DE102012204898A1

DE102012204898A1 - Temperature sensor for determining temperature of pipe and for controlling and/or control of heating system, has sensor element provided with SMD housing and fastened on circuit carrier, which comprises thickness in certain range

Info

Publication number: DE102012204898A1
Application number: DE201210204898
Authority: DE
Inventors: Klaus Schirmer; Manfred Herrler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-02

Abstract

The sensor (1) has a circuit carrier (20) provided with strip conductors, and a sensor element (10) provided with a SMD housing and fastened on the circuit carrier. The circuit carrier comprises a thickness in a range approximately about 80-500 micrometer or about 150-300 micrometer, and consists of polyimide and/or polyester and/or glass-fiber reinforced plastic. The SMD housing comprises a terminal that is in contact with a semiconductor component of the sensor element. The circuit carrier comprises a recess that retains the terminal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor zum Aufbringen auf einen Gegenstand, enthaltend ein Sensorelement und einen Schaltungsträger mit zumindest einer Leiterbahn. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Temperatursensor zur Bestimmung der Lufttemperatur, enthaltend ein Sensorelement und ein Gehäuse. Sensoren der eingangs genannten Art können beispielsweise in Heizungsanlagen genutzt werden, um den Wärmebedarf zu steuern bzw. zu regeln. The invention relates to a temperature sensor for application to an object, comprising a sensor element and a circuit carrier having at least one conductor track. Furthermore, the invention relates to a temperature sensor for determining the air temperature, comprising a sensor element and a housing. Sensors of the type mentioned can be used for example in heating systems to control or regulate the heat demand.

Aus der Praxis sind Temperatursensoren der eingangs genannten Art bekannt. Diese können beispielsweise in einem etwa 50 × 20 × 15 mm großen Kunststoffgehäuse angeordnet sein, welches mit Spannfedern oder Schellen auf einen Gegenstand, beispielsweise ein Heizungsrohr, geklemmt wird. Eine um das Rohr angeordnete Isolation muss an dieser Stelle ausgeschnitten werden. Daher erfordert die Montage einen großen Aufwand und in Betrieb ist der Sensor mechanischen Beschädigungen und/oder Witterungseinflüssen ausgesetzt. From practice temperature sensors of the type mentioned are known. These can be arranged for example in an approximately 50 × 20 × 15 mm large plastic housing, which is clamped with tension springs or clamps on an object, such as a heating pipe. An insulation arranged around the pipe must be cut out at this point. Therefore, the assembly requires a lot of effort and in operation, the sensor is exposed to mechanical damage and / or weather.

Zur Messung der Außentemperatur ist aus der Praxis bekannt, einen Temperatursensor in einem geschlossenen Kunststoffgehäuse anzuordnen. Das Kunststoffgehäuse kann an der Außenfassade angeordnet werden, so dass das geschlossene Kunststoffgehäuse einerseits eine Beschattung und andererseits Schutz vor Witterungseinflüssen bietet. In der Praxis bildet sich dennoch Staunässe im Gehäuse, so dass der Temperatursensor und/oder dessen Anschlussdrähte korrodieren. For measuring the outside temperature is known from practice, to arrange a temperature sensor in a closed plastic housing. The plastic housing can be arranged on the outer facade, so that the closed plastic housing on the one hand offers a shade and on the other hand protection from the weather. In practice, waterlogging nevertheless forms in the housing, so that the temperature sensor and / or its connecting wires corrode.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Temperatursensor anzugeben, welcher eine Lufttemperatur und/oder die Temperatur eines festen Gegenstandes bestimmen kann und dabei nicht durch Sonneneinstrahlung beeinflusst wird, einfach montierbar ist, eine mechanisch robuste Konstruktion aufweist, eine schnelle Messwerterfassung ermöglicht und/oder durch Staunässe weniger beeinträchtigt wird. The invention is therefore based on the object of specifying a temperature sensor, which can determine an air temperature and / or the temperature of a solid object and is not affected by solar radiation, is easy to install, has a mechanically robust construction, enables rapid data acquisition and / or is less affected by waterlogging.

Die Aufgabe wird durch einen Temperatursensor gemäß Anspruch 1 und einen Temperatursensor gemäß Anspruch 8 gelöst. The object is achieved by a temperature sensor according to claim 1 and a temperature sensor according to claim 8.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Temperatursensor zum Aufbringen auf einen Gegenstand mit einem Schaltungsträger mit zumindest einer Leiterbahn auszustatten. Der Schaltungsträger kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung Polyimid und/oder Polyester und/oder glasfaserverstärkten Kunststoff enthalten. Auf dem Schaltungsträger sind eine oder mehrere Leiterbahnen angeordnet, mit welchen der Temperatursensor elektrisch kontaktiert werden kann. Im einfachsten Fall dienen die Leiterbahnen dazu, das Sensorsignal einer Auswerteschaltung über eine Kabelverbindung zuzuführen. In diesem Fall kann der Schaltungsträger zur elektrischen Kontaktierung und/oder Zugentlastung eines Anschlusskabels dienen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schaltungsträger weitere elektronische Bauelemente aufweisen, welche zur Messwerterfassung, Speicherung oder Übertragung benötigt werden oder die Messwerterfassung, Übertragung oder Speicherung vereinfachen oder sicherer machen. According to the invention, it is proposed to provide a temperature sensor for application to an object with a circuit carrier having at least one conductor track. The circuit carrier may in some embodiments of the invention comprise polyimide and / or polyester and / or glass fiber reinforced plastic. On the circuit carrier one or more tracks are arranged, with which the temperature sensor can be electrically contacted. In the simplest case, the conductor tracks serve to supply the sensor signal to an evaluation circuit via a cable connection. In this case, the circuit carrier can be used for electrical contacting and / or strain relief of a connection cable. In other embodiments of the invention, the circuit carrier can have further electronic components which are required for measured value acquisition, storage or transmission or simplify or safer the measurement acquisition, transmission or storage.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Messsignale digitalisiert werden, von unzulässigen Rauschanteilen befreit werden, elektrisch verstärkt werden oder weitere, nicht explizit benannte Modifikationen erfahren. In some embodiments of the invention, the measurement signals can be digitized, freed of inadmissible noise components, electrically amplified or undergo further, not explicitly named modifications.

Das Sensorelement kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein elektrisches Widerstandsthermometer sein. Das Widerstandsthermometer kann eine Schicht aus einem Metall oder einer Legierung oder einem halbleitenden Material sein. Ein Halbleitermaterial kann einen Dotierstoff aufweisen, um eine bestimmte, vorgebbare Leitfähigkeit einzustellen. In einer Ausführungsform kann das Sensorelement n-dotiertes Silicium enthalten. The sensor element may be an electrical resistance thermometer in some embodiments of the invention. The resistance thermometer may be a layer of a metal or an alloy or a semiconductive material. A semiconductor material may include a dopant to set a particular, predeterminable conductivity. In one embodiment, the sensor element may include n-doped silicon.

