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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Positionssensor nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Es ist schon ein Füllstandsgeber aus der
DE 198 42 243 A1 bekannt,
mit einem elektrisch isolierenden Träger, auf dem eine
Widerstandsbahn und eine Leiterbahn ausgebildet ist, und mit einem
beweglich gelagerten Schleifer, der die Widerstandsbahn und die
Leiterbahn elektrisch kontaktiert. Nachteilig ist, dass der Füllstandsgeber
nicht gegenüber der Flüssigkeit, dessen Füllstand
zu bestimmen ist, gekapselt ist, so dass sich an der Widerstandsbahn
und der Leiterbahn von der Flüssigkeit stammende Ablagerungen bilden
können, die die Funktion und die Messgenauigkeit des Positionssensors
nachteilig beeinflussen können.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Positionssensor mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
dass der Positionssensor auf einfache Art und Weise flüssigkeitsdicht
gekapselt ist, indem auf dem elektrisch isolierenden Träger
ein Abstandsrahmen vorgesehen ist, der die Widerstandsbahn umschließt
und an dessen Schenkeln eine Leiterfolie aufgespannt ist, die mit dem
Schleifer elektrisch kontaktierend zusammenwirkt. Die Leiterfolie
ist gegenüber der Leiterbahn aus dem Stand der Technik
kostengünstiger.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Positionssensors möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Leiterfolie elektrisch leitend ist, da
die Widerstandsbahn auf diese Weise durch die Leiterfolie elektrisch
kontaktierbar ist.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, wenn von dem elektrisch isolierenden Träger,
dem Abstandsrahmen und der Leiterfolie ein abgeschlossener Hohlraum
gebildet ist, da die in dem Hohlraum angeordnete Widerstandsbahn
auf diese Weise gegenüber Flüssigkeiten und Verunreinigungen
abgedichtet ist, so dass sich daran keine Ablagerungen bilden können.
Vorteilhafterweise befinden sich keine bewegbaren Bauteile im Hohlraum,
so dass der Positionssensor sehr einfach aufgebaut und kostengünstig
ist. Außerdem erfolgt kein Verschleiß durch Reibung
an der Widerstandsbahn.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn der Abstandsrahmen fest mit dem Träger
verbunden ist, da auf diese Weise eine dichte Verbindung zwischen
dem Träger und dem Abstandsrahmen erreicht wird.
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Auch
vorteilhaft ist, dass die Leiterfolie in einer zur Widerstandsbahn
beabstandeten, parallelen Ebene angeordnet ist, da der Schleifer
die Leiterbahn auf diese Weise lokal an die Widerstandsbahn drücken
und dadurch einen lokalen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterfolie
und der Widerstandsbahn erzeugen kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung weist die Leiterfolie eine Dicke
auf zwischen 0,01 Millimeter und 0,1 Millimeter, vorzugsweise zwischen
0,01 Millimeter und 0,03 Millimeter.
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Desweiteren
vorteilhaft ist, dass der Schleifer gegen die Leiterfolie vorgespannt
ist, da der Schleifer die Leiterfolie auf diese Weise mit seiner
Eigenspannung gegen die Widerstandsbahn drücken kann. Die
Leiterfolie ist härter ausgeführt als der Schleifer,
damit kein Verschleiß an der Leiterfolie, sondern am Schleifer
auftritt.
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Darüber
hinaus vorteilhaft ist, wenn der Schleifer mit einem den Füllstand übertragenden Schwimmerarm
fest verbunden ist, da der am Schwimmerarm vorgesehene Schwimmer
bei einer Füllstandsänderung eine Drehbewegung
am Schwimmerarm und am Schleifer erzeugt.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Widerstandsbahn mit einem ersten Anschluss und die
Leiterfolie zumindest mittelbar mit einem zweiten Anschluss elektrisch
verbunden ist. Dabei ist der zweite Anschluss mit dem Abstandsrahmen
oder mit der Leiterfolie elektrisch kontaktiert. Wenn Leiterfolie
durch einen Anschluss mit der elektrischen Masse verbundet ist,
werden die mit dem Schleifer elektrisch verbundenen Teile, beispielsweise
der Schwimmerarm, vorteilhafterweise elektrisch geerdert.
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Außerdem
vorteilhaft ist, dass der Abstandsrahmen mittels einer Isolierung
gegenüber dem ersten Anschluss elektrisch isoliert ist,
da auf diese Weise ein elektrischer Kurzschluss zwischen den beiden Anschlüssen über
einen elektrisch leitfähigen Abstandsrahmen verhindert
wird.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Positionssensor in einer
dreidimensionalen Ansicht,
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2 eine
Schnittansicht des Positionssensors nach 1 und
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3 eine
weitere Schnittansicht des Positionssensors nach 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Positionssensor in einer
dreidimensionalen Ansicht.
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Der
Positionssensor hat einen elektrisch isolierenden Träger 1,
auf dem eine beispielsweise schichtförmige Widerstandsbahn 2 vorgesehen
ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist
die Widerstandsbahn 2 bogenförmig, kann aber auch
geradlinig sein oder eine beliebig andere Form haben. Die Widerstandsbahn 2 hat
einen vorbestimmten elektrischen Widerstand. Die Widerstandsbahn 2 ist über eine
schichtförmige Anschlussbahn 3 mit einem elektrischen
Anschluss 4 elektrisch verbunden. Der Positionssensor bildet
ein Potentiometer, das eine Eingangsspannung in zwei variable Teilspannungen bzw.
einen Gesamtwiderstand in zwei Teilwiderstände teilt. Die
Teilspannungen bzw. Teilwiderstände ergeben sich abhängig
von der Position eines beweglich ausgeführten, mit der
Widerstandsbahn 2 zusammenwirkenden Schleifers 5.
