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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufbewahrung und Ausgabe mindestens eines Sensorelements. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Messgerätes.
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Im Stand der Technik sind Sensorelemente bekannt, welche beispielsweise die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Dichte oder auch den Massedurchfluss oder generell eine beliebige physikalische oder chemische Messgröße eines Mediums messen. Solche Sensorelemente werden mit entsprechenden Bauteilen und Komponenten zu vollständigen Messgeräten oder Steuergeräten zusammengesetzt. Somit ist die Steuerung der Messung, die Auswertung der Messdaten, die Stromversorgung oder auch einfach nur die Möglichkeit zur Montage gegeben. Für die Fertigung ist es dabei sehr vorteilhaft, wenn die einzelnen Sensorelemente für eine schnelle und einfache Verarbeitung ausgestaltet sind und entsprechend vorliegen. Sensorelemente sind unter anderen Varianten beispielsweise in Dünnschichttechniken ausgestaltet und sind daher sehr filigran. Überdies sind die Sensorelemente relativ klein dimensioniert. Der Körper liegt üblicherweise zwischen (2 *2.3) mm und (2 * 10) mm. Daran schließen sich Anschlussdrähte oder Anschlussbänder z.B. aus Silber, Nickel, Nickel/Platin oder Platin mit einer Länge von bis zu 15 mm oder auch länger an. Es können auch Sensoren ohne Drahtanschlüsse zum Einsatz kommen. Für die Fertigung werden die Sensorelemente einzeln aus Behältnissen entnommen und passend kontaktiert. Dies ist somit zeit- und kostenaufwendig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Verarbeitung von Sensorelementen zu vereinfachen. Diese Aufgabe löst die Erfindung zum einen mit einer Vorrichtung zur Aufbewahrung und Ausgabe von Sensorelementen und zum anderen durch eine Herstellungsverfahren von Messgeräten mit solchen Sensorelementen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Aufbewahrung und Ausgabe mindestens eines Sensorelements, mit mindestens einem Magazin, In welchem das mindestens eine Sensorelement einbringbar ist, und mit mindestens einer Ausstoßeinheit, welche das mindestens eine Sensorelement aus dem Magazin ausgibt. Die Erfindung löst die Aufgabe somit durch einen Dispenser, welcher zumindest über ein Magazin verfügt. In dem Magazin sind die Sensorelemente einbringbar und in diesem werden sie auch gehalten, also aufbewahrt. Durch eine Ausstoßeinheit werden die Sensorelemente beispielsweise bei der Fertigung einzeln oder mehrfach ausgegeben. Somit sind die Sensorelemente in der Vorrichtung untergebracht und lassen sich einzeln oder in größeren Gruppen mehrfach wieder ausgeben. In einer Ausgestaltung sind mehrere Sensorelemente des gleichen oder unterschiedlichen Typs in dem Magazin eingebracht.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Magazin und das Sensorelement derartig ausgestattet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Sensorelement in dem Magazin in mindestens einer Vorzugsorientierung des Sensorelements orientiert angeordnet ist, und/oder dass das Sensorelement in Bezug auf mindestens eine Vorzugsorientierung des Sensorelements orientiert von der Ausstoßeinheit aus dem Magazin ausgebbar ist. In dieser Ausgestattung sind das Magazin und das Sensorelement bzw. die Sensorelemente derartig aufeinander abgeglichen, dass die Sensorelemente in einer bestimmten Ordnung in dem Magazin gehalten werden oder zumindest in einer bestimmten Ordnung aus der Vorrichtung, d.h. dem Dispenser ausgebbar sind. Somit wird gewährleistet, dass die ausgegebenen Sensorelemente stets in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Durch die Einhaltung dieser Orientierung ist somit die Fertigung einfacher, da die Sensorelemente selbst nicht mehr orientiert, beispielsweise in die für die Fertigung richtige Richtung gedreht werden müssen.