Das Sensorelement kann in ein Gehäuse aufgenommen sein, welches mit dem Schaltungsträger mittels entsprechender Klebe- oder Lötverbindungen verbunden werden kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse ein SMD-Gehäuse sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das SMD-Gehäuse die Baugröße SOT-23 aufweisen. Sensorelemente in einem SMD-Gehäuse weisen insbesondere den Vorteil einer geringen Baugröße auf, so dass eine platzsparende und geschützte Montage des Sensorelementes möglich ist. Weiterhin weist das kleine Gehäuse geringe thermische Massen auf, so dass der Sensor ein verbessertes Ansprechverhalten zeigt. The sensor element can be accommodated in a housing, which can be connected to the circuit carrier by means of appropriate adhesive or solder joints. In some embodiments of the invention, the housing may be an SMD package. In some embodiments of the invention, the SMD package may be of size SOT-23. Sensor elements in an SMD housing in particular have the advantage of a small size, so that a space-saving and protected mounting of the sensor element is possible. Furthermore, the small housing has low thermal masses, so that the sensor shows an improved response.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass der Schaltungsträger eine Dicke von etwa 80 µm bis etwa 500 µm aufweist. Ein solcher Schaltungsträger ist flexibel, so dass sich dieser zur Temperaturmessung eines Gegenstandes auch an gekrümmte Oberflächen des Gegenstandes anpassen kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Gegenstand ein Rohr sein, so dass der erfindungsgemäße Temperatursensor zur Bestimmung der Rohraußentemperatur bzw. zur Bestimmung der Temperatur des im Rohr fließenden Fluids verwendet werden kann. In diesem Fall kann der flexible Schaltungsträger mittels Kabelbindern, Klebebändern oder einem Schrumpfschlauch formschlüssig an der Außenkontur des Rohres befestigt werden. Auf diese Weise wird ein guter Wärmeübergang von der Rohraußenseite auf den Temperatursensor sichergestellt. Weiterhin wird gegenüber bekannten Montageverfahren Bauhöhe eingespart, so dass sich eine platzsparende Anordnung des Temperatursensors innerhalb bzw. unterhalb einer Rohrisolierung ergibt. Eine mechanische Beschädigung des Sensors nach der Montage kann dadurch vermieden werden. According to the invention, it is now proposed that the circuit carrier has a thickness of about 80 μm to about 500 μm. Such a circuit carrier is flexible, so that it can also adapt to the temperature measurement of an object on curved surfaces of the object. In some embodiments of the invention, the object may be a tube, so that the temperature sensor according to the invention can be used for determining the tube outside temperature or for determining the temperature of the fluid flowing in the tube. In this case, the flexible circuit carrier can be fixed by means of cable ties, adhesive tapes or shrink tubing form fit to the outer contour of the tube. In this way, a good heat transfer from the outside of the tube is ensured on the temperature sensor. Furthermore, compared to known assembly process height saved, so that there is a space-saving arrangement of the temperature sensor within or below a pipe insulation. Mechanical damage to the sensor after assembly can be avoided.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Dicke des Schaltungsträgers etwa 150 µm bis etwa 300 µm aufweisen. Ein solcher Schaltungsträger kann auch bei einer Ausführung aus glasfaserverstärktem Duroplast gebogen werden, so dass eine Anpassung an die Krümmung eines Gegenstandes erfolgen kann. Gleichzeitig ist die mechanische Stabilität so groß, dass der Schaltungsträger leicht bearbeitet werden kann und auch in Umgebungen mit großer mechanischer Belastung sicher eingesetzt werden kann. In some embodiments of the invention, the thickness of the circuit carrier may be about 150 μm to about 300 μm. Such a circuit carrier can also be bent in an embodiment of glass fiber reinforced thermoset, so that an adaptation to the curvature of an object can be done. At the same time, the mechanical stability is so great that the circuit carrier can be easily processed and used safely even in environments with high mechanical stress.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schaltungsträger ein- oder beidseitig mit einer Metallisierung versehen sein. Eine solche Metallisierung kann in eine Mehrzahl von Teilflächen strukturiert sein, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Die Metallisierung auf der dem Sensorelement zugewandten Seite des Schaltungsträgers kann als Leiterbahn ausgebildet sein. Die Metallisierung auf der dem Sensorelement abgewandten Seite des Schaltungsträgers kann die thermische Ankopplung des Sensorelementes verbessern. In some embodiments of the invention, the circuit carrier may be provided on one or both sides with a metallization. Such a metallization may be structured into a plurality of subareas which are electrically isolated from one another. The metallization on the side facing the sensor element of the circuit substrate may be formed as a conductor track. The metallization on the side facing away from the sensor element of the circuit substrate can improve the thermal coupling of the sensor element.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sensorelement ein Halbleiterbauelement enthalten und das SMD-Gehäuse zumindest einen ersten Anschlusskontakt enthalten, welcher mit dem Halbleiterbauelement in Kontakt steht, wobei der Schaltungsträger eine Aussparung aufweist, welche den ersten Anschlusskontakt aufnimmt. Auf diese Weise kann der erste Anschlusskontakt auf die dem Gegenstand zugewandte Seite des Schaltungsträgers geführt werden, so dass ein besonders guter Wärmeübergang vom Gegenstand über den Anschlusskontakt auf das Halbleiterbauelement erfolgt. Der erste Anschlusskontakt kann in einigen Ausführungsformen ein elektrischer Kontakt sein, welcher zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes und damit der Temperatur des Halbleiterbauelementes dient. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der erste Anschlusskontakt elektrisch isoliert mit dem Halbleiterbauelement in Verbindung stehen und lediglich zur thermischen Ankopplung des Halbleiterbauelementes an den Gegenstand dienen. In diesem Fall können weitere Anschlusskontakte vorhanden sein, welche zur Auslese elektrischer Parameter des Halbleiterbauelementes dienen. Ein solchermaßen ausgestalteter Temperatursensor erlaubt eine raschere Temperaturdynamik aufgrund geringerer thermischer Widerstände. In some embodiments of the invention, the sensor element may include a semiconductor device and the SMD package may include at least a first terminal contact in contact with the semiconductor device, the circuit substrate having a recess that receives the first terminal contact. In this way, the first connection contact can be guided onto the side of the circuit carrier facing the object, so that a particularly good heat transfer from the object takes place via the connection contact to the semiconductor component. In some embodiments, the first connection contact may be an electrical contact which serves to determine the electrical resistance and thus the temperature of the semiconductor component. In other embodiments of the invention, the first connection contact can be electrically insulated with the semiconductor component in conjunction and serve only for thermal coupling of the semiconductor device to the object. In this case, further connection contacts may be present, which serve to read out electrical parameters of the semiconductor component. A temperature sensor designed in this way allows a more rapid temperature dynamic due to lower thermal resistances.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zwischen dem Schaltungsträger und dem Gegenstand ein Isoliermaterial angeordnet sein, welches eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 1 bis etwa 10 W/(m·K) oder von etwa 1 bis etwa 3,5 W/(m·K) oder von etwa 4 bis etwa 10 W/(m·K) und einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10⁸ Ω·m oder mehr als 10¹⁰ Ω·m aufweist. Ein solches Isoliermaterial kann einen verbesserten Wärmeübergang vom Gegenstand zum Sensorelement ermöglichen und damit die Messgenauigkeit sowie die Ansprechgeschwindigkeit verbessern. In some embodiments of the invention, an insulating material may be disposed between the circuit carrier and the article having a thermal conductivity of from about 1 to about 10 W / (m · K) or from about 1 to about 3.5 W / (m · K) or from about 4 to about 10 W / (m · K) and has an electrical resistivity greater than 10 ⁸ Ω · m or greater than 10 ¹⁰ Ω · m. Such an insulating material may allow for improved heat transfer from the article to the sensor element, thereby improving measurement accuracy and response speed.

