DE102006050526A1

DE102006050526A1 - Sensor-assembly for measuring equipments, has sensor, mounting on pre-determined position in component part, printed circuit board is connected with component part, and mounting, perfectly fitting into pocket shaped molding is used

Info

Publication number: DE102006050526A1
Application number: DE102006050526A
Authority: DE
Inventors: Uwe Krella; Katrin Matthes; Gerhard Hiemer
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2007-09-06

Abstract

The assembly has a sensor mounted on a pre-determined position in a component part. The sensor is mounted by a mounting on a printed circuit board (3). The printed circuit board is connected with the component part. The mounting, which is perfectly fitting into a pocket shaped molding in the component part, is used.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensor-Baugruppe, bei welcher ein Sensor an einer vorbestimmten Position in einem Bauteil befestigt ist.The The invention relates to a sensor assembly in which a sensor attached to a predetermined position in a component.

Sensor-Baugruppen, bei denen die Sensorposition in einem Bauteil genau vorgegeben werden sollte, sind in vielfältigen Varianten durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Zur Messung der Stromstärke in einem elektrischen Leiter können beispielsweise Hallsensoren verwendet werden, bei denen es auf eine exakte Positionierung ankommt. Die in diesen induzierte elektrische Spannung ist proportional zur Stärke des Magnetfelds, welches durch den im Leiter fließenden Strom erzeugt wird. Zur besseren Erfassung des Magnetfelds wird beispielsweise ein weichmagnetischer Kern, welcher den Leiter umfasst und die magnetischen Feldlinien in seinem Inneren konzentriert, verwendet. Der Kern weist vorteilhaft einen im wesentlichen senkrecht zu den magnetischen Feldlinien verlaufenden Luftspalt auf, welcher als Aufnahmeraum für den Hallsensor dient. Um den Sensor gegen unerwünschtes Verrutschen im Bauteil zu sichern, wird dieser üblicherweise mit dem Bauteil verklebt. Dies ist in vielen Einsatzbereichen, z.B. bei hohen Temperaturen, nicht möglich.Sensor Units, where the sensor position in a component should be specified exactly are in diverse Variants known by public prior use. To measure the amperage in an electrical conductor For example, Hall sensors are used, where it is on a exact positioning arrives. The induced in these electrical Tension is proportional to the strength the magnetic field, which by the current flowing in the conductor is produced. For better detection of the magnetic field, for example a soft magnetic core comprising the conductor and the magnetic Field lines concentrated in its interior, used. The core points advantageously a substantially perpendicular to the magnetic field lines extending air gap, which as a receiving space for the Hall sensor serves. To the sensor against unwanted To ensure slippage in the component, it is usually glued to the component. This is in many applications, e.g. at high temperatures, not possible.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige, insbesondere temperaturstabile Sensor-Baugruppe für Sensoren zu schaffen.It is therefore an object of the present invention, a reliable, in particular Temperature-stable sensor assembly for sensors to create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Der Kern der Erfindung besteht darin, einen Sensor, insbesondere einen Magnetfeldsensor, mit Hilfe einer Halterung auf einer Leiterplatte an einer vorbestimmten Position zu befestigen und danach die Leiterplatte mit einem Bauteil, beispielsweise durch eine Schraubverbindung, fest zu verbinden, wobei die Halterung passgenau in eine eigens dafür vorgesehene Ausformung eingesteckt wird. Die exakte Relativpositionierung des Sensors zum Bauteil ist daher gewährleistet, ohne dass der Sensor direkt, z.B. durch stoff- oder formschlüssige Verbindung mit dem Bauteil verbunden wird. Die Verbindung erfolgt vielmehr indirekt über die Halterung und die Leiterplatte. Der Sensor kann insbesondere formschlüssig an der Halterung und/oder der Leiterplatte gehalten sein. Der Sensor kann dann exakt gegenüber der Leiterplatte positioniert werden, ohne dass bei der Verbindung des Sensors mit der Halterung der Sensor Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden muss, für die er nicht ausgelegt ist.Of the The core of the invention is a sensor, in particular a Magnetic field sensor, using a holder on a printed circuit board to fix at a predetermined position and then the circuit board with a component, for example by a screw connection, firmly connect, with the holder fit into a special intended for this purpose Forming is inserted. The exact relative positioning of the Sensor to the component is therefore guaranteed without the sensor directly, e.g. by material or positive connection with the component is connected. The connection takes place indirectly over the Bracket and the circuit board. The sensor can in particular form-fitting manner be held the holder and / or the circuit board. The sensor can then be exactly opposite the circuit board can be positioned without being connected of the sensor with the holder of the sensor exposed to ambient conditions must be, for he is not designed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.

