DE10060013A1

DE10060013A1 - Sensor

Info

Publication number: DE10060013A1
Application number: DE10060013A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kunze
Original assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Current assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-12-02
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2020-12-03
Also published as: DE20013047U1; DE10060013C2

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.

Liste der Bezugszeichen

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

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.