Der erfindungsgemäße Temperatursensor kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung mit einem Klebeband befestigt sein. Das Klebeband kann mit einer Klebeschicht versehen sein, welche bei Wärmeeinwirkung härtet und somit eine besonders sichere Befestigung des Temperatursensors ermöglicht. Dies erlaubt eine besonders einfache und werkzeuglose Montage. Gleichzeitig kann das Klebeband dazu verwendet werden, ein Anschlusskabel des Temperatursensors mit einer Zugentlastung zu versehen. In einigen Ausführungsformen kann das Kabel auch entlang des Gegenstandes, beispielsweise eines Rohres, bis zum Anschlusspunkt der Messelektronik verlegt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und sichere Montage. The temperature sensor according to the invention may be secured with an adhesive tape in some embodiments of the invention. The adhesive tape can be provided with an adhesive layer which cures when exposed to heat and thus enables a particularly secure attachment of the temperature sensor. This allows a particularly simple and tool-free installation. At the same time, the adhesive tape can be used to provide a connection cable of the temperature sensor with a strain relief. In some embodiments, the cable may also be routed along the object, such as a pipe, to the connection point of the meter electronics. This results in a particularly simple and safe installation.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Klebeband eine Metallfolie und/oder Polyimid enthalten oder daraus bestehen. Ein solches Klebeband ist einerseits sehr temperaturbeständig, so dass der Einsatz auch bei hohen Temperaturen möglich ist. Andererseits weist eine Metallfolie eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die thermische Ankoppelung des Temperatursensors weiter verbessert werden kann. In some embodiments of the invention, the adhesive tape may include or consist of a metal foil and / or polyimide. On the one hand, such an adhesive tape is very temperature-resistant, so that the use is possible even at high temperatures. On the other hand, a metal foil has a good thermal conductivity, so that the thermal coupling of the temperature sensor can be further improved.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Klebeband eine Aussparung aufweisen, welche zur Aufnahme des Sensorelementes vorgesehen ist. Hierdurch können Kurzschlüsse bei elektrisch leitfähigen Klebebändern wie Metallfolien vermieden werden. In some embodiments of the invention, the adhesive tape may have a recess which is provided for receiving the sensor element. As a result, short circuits in electrically conductive adhesive tapes such as metal foils can be avoided.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Klebeband in Form von vorgefertigten Abschnitten an den Ort der letzten Verwendung gebracht werden, wobei die Klebeschicht mit einer Abdeckfolie geschützt ist. Zur Montage des Temperatursensors muss dann lediglich die Abdeckfolie entfernt, der Sensor auf den Gegenstand aufgelegt und mit dem Klebeband gesichert werden. In some embodiments of the invention, the adhesive tape in the form of prefabricated sections can be brought to the place of last use, the adhesive layer being protected by a cover film. To mount the temperature sensor then only the cover has to be removed, the sensor placed on the object and secured with the tape.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sensorelement und/oder ein Anschlusskabel in einem Spritzgußvorgang mir einer Vergussmasse umspritzt werden. In einigen Ausführungsformen kann zumindest eine Fläche des Schaltungsträgers zumindest teilweise freiliegen, d.h. nicht von der Vergussmasse bedeckt sein. Ein solcher Temperatursensor kann mittels Klebeband, Kabelbinder oder Rohrschelle auf einem Rohr befestigt werden. Die Vergussmasse kann eine Zugentlastung eines Anschlusskabels und/oder einen mechanischen Schutz der Anschlusskontakte und/oder des Sensorelementes bewirken. Die Vergussmasse kann aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. In some embodiments of the invention, the sensor element and / or a connecting cable can be encapsulated in an injection molding process with a potting compound. In some embodiments, at least one surface of the Circuit carrier at least partially exposed, ie not be covered by the potting compound. Such a temperature sensor can be attached by means of adhesive tape, cable ties or pipe clamp on a pipe. The potting compound can cause a strain relief of a connection cable and / or a mechanical protection of the connection contacts and / or the sensor element. The potting compound may consist of a thermoplastic material.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schaltungsträger vor dem Spritzgußvorgang auf der dem Sensorelement abgewandten Seite konkav geformt werden, so dass sich nach dem Spritzgußvorgang eine Wölbung ergibt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Radius zwischen etwa 10 mm und etwa 50 mm betragen. Damit kann der Temperatursensor formschlüssig auf Rohren montiert werden, ohne dass die Lötstellen und/oder das Sensorelement unzulässig belastet werden. In some embodiments of the invention, prior to the injection molding process, the circuit carrier may be concave-shaped on the side facing away from the sensor element, so that a curvature results after the injection molding process. In some embodiments of the invention, the radius may be between about 10 mm and about 50 mm. Thus, the temperature sensor can be positively mounted on pipes, without the solder joints and / or the sensor element are loaded inadmissible.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergussmasse bei Einsatztemperatur des Temperatursensors flexibel sein, so dass sich im Betrieb bzw. bei der Montage die Rundung des Schaltungsträgers an die Rundung eines Gegenstandes anpassen kann. In some embodiments of the invention, the potting compound can be flexible at the temperature of use of the temperature sensor, so that during operation or during assembly, the rounding of the circuit carrier can be adapted to the rounding of an article.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergussmasse auf der dem Sensorelement gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers einen umlaufenden Rand ausbilden. Ein solcher Rand kann als Maskierung für optional vor der Montage aufzutragende Wärmeleitpaste dienen. In some embodiments of the invention, the potting compound can form a peripheral edge on the side of the circuit carrier opposite the sensor element. Such an edge can serve as a masking for optionally applied before assembly thermal compound.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Anschlusskabel über das Sensorelement verlaufen. Ein solches über das Sensorelement verlaufende Kabel leitet den Anpressdruck, z. B. eines Kabelbinders, gleichmäßig an die Auflagefläche weiter. Die vergleichsweise große Einspritzlänge des Kabels sichert eine langlebige Dichtheit und Isolation. In some embodiments of the invention, the connection cable may extend over the sensor element. Such extending over the sensor element cable conducts the contact pressure, z. B. a cable tie, evenly on the support surface on. The comparatively long injection length of the cable ensures long-lasting tightness and insulation.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung betrifft diese einen Temperatursensor zur Bestimmung der Lufttemperatur. Hierzu ist der Sensor in ein Gehäuse eingesetzt, welches eine Beschattung ermöglicht. Hierdurch kann die Verfälschung des Messwertes durch direkte Sonneneinstrahlung reduziert werden. In some embodiments of the invention, this relates to a temperature sensor for determining the air temperature. For this purpose, the sensor is inserted in a housing which allows shading. As a result, the falsification of the measured value can be reduced by direct sunlight.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass das Gehäuse eine obere und eine untere Öffnung aufweist, und das Sensorelement mittels zumindest einer Anschlussleitung an den Anschlusskontakten frei hängend im Gehäuse montiert ist. Durch die frei hängende Montage ist das Sensorelement thermisch vom Gehäuse getrennt, so dass die Ansprechgeschwindigkeit größer wird, da die Temperaturänderung der Luft unmittelbar nachgewiesen werden kann und nicht zunächst ein thermisches Gleichgewicht zwischen Luft und Gehäuse abgewartet werden muss. Durch die obere Öffnung und die untere Öffnung kann die Luft im Gehäuse frei zirkulieren, was die Ansprechgeschwindigkeit weiter verbessert. Obgleich das Sensorelement dann der Witterung weniger geschützt ausgesetzt ist, wurde völlig überraschend erkannt, dass die Korrosion des Sensorelementes oder der Anschlussleitungen in geringerem Maße stattfindet, da diese Bauteile im offenen Gehäuse rascher austrocknen können. According to the invention it is now proposed that the housing has an upper and a lower opening, and the sensor element is mounted by means of at least one connecting line to the connection contacts hanging freely in the housing. Due to the free-hanging mounting the sensor element is thermally separated from the housing, so that the response speed is greater because the change in temperature of the air can be detected immediately and not first a thermal equilibrium between the air and the housing must be awaited. Through the upper opening and the lower opening, the air in the housing can circulate freely, which further improves the response speed. Although the sensor element is then exposed to the weather less protected, it was completely surprisingly recognized that the corrosion of the sensor element or the connecting lines takes place to a lesser extent, since these components can dry out more quickly in the open housing.