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Sensorelement mindestens einen Sensorkörper aufweist, und dass die Vorzugsorientierung des Sensorelements durch die Ausgestaltung des Sensorkörpers vorgegeben ist. Auf dem Sensorkörper Ist beispielsweise eine Struktur aufgebracht, die der Messung einer Prozessgröße dient. Dies ist beispielsweise eine Widerstandstemperatur für eine Temperaturmessung oder ein Kondensator für eine Feuchtigkeitsmessung. Je nach der Ausgestaltung des Sensorelements und je nach der Weiterverarbeitung des Sensorelements gibt des mindestens eine bevorzugte Ausgaberichtung des Sensorelements für eine einfache Weiterverarbeitung.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass das Sensorelement einen Sensorkörper und mindestens eine elektrische Kontaktiereinheit aufweist, und dass die Vorzugsorientierung des Sensorelements durch die elektrische Kontaktiereinheit und/oder durch die relative Lage zwischen Sensorkörper und Kontaktiereinheit vorgegeben Ist. Wie bereits beschrieben, bestehen die Sensorelemente üblicherweise aus einem Sensorkörper, welcher solche Abmessungen wie (2 * 2.3) mm, (2 * 10) mm, (0.8 * 3) mm, (1.2 * 1.6) mm oder beispielsweise (3.8 * 5) mm aufweist. Dies ist der eigentliche Sensor. Für die elektrische Kontaktierung sind Kontaktiereinheiten, also im einfachsten Fall Anschlussdrähte, beispielsweise aus Silber, Nickel, Nickel/Platin oder Platin vorgesehen. Die Vorzugsrichtung kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass die Sensorelemente mit dem Körper voran ausgegeben werden, um sie ggf. mit einer Positioniereinheit zu erfassen und in eine Halteposition zu bringen, welche die elektrische und/oder mechanische Kontaktierung erlaubt. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Sensorelemente derartig ausgegeben werden, dass sie mit den Drähten voran nach unten und so in passende Aussparungen für die Kontaktierung fallen. Wesentlich ist jedoch allen Ausgestaltungen, dass die Sensorelemente mit einer vorgebbaren und somit bekannten Orientierung ausgegeben werden, so dass die passende Weiterverarbeitung bekannt ist.
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Erfindungsgemäß weist das Magazin mindestens eine Führungsschiene auf, wobei die Führungsschiene und das Sensorelement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Sensorelement entlang der Führungsschiene verschiebbar ist. In dieser Ausgestaltung sind die Sensorelemente hintereinander oder übereinander angeordnet und werden für die Ausgabe jeweils nach vorne bzw. nach unten geschoben. Somit werden also die Sensorelemente vorher bereits passend ausgerichtet in das Magazin eingebracht.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass das Magazin derartig ausgestaltet ist, dass das Magazin um mindestens eine Drehachse drehbar ist. In dieser Ausgestaltung ist das Magazin eine Art drehbares Karussell. Der Vorteil ist, dass so eine größere Anzahl von Sensorelementen auf einem vorgegebenen Raum und unter der Anwendung einer relativ einfachen Mechanik aufbewahrt und ausgegeben werden kann.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die mindestens eine Führungsschiene radial von der Drehachse ausgehend im Magazin angeordnet ist. Die Führungsschiene oder in einer weiteren Ausgestaltung die Mehrzahl von Führungsschienen sind somit strahlenförmig in dem Magazin angeordnet. Auf den unterschiedlichen Führungsschienen sind dabei unterschiedliche oder gleiche Sensorelemente befindlich. Die Ausgabe eines Sensorelements gestattet sich daher bei einem selchen Magazin derart, dass das Magazin so lange um seine Drehachse gedreht wird, bis die gewünschte Führungsschiene passend zur Ausstoßeinheit orientiert ist. Dann wird das Sensorelemente auf der Führungsschiene soweit axial verschoben, bis es ausgegeben ist. Die Ausstoßeinheit befördert in einer weiteren Ausgestaltung die Sensorelemente mittels eines Luft- oder 30 Gasstoßes aus dem Magazin, d.h. die Sensorelemente werden heraus geblasen.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass mindestens ein Gehäuse vorgesehen ist, und dass das Magazin und das Gehäuse derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das Magazin in das Gehäuse einbringbar und/oder aus dem Gehäuse entnehmbar ist. Das Magazin lässt sich somit aus dem Gehäuse herausnehmen und außerhalb beispielsweise mit den Sensorelementen bestücken. Es können jedoch auch bereits - beispielsweise vom Hersteller der Sensorelemente - bestückte Magazin in das Gehäuse und somit in die Dispenser-Vorrichtung eingesetzt werden.