Das Anlöten der Halterung auf der Leiterplatte gemäß Anspruch 2 bzw. das reibschlüssige Anbringen der Halterung mittels Stützpins auf der Leiterplatte gemäß Anspruch 3, die Steckverbindung des Sensors mit der Halterung gemäß Anspruch 4 sowie die Lötverbindung der Kontaktpins des Sensors mit der Leiterplatte gemäß Anspruch 5 ermöglichen ein einfaches und sicheres Anbringen des Sensors, welcher unter Umständen sehr empfindlich ist, auf der Leiterplatte.The solder on the holder on the circuit board according to claim 2 or the frictional attachment the holder by means of support pins on the circuit board according to claim 3, the connector of the sensor with the holder according to claim 4 and the solder joint the contact pins of the sensor with the circuit board according to claim 5 allow a simple and secure attachment of the sensor, which under circumstances very sensitive, on the circuit board.

Die Verbindung der Leiterplatte mit dem Bauteil durch Verschrauben, Vernieten oder Verschweißen bzw. Verkleben gemäß Ansprüchen 6 bis 8 stellt eine besonders sichere Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil dar.The Connection of the printed circuit board to the component by screwing, Riveting or welding or bonding according to claims 6 to 8 provides a particularly secure connection between the circuit board and the component.

Die Baugruppe nach Anspruch 9 und 10 führt zu einer besonders präzisen Messung der Stromstärke.The Assembly according to claim 9 and 10 leads to a particularly precise measurement the current strength.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.Further Features and details of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment based on the drawing.

1 zeigt eine Ansicht einer fertig montierten und verschraubten Baugruppe. 1 shows a view of a fully assembled and bolted assembly.

2 zeigt eine Ansicht, bei welcher ein Sensor bereits auf einer Leiterplatte montiert ist, letztere aber noch nicht mit einem Bauteil verschraubt ist. 2 shows a view in which a sensor is already mounted on a circuit board, the latter is not yet bolted to a component.

3 zeigt eine teilweise Explosionsdarstellung sowie einen Mittel-Längsschnitt der Baugruppe gemäß 1. 3 shows a partial exploded view and a central longitudinal section of the assembly according to 1 ,

4 zeigt perspektivisch eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts der Baugruppe gemäß 1. 4 shows in perspective an enlarged view of a cross section of the assembly according to 1 ,

Eine Sensor-Baugruppe 1 für einen Sensor 2 umfasst eine Leiterplatte 3, eine Halterung 4 für den Sensor 2 sowie ein Bauteil 5. Der Sensor 2 kann insbesondere ein Hallsensor sein. Alternativ kann es sich bei dem Sensor 2 beispielsweise um einen Temperaturfühler handeln.A sensor assembly 1 for a sensor 2 includes a printed circuit board 3 , a holder 4 for the sensor 2 as well as a component 5 , The sensor 2 may in particular be a Hall sensor. Alternatively, the sensor may be 2 For example, to act a temperature sensor.

Der im Wesentlichen flächig ausgebildete Sensor 2 hat an einer seiner Längsseiten mehrere Kontaktpins 15, welche im montierten Zustand der Baugruppe 1 durch Aussparungen in der Halterung 4 und der Leiterplatte 3 hindurchreichen und mit der Leiterplatte 3 in elektrischem Kontakt stehen. Die Kontaktpins 15 bilden auf der dem Sensor 2 abgewandten Seite der Leiterplatte 3 eine geradlinige Reihe parallel zur Längsausrichtung des Sensors 2. Die Halterung 4 weist im Bereich der Leiterplatte 3 auf beiden Seiten der Reihe der Kontaktpins 15 senkrecht zu dieser versetzt jeweils mindestens einen Stützpin 16 auf. Die Stützpins 16 sind ausgehend von ihrer zylinderförmigen Basis im Wesentlichen konisch zulaufend. Auf der dem Sensor 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 3 liegt die Halterung 4 bündig an der Leiterplatte 3 an. Für jeden Kontaktpin 15 des Sensors 2 ist in der Halterung 4 sowie in der Leiterplatte 3 eine Bohrung zum Hindurchstecken des Kontaktpins 15 vorgesehen. Außerdem sind in der Leiterplatte 3 Bohrungen zum Hindurchstecken der Stützpins 16 vorgesehen. Dabei ist der Durchmesser der Bohrungen an den Durchmesser der Stützpins 16 an deren Basis angepasst.The essentially flat sensor 2 has several contact pins on one of its long sides 15 , which in the assembled state of the module 1 through recesses in the holder 4 and the circuit board 3 pass through and with the circuit board 3 to be in electrical contact. The contact pins 15 form on the sensor 2 opposite side of the circuit board 3 a straight line parallel to the longitudinal orientation of the sensor 2 , The holder 4 points in the area of the circuit board 3 on both sides of the row of contact pins 15 perpendicular right to this offset at least one support pin 16 on. The support pins 16 are substantially tapered from their cylindrical base. On the sensor 2 facing side of the circuit board 3 is the holder 4 flush with the PCB 3 at. For every contact pin 15 of the sensor 2 is in the holder 4 as well as in the circuit board 3 a hole for passing the contact pin 15 intended. Besides, in the circuit board 3 Holes for passing through the support pins 16 intended. The diameter of the holes is the diameter of the support pins 16 adapted to their base.