Selbstverständlich sind Ausführungsformen denkbar, bei welchen das Gehäuse nicht aufrecht, sondern um einen beliebigen Winkel gedreht montiert wird. Die Bezeichnung einer oberen und einer unteren Öffnung beziehen sich insoweit nur auf die Unterscheidung gleichartiger Merkmale, auch wenn diese Öffnungen dann am Ort der letzten Verwendung seitlich angeordnet sein können. Of course, embodiments are conceivable in which the housing is not mounted upright but rotated by any angle. The designation of an upper and a lower opening relate insofar only to the distinction of similar features, even if these openings can then be arranged laterally at the place of last use.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung weist das Gehäuse eine zylindrische oder konische Grundform auf, wobei zwei Anschlussleitungen entlang eines Radius angeordnet sind. In diesem Fall kann das Sensorelement in etwa in der Mitte des Gehäuses bzw. auf dessen Rotationsachse angeordnet sein und weist damit den maximalen Abstand zu den Begrenzungswänden des Gehäuses auf. Gleichwohl wird durch die radiale Anordnung der Anschlussleitungen eine hinreichende Stabilität gegenüber mechanischen Einflüssen erreicht. In some embodiments of the invention, the housing has a cylindrical or conical basic shape, wherein two connecting lines are arranged along a radius. In this case, the sensor element can be arranged approximately in the middle of the housing or on its axis of rotation and thus has the maximum distance to the boundary walls of the housing. Nevertheless, a sufficient stability against mechanical influences is achieved by the radial arrangement of the connection lines.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest eine Anschlussleitung und/oder zumindest ein Anschlusskontakt des Sensorelementes von einer Vergussmasse umschlossen sein. Eine solche Vergussmasse kann ein Silikon, ein Kunstharz, ein Duroplast oder ein Thermoplast enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergussmasse ein Epoxidharz oder ein Polyurethan-Kleber sein. Die Vergussmasse verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit an die Anschlussleitungen bzw. das Sensorelement, so dass die Korrosion weiter verringert und damit die Lebensdauer des Sensorelementes weiter erhöht werden kann. In some embodiments of the invention, at least one connection line and / or at least one connection contact of the sensor element may be enclosed by a potting compound. Such a potting compound may contain a silicone, a synthetic resin, a thermoset or a thermoplastic. In some embodiments of the invention, the potting compound may be an epoxy resin or a polyurethane adhesive. The potting compound prevents the penetration of moisture to the connecting lines or the sensor element, so that the corrosion can be further reduced and thus the life of the sensor element can be further increased.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse mit einem Montageelement versehen sein, welches einstückig mit dem Gehäuse verbunden ist. Auf diese Weise kann das Gehäuse leicht aus einem einzigen Rohrabschnitt gefertigt sein, welcher lediglich durch ein oder zwei weitere Schnitte endbearbeitet werden muss. Auf diese Weise ergibt sich eine sichere und einfache Konstruktion. In some embodiments of the invention, the housing may be provided with a mounting member integrally connected to the housing. In this way, the housing can be easily made of a single pipe section, which only needs to be finished by one or two further cuts. This results in a safe and simple construction.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sensorelement als SMD-Bauteil ausgebildet sein. Ein SMD-Bauteil kann die Gehäusebauform SOT-23 aufweisen. Ein solches Sensorelement weist aufgrund seiner geringen Größe eine geringe Masse auf, so dass die thermischen Massen weiter reduziert werden. Dies kann eine weitere Steigerung der Ansprechgeschwindigkeit bewirken. In some embodiments of the invention, the sensor element may be formed as an SMD component. An SMD component can be the housing design SOT-23. Such a sensor element has a low mass due to its small size, so that the thermal masses are further reduced. This can cause a further increase in the response speed.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Temperatursensor mit einer Auswerteelektronik verbunden sein oder eine Auswerteelektronik enthalten. Eine solche Auswerteelektronik kann als analoge oder digitale Schaltung ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Auswerteelektronik eine Software umfassen, welche auf einem Mikroprozessor oder einem Mikrocontroller ausgeführt wird. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Mittelwertbildung enthalten, mit welcher die Trägheit des Sensors an einen vorgebbaren Sollwert anpassbar ist. In some embodiments of the invention, the temperature sensor can be connected to evaluation electronics or contain evaluation electronics. Such evaluation can be designed as analog or digital circuit. In other embodiments of the invention, the evaluation electronics may comprise software which is executed on a microprocessor or a microcontroller. In some embodiments of the invention, the evaluation circuit may include means for averaging, with which the inertia of the sensor is adaptable to a predetermined desired value.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Temperatursensor zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage verwendet werden. Durch den beschriebenen Außentemperatursensor kann die Regelgüte der Heizungsanlage aufgrund der verringerten Trägheit bzw. des schnelleren Ansprechens des erfindungsgemäßen Sensors verbessert werden. Der vorgeschlagene Sensor zur Bestimmung der Temperatur eines Gegenstandes kann zur Messung einer Vorlauftemperatur, einer Rücklauftemperatur oder einer Brauchwassertemperatur eingesetzt werden. Da der Sensor einfach und kostengünstig herstellbar und schnell montierbar ist, sowie eine gegenüber dem Stand der Technik größere Genauigkeit aufweist, kann durch mindestens zwei Sensoren, welche in einem definierten Abstand angeordnet sind, die Fließgeschwindigkeit des Mediums im Rohr gemessen werden. Auf diese Weise kann die Wärmeabgabe der Heizungsanlage genau bestimmt werden. In some embodiments of the invention, the temperature sensor may be used to control and / or regulate a heating system. Due to the described outside temperature sensor, the control quality of the heating system can be improved due to the reduced inertia or the faster response of the sensor according to the invention. The proposed sensor for determining the temperature of an object can be used to measure a flow temperature, a return temperature or a hot water temperature. Since the sensor is simple and inexpensive to produce and quick to assemble, and has a higher accuracy compared to the prior art, the flow velocity of the medium in the tube can be measured by at least two sensors, which are arranged at a defined distance. In this way, the heat output of the heating system can be accurately determined.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to figures without limiting the general inventive concept. Showing:

1 die Montage eines Temperatursensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung an einem Rohr. 1 the assembly of a temperature sensor according to a first embodiment of the invention to a pipe.

2 zeigt einen Ausschnitt aus 1. 2 shows a section 1 ,

3 zeigt die Montage eines Temperatursensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung an einem Rohr. 3 shows the mounting of a temperature sensor according to a second embodiment of the invention to a pipe.

4 zeigt einen Ausschnitt aus 3. 4 shows a section 3 ,

5 zeigt die Aufsicht auf einen Temperatursensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 5 shows the top view of a temperature sensor according to a first embodiment of the invention.

6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Details des erfindungsgemäßen Sensors. 6 shows a sectional view of a detail of the sensor according to the invention.

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Klebebandes zur Befestigung des Temperatursensors gemäß 1 oder 3. 7 shows an embodiment of an adhesive tape for fixing the temperature sensor according to 1 or 3 ,

8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Temperatursensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 8th shows a sectional view of a temperature sensor according to a third embodiment of the invention.

9 zeigt die Aufsicht auf einen Temperatursensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 9 shows the top view of a temperature sensor according to a third embodiment of the invention.

10 zeigt einen Temperatursensor zur Bestimmung der Lufttemperatur in der Aufsicht. 10 shows a temperature sensor for determining the air temperature in the supervision.

11 zeigt einen Temperatursensor zur Bestimmung der Lufttemperatur von der Seite. 11 shows a temperature sensor for determining the air temperature from the side.

12 zeigt den Temperatursensor zur Bestimmung der Lufttemperatur von vorne. 12 shows the temperature sensor for determining the air temperature from the front.

1 und 2 zeigen einen Temperatursensor 1 zum Aufbringen auf einen Gegenstand 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gegenstand 30 ein Rohr. Im Rohr kann ein Wärmeträgermedium fließen, beispielsweise ein Öl oder Wasser. Das Rohr kann Teil einer Heizungsanlage, einer Kühldecke oder einer Klimaanlage sein. Der Temperatursensor 1 umfasst ein Sensorelement 10. Das Sensorelement 10 kann ein Widerstandsthermometer sein, welches in einem Gehäuse 100 angeordnet ist. Das Gehäuse 100 kann mit einer Mehrzahl von nicht dargestellten Anschlusselementen versehen sein, um das Sensorelement thermisch und/oder elektrisch zu kontaktieren. In einigen Ausführungsformen kann das Sensorelement 10 ein Halbleiterbauelement enthalten. 1 and 2 show a temperature sensor 1 for application to an object 30 according to a first embodiment of the invention. In the illustrated embodiment, the subject 30 a pipe. In the tube can flow a heat transfer medium, for example an oil or water. The pipe can be part of a heating system, a cooling ceiling or air conditioning. The temperature sensor 1 includes a sensor element 10 , The sensor element 10 may be a resistance thermometer housed in a housing 100 is arranged. The housing 100 may be provided with a plurality of connection elements, not shown, to thermally and / or electrically contact the sensor element. In some embodiments, the sensor element 10 a semiconductor device included.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse 100 ein SMD-Gehäuse sein, welches in an sich bekannter Weise durch Löten und/oder Kleben auf dem Schaltungsträger 20 befestigt werden kann. Eine Lötverbindung kann hierbei gleichzeitig zur elektrischen und thermischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung des Gehäuses 100 dienen. In some embodiments of the invention, the housing 100 be an SMD housing, which in a conventional manner by soldering and / or gluing on the circuit carrier 20 can be attached. A solder joint can in this case at the same time for electrical and thermal contact and for mechanical attachment of the housing 100 serve.

Der Schaltungsträger 20 dient dazu, das Sensorelement 10 elektrisch zu kontaktieren und die Anschlusskontakte mit einer nicht dargestellten Kabelverbindung elektrisch leitfähig zu verbinden, so dass das Sensorelement 10 mit einer Auswerteelektronik verbunden werden kann. Die Auswerteelektronik kann Teil eines größeren Gerätes sein, beispielsweise eines Raumtemperaturreglers oder einer Heizungssteuerung. The circuit carrier 20 serves to the sensor element 10 to contact electrically and electrically connect the terminal contacts with a cable connection, not shown, so that the sensor element 10 with a Evaluation can be connected. The transmitter may be part of a larger device, such as a room temperature controller or a heating control.

Der Schaltungsträger 20 kann aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, beispielsweise aus Epoxidharz mit Glasfasergewebe. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schaltungsträger 20 Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Polyimid oder ein anderes Polymer enthalten oder daraus bestehen. Der dargestellte Schaltungsträger 20 kann eine Dicke von etwa 50 bis etwa 500 µm aufweisen und aufgrund der Dicke und des Materials so flexibel sein, dass er sich an die äußere Krümmung des Gegenstandes 30 anpassen kann. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schaltungsträger eine Breite aufweisen, welche wesentlich geringer ist als der Radius des Rohres 30, so dass der Unterschied der Krümmungsradien durch das Isoliermaterial 25 zumindest teilweise ausgeglichen werden kann. The circuit carrier 20 can be made of a fiber-reinforced plastic, for example, epoxy resin with glass fiber fabric. In other embodiments of the invention, the circuit carrier 20 Contain or consist of polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyimide or another polymer. The illustrated circuit carrier 20 can be a thickness of about 50 until about 500 μm and, due to the thickness and the material, be flexible enough to conform to the outer curvature of the article 30 can adapt. In other embodiments of the invention, the circuit carrier may have a width that is substantially less than the radius of the tube 30 so that the difference of the radii of curvature through the insulating material 25 at least partially offset.