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Gehäuse mindestens eine Ausgabeöffnung für die Ausgabe des Sensorelements aufweist. Es ist somit zumindest eine Öffnung zur Ausgabe der Sensorelemente vorgesehen.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass das Sensorelement und/oder das Magazin mindestens eine Datenspeichereinheit aufweisen/aufweist, in welcher Daten über das Sensorelement und/oder über das Magazin speicherbar sind. In dieser Ausgestaltung ist das Magazin oder der einzelne Sensor mit einer Speichereinheit versehen, in welcher Daten über das Magazin bzw. über das Sensorelement hinterlegt sind. Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um den Sensortyp, um die Herstellungs- und Kalibrierungsdaten des Sensorelements, über das verwendete Lot für die Befestigung der Kontaktiereinheiten des Sensorelements. Das Sensorelement Ist somit entweder direkt oder über das ihn tragende Magazin mit den für ihn wesentlichen Daten verbunden.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Ausleseeinheit vorgesehen ist, welche die Daten aus der Datenspeichereinheit ausliest. In dieser Ausgestaltung verfügt die Ausgabevorrichtung somit selbst über eine Ausleseeinheit, welche die Sensor- oder Magazindaten ausliest und passend verarbeitet. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine Adaption auf den Typ von Magazin oder Sensorelement vorgenommen wird, oder dass nur spezielle Magazine und Sensorelemente vom Dispenser verarbeitet werden.
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Eine Ausgestattung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass mindestens eine Anzeigeeinheit vorgesehen Ist, welche die Daten aus der Datenspeichereinheit anzeigt. Eine Variante ist, dass der Dispenser für den Benutzer die Daten ausgibt und somit eine Kontrolle oder eine Anpassung ermöglicht.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Vergleichseinheit vorgesehen ist, welche die Daten aus der Datenspeichereinheit mit in mindestens einer Speichereinheit hinterlegten Daten vergleicht. In dieser Ausgestaltung sind beispielsweise in der Vorrichtung Daten über die Sensorelemente oder Magazine hinterlegt, welche sich durch die Vorrichtung ausgeben lassen, welche somit beispielsweise von einem speziellen Typ, einer speziellen Beschaffenheit oder einem speziellen Hersteller sind. Fällt der Vergleich negativ aus, so wird in einer Ausgestaltung die Verarbeitung der Sensorelemente oder des Magazins durch die Dispenser-Vorrichtung verhindert.
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Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Messgerätes, wobei mindestens ein Sensorelement aus einem Magazin mittels einer Ausstoßeinheit ausgegeben wird, und wobei das Sensorelement elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert wird. Die Erfindung vereinfacht somit die Verarbeitung von Sensorelementen bei der Fertigung von Messgeräten dadurch, dass das Sensorelement über eine Ausstoßeinheit aus einem Magazin ausgegeben wird.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Sensorelement automatisch oder halb-automatisch aus dem Magazin ausgegeben wird. Die Ausgabe kann somit direkt mit den anderen Fertigungsschritten gekoppelt sein oder sie wird jeweils beispielsweise durch einen passenden Impuls ausgelöst.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass das Sensorelement in dem Magazin gemäß mindestens einer Vorzugsorientierung des Sensorelements gehalten wird. In dieser Ausgestaltung sind die Sensorelemente bereits im Magazin sortiert gehalten und werden somit vorzugsweise auch entsprechend einer Vorzugsrichtung, die sich nach der Ausgestaltung des Sensorelements oder nach den Erfordernissen der weiteren Verarbeitung richten kann, orientiert.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Sensorelement derartig aus dem Magazin ausgegeben wird, dass Im Wesentlichen direkt nach der Ausgabe das Sensorelement kontaktierbar Ist. In dieser Ausgestaltung wird die Art der Ausgabe mit der weiteren Verarbeitung derartig gekoppelt, dass keine weiteren Zwischenschritte erforderlich sind, dass also beispielsweise die Sensorelemente derartig ausgegeben werden, dass ein Ausrichten nicht mehr erforderlich ist, dass also das Sensorelement möglichst direkt an seinem Bestimmungsort ausgegeben wird.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1: ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