Das Bauteil 5 hat einen Isolierkörper 6, welcher aus einem hitzebeständigen Kunststoff besteht und mindestens einen elektrischen Leiter 7 umgibt. Das Bauteil 5 weist ferner für jeden der elektrischen Leiter 7 eine diesen ringförmig umgebende Aussparung 14 zur Aufnahme eines weichmagnetischen Kerns 8 auf. Dabei lässt sowohl die Aussparung 14 im Isolierkörper 6 als auch der weichmagnetische Kern 8 einen Luftspalt 9 frei, welcher im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung 10 des elektrischen Leiters 7 sowie radial zum elektrischen Leiter 7 verläuft. Durch den Luftspalt 9 wird der weichmagnetische Kern 8 innerhalb der ringförmigen Aussparung 14 in seiner Position gehalten. Der Isolierkörper 6 hat außerdem Gewindeeinsät ze 11 zur Aufnahme von Schrauben 12, mit welchen die Leiterplatte 3 am Bauteil 5 befestigt ist.The component 5 has an insulating body 6 , which consists of a heat-resistant plastic and at least one electrical conductor 7 surrounds. The component 5 Further, for each of the electrical conductors 7 a ring surrounding this annular recess 14 for receiving a soft magnetic core 8th on. It leaves both the recess 14 in the insulating body 6 as well as the soft magnetic core 8th an air gap 9 free, which is substantially parallel to a longitudinal direction 10 of the electrical conductor 7 as well as radially to the electrical conductor 7 runs. Through the air gap 9 becomes the soft magnetic core 8th within the annular recess 14 held in his position. The insulator 6 also has threaded inserts 11 for receiving screws 12 with which the circuit board 3 on the component 5 is attached.

Durch den Luftspalt 9 wird im Isolierkörper 6 eine taschenförmige Ausformung 13 definiert. Die taschenförmige Ausformung 13 besitzt senkrecht zur Längsrichtung 10 einen Querschnitt, welcher im Wesentlichen dem des äußeren Umfangs der Halterung 4 entspricht.Through the air gap 9 is in the insulating body 6 a pocket-shaped shape 13 Are defined. The pocket-shaped shape 13 has perpendicular to the longitudinal direction 10 a cross-section which is substantially that of the outer periphery of the holder 4 equivalent.

Im Folgenden wird die Montage und Befestigung des Sensors 2 im Bauteil 5 beschrieben. Zunächst wird für jeden der vorgesehenen Sensoren 2 die zugehörige Halterung 4 an vorbestimmter Stelle auf der Leiterplatte 3 befestigt. Hierbei wird die Halterung 4 beispielsweise durch Verlöten auf der Leiterplatte 3 oder durch Reibschluss der Stützpins 16 in den zugehörigen Bohrungen der Leiterplatte 3 sicher und verwackelungsfrei gehalten. Es ist auch möglich, die Halterung 4 mittels ihrer Stützpins 16 einrastend an der Leiterplatte 3 anzubringen. Andererseits werden die elektrischen Leiter 7 an den dafür vorgesehenen Stellen im Isolierkörper 6 angebracht, beispielsweise verschraubt. Sodann wird um jeden Leiter 7 jeweils ein weichmagnetischer Kern 8 mit Luftspalt 9 in die dafür vorgesehene Aussparung 14 im Isolierkörper 6 gelegt.The following is the mounting and mounting of the sensor 2 in the component 5 described. First, for each of the intended sensors 2 the associated bracket 4 at a predetermined location on the circuit board 3 attached. Here is the holder 4 for example, by soldering on the circuit board 3 or by friction of the support pins 16 in the associated holes of the circuit board 3 safe and shake-free kept. It is also possible the bracket 4 by means of her support pins 16 latching to the circuit board 3 to install. On the other hand, the electrical conductors 7 at the designated places in the insulating body 6 attached, for example screwed. Then it is about every conductor 7 each a soft magnetic core 8th with air gap 9 in the recess provided for this purpose 14 in the insulating body 6 placed.