Der Schaltungsträger 20 kann neben dem Sensorelement 10 weitere elektrische und/oder mechanische Bauelemente tragen, beispielsweise Lötstifte, Lötösen, Stecker, A/D-Wandler, Speicher, Leitungstreiber, Verstärker, Trigger oder andere, hier nicht genannte aktive oder passive Bauelemente. The circuit carrier 20 can be next to the sensor element 10 carry further electrical and / or mechanical components, such as solder pins, solder lugs, connectors, A / D converter, memory, line driver, amplifier, trigger or other, not mentioned here active or passive components.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen dem Schaltungsträger 20 und der Außenseite 31 des Gegenstandes 30 ein optionales Isoliermaterial 25. Das Isoliermaterial 25 kann eine Wärmeleitfähigkeit von etwa etwa 1 bis etwa 10 W/(m·K) oder von etwa 1 bis etwa 3,5 W/(m·K) oder von etwa 4 bis etwa 10 W/(m·K) aufweisen. Auf diese Weise trägt das Isoliermaterial 25 dazu bei, dass der Wärmeübergang zwischen dem Rohr 30 und dem Sensorelement 10 nicht nur punktuell, sondern vollflächig erfolgt. Hierdurch kann die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Temperaturmessung erhöht werden. In the illustrated embodiment is located between the circuit board 20 and the outside 31 of the object 30 an optional insulating material 25 , The insulating material 25 may have a thermal conductivity of from about 1 to about 10 W / (m · K) or from about 1 to about 3.5 W / (m · K), or from about 4 to about 10 W / (m · K). In this way, the insulating material carries 25 helping to ensure that the heat transfer between the pipe 30 and the sensor element 10 not only punctually, but on the whole surface. This can increase the accuracy and speed of the temperature measurement.

Sofern die Leiterbahnen des Schaltungsträgers 20 der Außenseite 31 des Rohres 30 zugewandt sind und das Rohr 30 aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, kann das Isoliermaterial einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10⁸ Ω·m oder mehr als 10¹⁰ Ω·m aufweisen. In diesem Fall wird das Auftreten von Kurzschlüssen und Kriechströmen auf dem Schaltungsträger zuverlässig vermieden. If the interconnects of the circuit board 20 the outside 31 of the pipe 30 are facing and the pipe 30 is made of an electrically conductive material, the insulating material may have a resistivity of more than 10 ⁸ Ω · m or more than 10 ¹⁰ Ω · m. In this case, the occurrence of short circuits and leakage currents on the circuit board is reliably avoided.

Der Schaltungsträger 20 mit dem daran befestigten Sensorelement 10 kann mittels Kabelbindern, Schrumpfschläuchen oder Draht am Rohr 30 befestigt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Befestigung durch ein Klebeband 40. Das Klebeband 40 weist eine Aussparung 45 auf, welche das Sensorelement 10 aufnimmt. Auf diese Weise kann eine sichere Befestigung des Schaltungsträgers 20 sichergestellt werden. Gleichzeitig wird die Bauhöhe des Temperatursensors verringert, da an der Stelle größter Dicke kein Klebeband zusätzlich aufträgt. Weiterhin kann bei einem elektrischen leitfähigen Klebeband 40, beispielsweise einer Metallfolie, der unerwünschte Kontakt mit den Anschlusselementen des Sensorelementes 10 durch die Aussparung 45 vermieden werden. The circuit carrier 20 with the sensor element attached thereto 10 can by means of cable ties, shrink tubing or wire on the pipe 30 be attached. In the illustrated embodiment, the attachment is made by an adhesive tape 40 , The tape 40 has a recess 45 on which the sensor element 10 receives. In this way, a secure attachment of the circuit substrate 20 be ensured. At the same time, the overall height of the temperature sensor is reduced, since no additional adhesive tape is applied at the location of maximum thickness. Furthermore, in an electrically conductive adhesive tape 40 , For example, a metal foil, the unwanted contact with the connection elements of the sensor element 10 through the recess 45 be avoided.

Der vorgeschlagene Temperatursensor zeichnet sich durch eine rasche und einfache Montage auf der Außenseite 31 des Rohres 30 aus. Aufgrund der geringen thermischen Massen kann der Temperatursensor 1 schnell auf Temperaturänderungen ansprechen, so dass die Dynamik einer Temperaturmessung verbessert werden kann. Weiterhin ist der vom Temperatursensor 1 eingenommene Bauraum so gering, dass eine an sich bekannte Rohrisolierung über dem Temperatursensor angeordnet werden kann. Dies verbessert zum einen die Messgenauigkeit, da die Wärmeabgabe des Temperatursensors an die Umgebung verringert ist. Weiterhin wird die Montage erleichtert, da am Montageort des Temperatursensors 1 die Isolierung nicht ausgeschnitten werden muss. Schließlich stellt die Rohrisolierung gleichzeitig einen Schutz für den Temperatursensor 1 dar. The proposed temperature sensor is characterized by a quick and easy installation on the outside 31 of the pipe 30 out. Due to the low thermal masses, the temperature sensor can 1 respond quickly to temperature changes, so that the dynamics of a temperature measurement can be improved. Furthermore, that of the temperature sensor 1 occupied space so small that a known pipe insulation can be arranged above the temperature sensor. On the one hand, this improves the measuring accuracy, since the heat emission of the temperature sensor to the environment is reduced. Furthermore, the assembly is facilitated because at the installation of the temperature sensor 1 the insulation does not have to be cut out. Finally, the pipe insulation simultaneously provides protection for the temperature sensor 1 represents.

Anhand der 3 und 4 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Auch 3 und 4 zeigen einen Ausschnitt aus einem Rohr 30. Auf der Außenseite des Rohres 30 ist der Temperatursensor 10 auf einem Schaltungsträger 20 angeordnet. Der Schaltungsträger 20 ist aus einem dünnen flexiblen Material gefertigt, beispielsweise mit einer Dicke von etwa 150 µm bis etwa 300 µm. Der Schaltungsträger 20 kann beispielsweise Polyethylen oder Polyimid enthalten oder daraus bestehen. Auf der Oberfläche des Schaltungsträgers 20 können Lötpunkte und Leiterbahnen in an sich bekannter Weise angeordnet sein. Based on 3 and 4 a second embodiment of the invention will be explained. The same parts are provided with the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences. Also 3 and 4 show a detail of a pipe 30 , On the outside of the pipe 30 is the temperature sensor 10 on a circuit carrier 20 arranged. The circuit carrier 20 is made of a thin flexible material, for example having a thickness of about 150 microns to about 300 microns. The circuit carrier 20 For example, it may contain or consist of polyethylene or polyimide. On the surface of the circuit board 20 Lötpunkte and interconnects can be arranged in a conventional manner.

Aufgrund der Flexibilität des Schaltungsträgers 20 kann dieser dicht an das Rohr 30 angelegt werden und erlaubt so einen guten Wärmeübergang zum Sensorelement 10. Optional kann auch bei dieser Ausführungsform ein Isoliermaterial 25 zwischen dem Sensorelement 10 bzw. dem Schaltungsträger 20 an der Außenseite des Rohrs 30 angeordnet sein. Zur Verdeutlichung ist in den Zeichnungen ein vergleichsweise großer Abstand zwischen dem Schaltungsträger 20 und dem Rohr 30 dargestellt. Selbstverständlich kann dieser Abstand in der praktischen Realisierung der Erfindung wesentlich geringer sein, so dass die beiden Bauteile unmittelbar übereinander zu liegen kommen. In diesem Fall kann das Isoliermaterial 25 eine Schicht Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitkleber sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Isoliermaterial 25 ein dünnes Silikonpad oder eine Glimmerscheibe sein. Aufgrund der Flexibilität des Schaltungsträgers 20 kann dieser großflächig ausgeführt sein und einen Teil der Außenfläche des Rohres 30 bedecken. Due to the flexibility of the circuit carrier 20 This can be close to the pipe 30 be created and thus allows a good heat transfer to the sensor element 10 , Optionally, also in this embodiment, an insulating material 25 between the sensor element 10 or the circuit carrier 20 on the outside of the pipe 30 be arranged. For clarity, in the drawings, a comparatively large distance between the circuit carrier 20 and the tube 30 shown. Of course, this distance may be much lower in the practical implementation of the invention, so that the two components directly above one another to come to rest. In this case, the insulating material 25 a layer of thermal paste or a thermal adhesive. In other embodiments of the invention, the insulating material 25 a thin silicone pad or a mica disk. Due to the flexibility of the circuit carrier 20 this can be carried out over a large area and a part of the outer surface of the tube 30 cover.