- 2a und b: eine räumliche Darstellung zweier unterschiedlicher Sensorelemente,
- 3: eine räumliche Darstellung einer ersten Variante eines Magazins für Sensorelements,
- 4: eine vergrößerte Darstellung des Ausgabebereichs der ersten Vadante des Magazins in 3,
- 5: eine räumliche Darstellung einer zweiten Variante eines Magazins,
- 6: ein Gehäuse für ein Magazin gemäß der 5, und
- 7: eine schematische Darstellung eines Messgerätes, gefertigt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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In der 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung, also ein Dispenser dargestellt. Innerhalb des Gehäuses 5 ist ein Magazin 2 eingebracht, welches hier beispielsweise sechs Sensorelemente 1 trägt. Die Sensorelemente 1 sind hier derart in dem Magazin 2 angeordnet, dass sie mit ihren Sensorkörper nach unten hängen. Die Sensorelemente 1 werden durch die Ausstoßeinheit 3, bei welcher es sich um eine Art von Haken oder beweglichen Stempel handelt, entlang der Führungsschiene 4 axial verschoben. Dadurch gelangen sie zu der Ausgabeöffnung 6 und werden dort ausgegeben oder können dort entnommen werden. Der erfindungsgemäße Vorteil besteht darin, dass die Sensorelemente 1 einzeln ausgegeben werden, dass dies in diesem Fall automatisch geschieht und dass die Sensorelemente 1 alle entsprechend einer vorgebbaren und über Magazin 2 bzw. Ausstoßeinheit 3 vorgegeben Art ausgerichtet sind.
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Das Magazin 2 verfügt hier über eine Datenspeichereinheit 7, in welcher Daten über die Sensorelemente 1 hinterlegt sind. Diese Daten werden von der Ausleseeinheit 8 gelesen und über die Anzeigeeinheit 9 angezeigt. Somit ist also beispielsweise eine Kontrolle darüber möglich, ob die richtigen Sensorelemente 1 in den Dispenser eingelegt worden sind. Weiterhin werden die ausgelesenen Daten auch an die Vergleichseinheit 10 übergeben, welche die ausgelesenen Daten mit den in der Speichereinheit 11 hinterlegten Daten vergleicht. Der Vergleich kann dazu dienen, dass die Vorrichtung auf die speziellen Sensorelemente 1 oder das verwendete Magazin 2 adaptiert wird, oder dass beispielsweise die Ausgabe gesperrt wird, weil es sich um die falschen Sensorelemente 1 handelt. Somit kann also auch eine zusätzliche Kontrolle bzw. Regelung der Sensorelementzufuhr realisiert werden.
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Die 2 a) zeigt einen typischen Sensor 1, für welchen die Vorrichtung insbesondere ausgestaltet ist. Das Sensorelement 1 dient beispielsweise der Messung von Temperatur oder Feuchtigkeit. Es besteht aus einem Körper 1.1, bei weichem beispielsweise über eine Dünnschichttechnik eine für die Messung aktive Schicht erzeugt wurde. Die Sensorelemente sind üblicherweise relativ klein dimensioniert. Der Körper liegt üblicherweise zwischen (2 * 2.3) mm und (2 * 10) mm. Bekannt sind aber auch folgende Abmessungen: (2 * 2.3) mm, (2 * 10) mm, (0.8 * 3) mm, (1.2 * 1.6) mm oder beispielsweise (3.8 * 5) mm. Daran schließen sich in einigen Ausgestaltungen Anschlussdrähte oder Anschlussbänder z.B. aus Silber, Nickel, Nickel/Platin oder Platin mit einer Länge von bis zu 15 mm oder auch länger als Kontaktiereinheiten 1.2 an. Es können auch Sensoren ohne Drahtanschlüsse zum Einsatz kommen. Der in 2b) dargestellte Sensor 1 weist nur einen Körper 1.1 auf. Auf diesem Sensor 1 befindet sich beispielsweise eine Widerstandsstruktur zur Messung der Temperatur. Ein solches Sensorelement 1 ist beispielsweise durch eine Vorzugsrichtung der Messstruktur oder durch Anschlusspads vorzugsweise in einer bestimmten Richtung aus dem erfindungsgemäßen Dispenser auszugeben.