Sodann werden die Sensoren 2 entlang der Längsrichtung 10 in die Halterungen 4 gesteckt. Dabei werden die Kontaktpins 15 durch die dafür vorgesehenen Bohrungen in der Halterung 4 sowie in der Leiterplatte 3 hindurchgeführt. Im eingesteckten Zustand werden die Sensoren 2 sicher und verwackelungsfrei von den Halterungen 4 gehalten. Die Kontaktpins 15 der Sensoren 2 stehen nun in elektrischem Kontakt mit der Leiterplatte 3. Die Kontaktpins 15 werden vorteilhafterweise auf der dem Sensor 2 abgewandten Seite der Leiterplatte 3 mit der Leiterplatte 3 verlötet. Dadurch sind die Sensoren 2 auch gegen eine Bewegung in axialer Richtung relativ zur Leiterplatte 3 gesichert. Anschließend wird die Leiterplatte 3 derart mit dem Bauteil 5 zusammengesetzt, dass die Halterungen 4 passgenau in die taschenförmigen Ausformungen 13 in den Luftspalten 9 der weichmagnetischen Kerne 8 eingreifen. Schließlich wird die Leiterplatte 3 am Isolierkörper 6 mittels Schrauben 12, welche in die Gewindeeinsätze 11 eingreifen, fixiert.Then the sensors 2 along the longitudinal direction 10 in the brackets 4 plugged. This will be the contact pins 15 through the holes provided in the holder 4 as well as in the circuit board 3 passed. When plugged in, the sensors become 2 safe and shake-free from the brackets 4 held. The contact pins 15 the sensors 2 are now in electrical contact with the circuit board 3 , The contact pins 15 are advantageously on the the sensor 2 opposite side of the circuit board 3 with the circuit board 3 soldered. This is the sensors 2 even against movement in the axial direction relative to the circuit board 3 secured. Subsequently, the circuit board 3 such with the component 5 put together that the brackets 4 precisely in the pocket-shaped formations 13 in the air gaps 9 soft magnetic cores 8th intervention. Finally, the circuit board 3 on the insulating body 6 by means of screws 12 which are in the threaded inserts 11 intervene, fixed.

Durch diese Anordnung des Sensors 2 ist eine einfache aber dennoch präzise und sichere Montage und Befestigung eines Sensors 2 in einer Messeinrichtung gewährleistet.By this arrangement of the sensor 2 is a simple yet precise and safe installation and mounting of a sensor 2 guaranteed in a measuring device.

Claims

Sensor assembly in which a sensor ( 2 ) at a predetermined position in a component ( 5 ), wherein a. the sensor ( 2 ) by means of a holder ( 4 ) on a printed circuit board ( 3 ), b. the circuit board ( 3 ) with the component ( 5 ), and c. the holder ( 4 ) in a pocket-like shape ( 13 ) in the component ( 5 ) is used.

Assembly according to claim 1, characterized in that the holder ( 4 ) on the circuit board ( 3 ) is soldered.

Assembly according to claim 1, characterized in that the holder ( 4 ) Support pins ( 16 ), which frictionally in associated holes in the circuit board ( 3 ) intervene.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 2 ) in the holder ( 4 ) is plugged.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 2 ) several contact pins ( 15 ), which through recesses in the holder ( 4 ) and the printed circuit board ( 3 ), with the circuit board ( 3 ) are in electrical contact with the printed circuit board ( 3 ) are soldered.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board ( 3 ) with the component ( 5 ) is screwed.

Assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printed circuit board ( 3 ) with the component ( 5 ) is riveted.

Assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printed circuit board ( 3 ) with the component ( 5 ) is welded or glued.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 2 ) is a magnetic field sensor, in particular a Hall sensor.

An assembly according to claim 9, characterized in that the pocket-shaped formation ( 13 ) in an air gap ( 9 ) in a soft magnetic core ( 8th ), which has an electrical conductor ( 7 ) substantially annularly surrounds.