Auch der Schaltungsträger 20 gemäß der zweiten Ausführungsform kann mittels einem Schrumpfschlauch, einem Kabelbinder, einer Rohrisolierung oder einem Klebeband 40 befestigt sein. In 3 ist exemplarisch ein Klebeband 40 dargestellt. Zur Verdeutlichung ist auch das Klebeband 40 in einem größeren Abstand zum Schaltungsträger 20 gezeichnet. Selbstverständlich kann dieses jedoch mit seiner Klebefläche unmittelbar auf dem Schaltungsträger 20 anliegen. Auch im zweiten Ausführungsbeispiel kann das Klebeband 40 einen Ausschnitt 45 aufweisen, welcher das Sensorelement 10 aufnimmt. Also the circuit carrier 20 According to the second embodiment, by means of a shrink tube, a cable tie, a pipe insulation or an adhesive tape 40 be attached. In 3 is an example of an adhesive tape 40 shown. To clarify is also the tape 40 at a greater distance to the circuit carrier 20 drawn. Of course, this, however, with its adhesive surface directly on the circuit board 20 issue. Also in the second embodiment, the adhesive tape 40 a section 45 which has the sensor element 10 receives.

5 zeigt die Aufsicht auf einen Schaltungsträger 20 mit dem daran befestigten Sensorelement 10. Das Sensorelement 10 kann als SMD-Bauteil mit einem Gehäuse 100 und drei Anschlusskontakten 101, 102, 103 ausgeführt sein. Das Gehäuse 100 kann beispielsweise ein SOT-23-Gehäuse sein. 5 shows the top view of a circuit carrier 20 with the sensor element attached thereto 10 , The sensor element 10 can be used as an SMD component with a housing 100 and three connection contacts 101 . 102 . 103 be executed. The housing 100 For example, it can be an SOT-23 package.

Der Schaltungsträger 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Leiterbahnen 21 und 22 auf. Über die Leiterbahnen 21 und 22 kann dem Sensorelement 10 ein Messstrom zugeführt werden, um auf diese Weise den elektrischen Widerstand des Sensorelementes 10 zu bestimmen. Da sich der elektrische Widerstand mit der Temperatur ändert, ist der gemessene Widerstand ein Maß für die vom Sensorelement 10 gemessene Temperatur. The circuit carrier 20 has in the illustrated embodiment, two conductor tracks 21 and 22 on. About the tracks 21 and 22 can the sensor element 10 a measuring current are supplied, in order in this way the electrical resistance of the sensor element 10 to determine. As the electrical resistance changes with temperature, the measured resistance is a measure of that from the sensor element 10 measured temperature.

Weiterhin weist der Schaltungsträger 20 zwei Lötpads 221 und 222 auf. An diesen kann ein Kabel 55 befestigt werden, welches in einen Stecker 50 mündet. Auf diese Weise kann der Temperatursensor leicht mit einer Messelektronik verbunden werden. Sofern der Temperatursensor 1 mit dem in 7 dargestellten Klebeband 40 auf dem Rohr 30 befestigt wird, so dient das Klebeband 40 einerseits der sicheren Befestigung des Temperatursensors 1 mit guter thermischer Ankopplung des Sensorelementes 10 als auch gleichzeitig der Zugentlastung des Kabels 55. Weiterhin ist in 7 die Aussparung 45 zu erkennen, welche das Sensorelement 10 und die Anschlusskontakte 101, 102 und 103 aufnimmt, um einen elektrischen Kurzschluss durch ein elektrisch leitfähiges Klebeband 40 zu verhindern. Furthermore, the circuit carrier 20 two solder pads 221 and 222 on. At this can a cable 55 which are attached to a plug 50 empties. In this way, the temperature sensor can be easily connected to a measuring electronics. If the temperature sensor 1 with the in 7 shown adhesive tape 40 on the pipe 30 is attached, so serves the tape 40 on the one hand the secure attachment of the temperature sensor 1 with good thermal coupling of the sensor element 10 and at the same time the strain relief of the cable 55 , Furthermore, in 7 the recess 45 to recognize which the sensor element 10 and the connection contacts 101 . 102 and 103 absorbs an electrical short circuit through an electrically conductive adhesive tape 40 to prevent.

Das dargestellte Sensorelement 10 weist weiterhin einen optionalen Anschlusskontakt 101 auf, welcher thermisch mit dem Halbleiterbauelement im Gehäuse 100 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die thermische Kopplung weiter verbessert werden. Hierzu kann der Anschlusskontakt 101 durch eine optionale Bohrung 26 geführt werden. Das Prinzip wird anhand von 6 näher erläutert. The illustrated sensor element 10 also has an optional connection contact 101 on which thermally with the semiconductor device in the housing 100 is coupled. In this way, the thermal coupling can be further improved. For this purpose, the connection contact 101 through an optional hole 26 be guided. The principle is based on 6 explained in more detail.

6 zeigt einen Schnitt durch den Schaltungsträger 20 im Bereich der optionalen Bohrung 26. Dargestellt ist weiterhin ein Ausschnitt aus dem Gehäuse 100 mit dem Anschlusskontakt 101. Es ist gezeigt, wie der Anschlusskontakt 101 durch die Bohrung 26 auf die dem Rohr 30 zugewandte Seite des Schaltungsträgers 20 geführt werden kann. Auf diese Weise kann der Anschlusskontakt 101 unmittelbar mit dem Rohr 30 in Kontakt stehen bzw. mit einer Zwischenlage aus einem duktilen und elektrisch nicht leitfähigen Material, beispielsweise einer Wärmeleitpaste oder einem Silikonpad. Da der Anschlusskontakt 101 als metallischer Leiter eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wird der Wärmeübergang vom Rohr 30 auf das Sensorelement 10 weiter verringert, und das Ansprechverhalten kann weiter verbessert werden. 6 shows a section through the circuit carrier 20 in the area of the optional hole 26 , Shown is still a section of the housing 100 with the connection contact 101 , It is shown how the connection contact 101 through the hole 26 on the pipe 30 facing side of the circuit substrate 20 can be performed. In this way, the connection contact 101 directly with the pipe 30 in contact or with an intermediate layer of a ductile and electrically non-conductive material, such as a thermal grease or a silicone pad. Because the connection contact 101 As a metallic conductor has a good thermal conductivity, the heat transfer from the pipe 30 on the sensor element 10 further reduced, and the response can be further improved.

Anhand der 8 und 9 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel de erfindungsgemäßen Sensors erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsformen beschränkt. Based on 8th and 9 another embodiment of the invention sensor is explained. Like parts are given the same reference numerals, so that the following description is limited to the differences from the previous embodiments.

8 zeigt einen Schnitt durch den Temperatursensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. 9 zeigt eine Aufsicht, wobei übereinanderliegende Bauteile des Temperatursensors teilweise transparent dargestellt sind, um darunterliegende Teile sichtbar zu machen. 8th shows a section through the temperature sensor according to the third embodiment of the invention. 9 shows a plan view, wherein superimposed components of the temperature sensor are shown partially transparent to make visible underlying parts.

Auch der Temperatursensor gemäß der dritten Ausführungsform enthält einen Schaltungsträger 20. Der Schaltungsträger 20 ist beidseitig mit einer Metallisierung versehen. Die Metallisierung kann eine Kupferlegierung enthalten oder daraus bestehen, sodass die Metallisierung lötbar ist. Der Schaltungsträger 20 trägt das Sensorelement 10, welches im Gehäuse 100 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben. Also, the temperature sensor according to the third embodiment includes a circuit carrier 20 , The circuit carrier 20 is provided on both sides with a metallization. The metallization may include or consist of a copper alloy so that the metallization is solderable. The circuit carrier 20 carries the sensor element 10 which is in the housing 100 is arranged as described above.