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Die 3 stellt eine erste Variante des Magazins 2 dar. Das Magazin 2 hat dabei eine längliche oder rechteckige Ausgestaltung, in welcher die - für die Übersichtlichkeit hier nicht dargestellten Sensorelemente hintereinander angeordnet sind. Die Sensorkörper 1.1 lassen sich hier auf der Führungsschiene 4 ruhend positionieren, so dass die Anschlussdrähte 1.2 seitlich herabhängen. Die axiale Verschieblichkeit ist somit gegeben.
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Die 4 zeigt den Ausgabebereich der ersten Variante des Magazins 2. Dieses Magazin 2 wird in einer Ausgestaltung horizontal im Dispenser angeordnet, und die Sensorelement werden auf der Führungsschiene 4 soweit nach vorne geschoben, bis sie in diesem Ausgabebereich erscheinen. In einer anderen Ausgestaltung steht das Magazin 2 vertikal im Dispenser, und die Sensorelemente rutschen quasi auf der Führungsschiene 4 automatisch nach unten. Die Ausstoßeinheit 3 expediert die Sensorelement anschließend aus dem Öffnungsbereich des Magazins 2 heraus aus dem Dispenser. Dies kann durch einen Haken geschehen, welcher das Sensorelement heraus stößt oder herauszieht. In einer weiteren Variante wird das Sensorelement durch einen Gasstoß heraus geblasen. Diese Variante vermeidet den mechanischen Kontakt und die Gefahr einer Verletzung des Sensorelements. Wie zu sehen, ist das Magazin 2 derartig ausgestaltet, dass sich die Sensorelemente auf der Führungsschiene 4 bis auf den dargestellten Ausgabebereich stets vollständig in dem Magazin 2 und somit dort geschützt befinden.
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Die 5 demonstriert eine zweite Variante des Magazins 2. Die Führungsschienen 4 sind hier strahlenförmig von einer Drehachse D ausgehend angeordnet. Das Magazin 2 ist selbst drehbar um die Achse D im Dispenser, bzw. im zugehörigen Gehäuse angeordnet. Die Ausstoßeinheit 3 ist daher erweitert, indem das Magazin 2 jeweils in die passende Position gedreht wird und dann die Sensorelemente 1 auf der Führungsschiene 4, welche vor der Ausgabeöffnung liegt, verschoben wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht somit die Aufbewahrung einer größeren Anzahl von Sensorelementen 1, ermöglicht überdies die gezielte Ausgabe von unterschiedlichen Sensorelementen 1, die beispielsweise auf unterschiedlichen Führungsschienen 4 angeordnet sind, und lässt dabei die Ausgabe über eine Drehbewegung und eine axiale Verschiebung relativ einfach realisieren. Ein zugehöriges Gehäuse zu dem Magazin 4 in 5 zeigt die 6. Das Gehäuse 5 ist hier ebenfalls rund ausgeführt und weist genau eine Ausgabeöffnung 6 auf.
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In der 7 ist ein Messgerät 15 dargestellt, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar Ist. Dabei handelt es sich um einen Temperatursensor. Weitere Ausgestaltungen sehen vor, dass es sich um einen Feuchtsensor oder um einen Massendurchflusssensor handelt. Das Sensorelement 1, welches der eigentlichen Messung dient, wird beispielsweise über eine der oben besprochenen Ausführungen des Dispensers aus einem Magazin automatisch oder halbautomatisch ausgestoßen. Die Ausgabe erfolgt dabei derart, dass vorzugsweise das Sensorelement 1 direkt anschließend kontaktierbar ist. Beispielsweise wird das Sensorelement 1 mit der hier gezeigten Leiterplatte 16 resp. den darauf befindlichen Leiterbahnen verlötet. Anstelle der im Stand der Technik üblichen Entnahme des Sensorelements 1 aus einem Behälter und der Orientierung des Sensorelements 1 für die Kontaktierung, wird hier das Sensorelement 1 ordentlich und maschinell aus einem Magazin ausgegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorelement
- 1.1
- Sensorkörper
- 1.2
- Kontaktiereinheit
- 2
- Magazin
- 3
- Ausstoßeinheit
- 4
- Führungsschiene
- 5
- Gehäuse
- 6
- Ausgabeöffnung
- 7
- Datenspeichereinheit
- 8
- Ausleseeinheit
- 9
- Anzeigeeinheit
- 10
- Vergleichseinheit
- 11
- Speichereinheit
- 15
- Messgerät
- 16
- Leiterplatte
- D
- Drehachse
