der Trä ger mit der Widerstandsstrecke in elektrische Verbindung bringbar ist, und mit einer Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammen drücken ändernden elektrischen Widerstands den Ort des Zusammendrück punkts zu erfassen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wi derstandsstrecke (12) über den Umfang geschlossen und an drei gleich mäßig über den Umfang verteilten Meßpunkten (14, 16, 18) kontaktiert ist, zwischen denen und der Kontaktelektrode (28) der Widerstand meß bar ist.
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