Zur elektrischen Kontaktierung ist die Metallisierung auf der dem Sensorelement 10 zugewandten Seite des Schaltungsträgers 20 in drei Teilflächen strukturiert. Die Teilflächen sind voneinander beabstandet angeordnet, sodass diese elektrisch voneinander isoliert sind. Wie bereits anhand von 5 beschrieben, dienen zwei Teilflächen 21 und 22 zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelementes 10. Die dritte Teilfläche 24 kann den ersten Anschlusskontakt 101 aufnehmen, welcher mit dem Halbleiterkristall verbunden ist und primär die Aufgabe hat, die thermische Ankopplung des Sensorelementes 10 zu verbessern. For electrical contacting, the metallization on the sensor element 10 facing side of the circuit substrate 20 structured in three subareas. The faces are spaced apart so that they are electrically isolated from each other. As already on the basis of 5 described, serve two partial surfaces 21 and 22 for electrical contacting of the sensor element 10 , The third subarea 24 can be the first connection contact 101 record, which is connected to the semiconductor crystal and primarily has the task of thermal coupling of the sensor element 10 to improve.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die dem Sensorelement 10 abgewandte Seite des Schaltungsträgers 20 mit einer vollflächigen Metallisierung 23 versehen. Die Metallisierung 23 hat die Aufgabe, die thermische Anbindung des Schaltungsträgers 20 an den Gegenstand zu verbessern. In the illustrated embodiment, the sensor element 10 opposite side of the circuit board 20 with a full-surface metallization 23 Mistake. The metallization 23 has the task of thermal connection of the circuit board 20 to improve the object.

Weiterhin ist in 8 ein zweiadriges Kabel 55 dargestellt. Die Isolierung ist in einem Längsabschnitt entfernt, sodass die zwei Adern 550 beidseitig des Kabels entlang dessen Längserstreckung zurück geführt werden können. Im äußersten Längsabschnitt 551 ist auch die Isolierung der Adern 550 entfernt, um eine Lötverbindung mit den Metallisierungen 21 und 22 zu ermöglichen. Furthermore, in 8th a two-core cable 55 shown. The insulation is removed in a longitudinal section, so that the two wires 550 Both sides of the cable along the longitudinal extent can be returned. In the extreme longitudinal section 551 is also the insulation of the wires 550 removed a solder joint with the metallizations 21 and 22 to enable.

Das Kabel 55 verläuft über dem Sensorelement 10, sodass die Befestigung des Temperatursensors 1 mit einem Kabelbinder oder einer Schlauchschelle sowohl eine Zugentlastung des Kabels 55 bewirkt als auch den Anpressdruck und damit die thermische Ankopplung des Sensorelementes 10 auf dem zu überwachenden Gegenstand verbessert. The cable 55 runs over the sensor element 10 so that the attachment of the temperature sensor 1 with a cable tie or a hose clamp both a strain relief of the cable 55 causes as well as the contact pressure and thus the thermal coupling of the sensor element 10 improved on the object to be monitored.

Die Zugentlastung des Anschlusskabels 55 kann durch eine optionale Vergussmasse 70 verbessert werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergussmasse 70 auch eine spritzwassergeschützte Ausführung des Temperatursensors ermöglichen. Die Vergussmasse 70 kann beispielsweise in einem Spritzgussverfahren appliziert werden, nachdem der Schaltungsträger 20 mit dem Sensorelement 10 und dem Anschlusskabel 55 in ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug eingelegt wurde. The strain relief of the connection cable 55 Can by an optional potting compound 70 be improved. In some embodiments of the invention, the potting compound 70 also allow a splash-proof design of the temperature sensor. The potting compound 70 For example, it can be applied in an injection molding process after the circuit carrier 20 with the sensor element 10 and the connection cable 55 was inserted into a corresponding injection molding tool.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Unterseite des Schaltungsträgers 20 mit der Metallisierung 23 konkav gewölbt sein, sodass eine formschlüssige Anordnung auf dem zu überwachenden Gegenstand ermöglicht wird, falls dieser eine konvexe Außenkontur aufweist. Unter einer formschlüssigen Verbindung des Temperatursensors mit dem zu überwachenden Gegenstand wird im Sinne dieser Beschreibung verstanden, dass beide Teile jeweils Formen haben, welche ineinandergreifen. Die Berührung der Teile erfolgt zumindest an Flächen, auf welchen die zu übertragene Kraft senkrecht steht. In some embodiments of the invention, the underside of the circuit carrier 20 with the metallization 23 be concavely arched, so that a form-fitting arrangement is made possible on the object to be monitored, if this has a convex outer contour. Under a positive connection of the temperature sensor with the object to be monitored is understood in the sense of this description that both parts each have shapes which interlock. The parts are touched at least on surfaces on which the force to be transmitted is perpendicular.

Sofern die Vergussmasse 70 aus einem elastischen Material besteht, kann bei der Montage des Temperatursensors 1 die Krümmung des Schaltungsträgers 20 noch in gewissen Grenzen modifiziert werden, sodass ein Temperatursensor 1 mit einer Krümmung von beispielsweise 12 mm auch auf einer ebenen Oberfläche oder einem Rohr mit 15 mm Durchmesser montiert werden kann. If the potting compound 70 made of an elastic material, can during assembly of the temperature sensor 1 the curvature of the circuit carrier 20 still be modified within certain limits, so that a temperature sensor 1 with a curvature of, for example 12 mm also on a flat surface or a pipe with 15 mm diameter can be mounted.

10 zeigt die Aufsicht auf einen Lufttemperatursensor, beispielsweise einen Außentemperatursensor. Der Temperatursensor 1 weist ein Sensorelement 10 auf, wie vorstehend beschrieben. Das Sensorelement 10 kann ein Widerstandsthermometer sein, beispielsweise ein an sich bekannter Pt100- oder Pt1000-Widerstand oder ein Halbleitermaterial mit einem Dotierstoff. Das Sensorelement 10 kann in einem hermetisch dichten Gehäuse eingesetzt sein, beispielsweise der Bauformen TO-92, SOD-70 oder SOT-23. Insbesondere kleine SMD-Gehäuse weisen den Vorteil geringer thermischer Massen auf und verbessern somit das Ansprechverhalten des Temperatursensors 1. 10 shows the top view of an air temperature sensor, such as an outside temperature sensor. The temperature sensor 1 has a sensor element 10 as described above. The sensor element 10 may be a resistance thermometer, for example a Pt100 or Pt1000 resistor known per se or a semiconductor material with a dopant. The sensor element 10 can be used in a hermetically sealed housing, for example the types TO-92, SOD-70 or SOT-23. In particular, small SMD packages have the advantage of low thermal mass and thus improve the response of the temperature sensor 1 ,

Das Sensorelement 10 ist in etwa auf der Symmetrieachse des Gehäuses 60 angeordnet. Das Gehäuse 60 weist eine im Wesentlichen runde Außenkontur auf. Insbesondere kann das Gehäuse 60 die Form eines Zylinders oder eines Kegelstumpfes haben. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse 60 auch einen polygonalen Grundriss zeigen, dementsprechend besteht die Form dann aus einem Quader oder einem Prisma. Durch die Anordnung des Sensorelementes 10 in der Mitte des Gehäuses 60 ist das Sensorelement 10 weitgehend thermisch entkoppelt, so dass die Temperaturänderung der das Gehäuse 60 durchströmenden Luft unmittelbar bestimmt werden kann, ohne dass das Gehäuse 60 zusätzliche thermische Massen und damit zusätzliche Trägheit bei der Temperaturbestimmung verursacht. The sensor element 10 is approximately on the symmetry axis of the housing 60 arranged. The housing 60 has a substantially round outer contour. In particular, the housing 60 have the shape of a cylinder or a truncated cone. In other embodiments of the invention, the housing 60 also show a polygonal floor plan, accordingly, the shape then consists of a cuboid or a prism. By the arrangement of the sensor element 10 in the middle of the case 60 is the sensor element 10 largely thermally decoupled, so that the temperature change of the housing 60 flowing air can be determined directly without affecting the housing 60 additional thermal masses and thus additional inertia in the temperature determination caused.

Das Sensorelement 10 ist mit zwei Anschlusskontakten 101 und 102 ausgestattet. Diese sind mit Leitungen 55 und 56 verbunden. Die Leitungen 55 und 56 können beispielsweise Kupferdrähte oder Stahldrähte oder Messingdrähte sein. Die Leitungen 55 und 56 können sich in einigen Ausführungsformen der Erfindung radial im Gehäuse 60 erstrecken und so eine stabile Befestigung des Sensorelementes 10 bewirken. The sensor element 10 is with two connection contacts 101 and 102 fitted. These are with wires 55 and 56 connected. The wires 55 and 56 may be, for example, copper wires or steel wires or brass wires. The wires 55 and 56 may in some embodiments of the invention radially in the housing 60 extend and so a stable attachment of the sensor element 10 cause.