Beispielsweise ist der Positionssensor ein Füllstandsgeber
zur Bestimmung eines Füllstands einer Flüssigkeit
in einem Behälter. Die Flüssigkeit kann beispielsweise
Kraftstoff oder jede andere Flüssigkeit sein.
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Der
Positionssensor ist gegenüber seiner Umgebung gekapselt.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass auf dem elektrisch isolierenden Träger 1 ein
Abstandsrahmen 8 vorgesehen ist, der die Widerstandsbahn 2 umschließt
und an dessen Schenkeln 9 eine Leiterfolie 10 aufgespannt
ist, die mit dem Schleifer 5 elektrisch kontaktierend zusammenwirkt.
Die Leiterfolie 10 ist elastisch, elektrisch leitend und
beispielsweise aus Metall oder elektrisch leitfähigem Kunststoff
hergestellt. Sie ersetzt die im Stand der Technik übliche und
auf dem Träger parallel zur Widerstandsbahn aufgebrachte
Leiterbahn. Der elektrische Widerstand der Widerstandsbahn 2 ist
deutlich größer als der der Leiterfolie 10.
Der Abstandsrahmen 8 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel
elektrisch leitend ausgeführt, kann aber auch elektrisch
isolierend sein, wenn die Leiterfolie 10 nicht über
den Abstandsrahmen 8, sondern unmittelbar mit einer Spannungsquelle
kontaktiert wird. Der Abstandsrahmen ist beispielsweise aus einer üblichen
druckbaren Paste hergestellt und auf den Träger 1 aufgedruckt,
beispielsweise aus einer Silber-Palladium-Paste. Von dem elektrisch
isolierenden Träger 1, dem Abstandsrahmen 8 und
der Leiterfolie 10 wird ein abgeschlossener Hohlraum 11 gebildet,
der gegenüber seiner Umgebung abgedichtet ist. Auf diese
Weise kann beispielsweise keine Flüssigkeit in den Hohlraum 11 gelangen.
Dazu ist der Abstandsrahmen 8 auf den elektrisch isolierenden
Träger 1 aufgeklebt, aufgelötet oder
aufgeschweißt. Ebenso ist die Leiterfolie 10 mit
dem Abstandsrahmen 8 durch Löten, Schweißen
oder Kleben fest und dicht verbunden. Die Leiterfolie 10 ist durch
den Abstandsrahmen 8 in einer zur Widerstandsbahn 2 beabstandeten,
etwa parallelen Ebene angeordnet und weist beispielsweise eine Dicke
auf zwischen 0,01 Millimeter und 0,1 Millimeter, vorzugsweise zwischen
0,01 Millimeter und 0,03 Millimeter.
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Der
Schleifer 5 ist auf der Leiterfolie 10 schleifend
beweglich und gegen die Leiterfolie 10 derart vorgespannt,
dass die Leiterfolie 10 von dem Schleifer 5 lokal
gegen die Widerstandsbahn 2 gedrückt wird (1, 2).
Durch den lokalen Kontakt der Leiterfolie 10 mit der Widerstandsbahn 2 wird eine
elektrische Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 4, 14 hergestellt.
Sobald der Schleifer 5 einen zuvor gegen die Widerstandsbahn 2 niedergedrückten
Bereich der Leiterfolie 10 freigibt, federt der Bereich
der Leiterfolie 10 wieder zurück in seine Ausgangslage.
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Der
Schleifer 5 ist beispielsweise mit einem den Füllstand
der Flüssigkeit übertragenden, nicht dargestellten
Schwimmerarm fest verbunden, an dessen Ende ein auf der Flüssigkeitsoberfläche
befindlicher Schwimmer vorgesehen ist.
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Die
Widerstandsbahn 2 ist mit dem ersten Anschluss 4 und
die Leiterfolie 10 zumindest mittelbar über eine
zweite, beispielsweise schichtförmige Anschlussbahn 15 mit
einem zweiten Anschluss 14 elektrisch verbunden. Die zweite
Anschlussbahn 15 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel
unmittelbar mit dem Abstandsrahmen 8 elektrisch verbunden,
kann aber auch unmittelbar an die Leiterfolie 10 angeschlossen
sein.
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Der
erste Anschluss 4 ist beispielsweise mit einem Pluspol
einer Spannungsquelle verbunden. Der zweite Anschluss 14 ist
mit der elektrischen Masse verbunden. Der Schleifer 5 hat
das gleiche elektrische Potential wie die Leiterfolie 10.
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Der
Abstandsrahmen 8 ist mittels einer Isolierung 16 gegenüber
der ersten Anschlussbahn 3 elektrisch isoliert, indem zwischen
der Anschlussbahn 3 und dem Abstandsrahmen 8 ein
Dielektrikum gedruckt ist.
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2 zeigt
eine Schnittansicht des Positionssensors nach 1.
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Bei
der Ansicht nach 2 sind die gegenüber
dem Positionssensor nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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3 zeigt
eine weitere Schnittansicht des Positionssensors nach 1 Bei
der Ansicht nach 3 sind die gegenüber
dem Positionssensor nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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