Die Drähte 55 und 56 sind an der Außenseite des Gehäuses 60 mit Steck- oder Klemmverbindern 50 versehen, um auf diese Weise ein elektrisches Anschlusskabel zur Kontaktierung des Sensorelementes 10 anbringen zu können. The wires 55 and 56 are on the outside of the case 60 with plug-in or clamp connectors 50 provided in order to provide an electrical connection cable for contacting the sensor element 10 to be able to attach.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest eine Leitung 55 und/oder 56 und/oder zumindest ein Anschlusskontakt des Sensorelementes von einer Vergussmasse 70 umschlossen sein. Eine solche Vergussmasse 70 kann ein Silikon, ein Kunstharz, ein Duroplast oder ein Thermoplast enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergussmasse 70 ein Epoxidharz oder ein Polyurethan-Kleber sein. Die Vergussmasse 70 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit an die Anschlussleitungen bzw. das Sensorelement, so dass die Korrosion weiter verringert wird und damit die Lebensdauer des Sensorelementes weiter erhöht werden kann. In some embodiments of the invention, at least one conduit 55 and or 56 and / or at least one terminal contact of the sensor element of a potting compound 70 be enclosed. Such a casting compound 70 may contain a silicone, a synthetic resin, a thermoset or a thermoplastic. In some embodiments of the invention, the potting compound 70 an epoxy resin or a polyurethane adhesive. The potting compound 70 prevents the penetration of moisture to the connecting lines or the sensor element, so that the corrosion is further reduced and thus the life of the sensor element can be further increased.

11 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 60 und 12 zeigt eine Frontansicht des Gehäuses 60. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass das Gehäuse 60 an seinen Enden mit jeweils einem Ausschnitt 62 versehen ist. Auf diese Weise wird die Hinterkante des Gehäuses 60 freigestellt, so dass dort Montagebohrungen 61 angeordnet werden können, welche leicht mit einem Schraubendreher zugänglich sind. Somit kann das Gehäuse 60 in besonders einfacher Weise montiert werden, beispielsweise an einer Hauswand zur Bestimmung der Außentemperatur. Gleichzeitig ist die Herstellung des Gehäuses 60 ohne spezielle Spritzgusswerkzeuge in einfacher Weise möglich, indem ein Rohrabschnitt, beispielsweise eines Kunststoffrohres mit 30 bis 80 mm Durchmesser, mit zwei Ausschnitten 62 und zwei Montagebohrungen 61 versehen wird. Die gesamte Fertigung des Gehäuses 60 umfasst somit fünf einfache Bearbeitungsschritte, nämlich Ablängen, Anbringen des ersten Ausschnittes 62, Anbringen des zweiten Ausschnittes 62, Anbringen der ersten Montagebohrung 61 und Anbringen der zweiten Montagebohrung 61. Sofern das Gehäuse 60 für eine hängende Montage vorgesehen ist, kann eine Montagebohrung 61 entfallen. In diesem Fall kann auch auf einen Ausschnitt 62 verzichtet werden. Der geometrische Verlauf der Außenkontur der Aussparung 62 ist rein schematisch dargestellt. In unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung kann der Verlauf unterschiedlich sein, beispielsweise gerade oder gekrümmt. Die Ausschnitte 62 können so gewählt sein, dass der verbleibende Gehäuseteil einerseits eine hinreichende mechanische Stabilität bietet und andererseits in Abhängigkeit von der geografischen Breite des Montageortes eine Form aufweist, welche eine ganzjährige und ganztägige Beschattung des Sensorelementes 10 sicherstellt. 11 shows a side view of the housing 60 and 12 shows a front view of the housing 60 , From the figures it can be seen that the housing 60 at its ends, each with a cutout 62 is provided. This will be the trailing edge of the case 60 free, so there mounting holes 61 can be arranged, which are easily accessible with a screwdriver. Thus, the housing 60 be mounted in a particularly simple manner, for example on a building wall to determine the outside temperature. At the same time is the production of the housing 60 without special injection molding tools in a simple manner possible by a pipe section, such as a plastic pipe with 30 to 80 mm diameter, with two cutouts 62 and two mounting holes 61 is provided. The entire production of the housing 60 thus includes five simple processing steps, namely cutting to length, attaching the first section 62 , Attaching the second section 62 , Attaching the first mounting hole 61 and attaching the second mounting hole 61 , Unless the case 60 is intended for a suspended mounting, a mounting hole 61 omitted. In this case, too, on a section 62 be waived. The geometric course of the outer contour of the recess 62 is shown purely schematically. In different embodiments of the invention, the course may be different, for example straight or curved. The cutouts 62 can be chosen so that the remaining housing part on the one hand provides a sufficient mechanical stability and on the other hand, depending on the latitude of the installation site has a shape which a year-round and all-day shading of the sensor element 10 ensures.

Auch wenn in der vorliegenden Beschreibung von einer oberen Öffnung 601 und einer unteren Öffnung 602 die Rede ist, so kann das dargestellte Gehäuse 60 selbstverständlich auch horizontal montiert werden. In diesem Fall würde sich eine rechte und eine linke Öffnung 601 und 602 ergeben. Obgleich das Gehäuse 60 aufgrund seiner offenen Bauweise geringeren Schutz für das Sensorelement 10 bietet, hat sich doch überraschend gezeigt, dass die Korrosion des Sensorelementes 10 verringert ist, da sich im Gehäuse 60 keine Staunässe bilden kann und eindringende Feuchtigkeit schnell abgeführt wird. Although in the present description of an upper opening 601 and a lower opening 602 the speech is, so can the housing shown 60 of course be mounted horizontally. In this case, there would be a right and a left opening 601 and 602 result. Although the case 60 lower protection for the sensor element due to its open design 10 has surprisingly been found that the corrosion of the sensor element 10 is reduced, since in the housing 60 can not form waterlogging and penetrate moisture is dissipated quickly.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Of course, the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be considered as limiting, but as illustrative. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features.

Claims

Temperature sensor ( 1 ) for application to an article ( 30 ), containing a sensor element ( 10 ) and a circuit carrier ( 20 ) with at least one conductor track ( 21 . 22 ), characterized in that the sensor element ( 10 ) with an SMD housing ( 100 ) and on the circuit carrier ( 20 ), wherein the circuit carrier has a thickness of about 80 microns to about 500 microns or from about 150 microns to about 300 microns.

Temperature sensor according to claim 1, characterized in that the circuit carrier ( 20 ) Polyimide and / or polyester and / or glass fiber reinforced plastic contains or consists thereof.

Temperature sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sensor element ( 10 ) includes a semiconductor device and the SMD package ( 100 ) at least one first connection contact ( 101 ), which is in contact with the semiconductor device, wherein the circuit carrier ( 20 ) a recess ( 26 ) having the first terminal contact ( 101 ).

Temperature sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the circuit carrier ( 20 ) and the object ( 40 ) an insulating material ( 25 ) having a thermal conductivity of about 1 to about 10 W / (m · K) or from about 1 to about 3.5 W / (m · K), or from about 4 to about 10 W / (m · K). and a resistivity of more than 10 ⁸ Ω · m or more than 10 ¹⁰ Ω · m.

Temperature sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor element ( 100 ) and / or a connection cable ( 55 ) with a potting compound ( 70 ) is sprayed over, wherein at least one surface ( 23 ) of the circuit carrier ( 20 ) is at least partially exposed.

Temperature sensor according to claim 5, characterized in that the circuit carrier ( 20 ) on the sensor element ( 100 ) facing away from the side is concave.

Temperature sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the connecting cable ( 55 ) via the sensor element ( 100 ) runs.

Temperature sensor ( 1 ) for determining the air temperature, comprising a housing ( 60 ) and a sensor element ( 10 ) with at least 2 Connection contacts ( 101 ), characterized in that the housing ( 60 ) an upper ( 601 ) and a lower ( 602 ) Opening and the sensor element ( 10 ) by means of at least one connecting line ( 55 . 56 ) at the connection contacts ( 101 . 102 ) hanging freely in the housing ( 60 ) is mounted.

Temperature sensor according to claim 8, characterized in that the housing ( 60 ) has a cylindrical or conical basic shape and two connecting lines ( 55 . 56 ) are arranged along a radius.

Temperature sensor ( 1 ) according to claim 8 or 9, characterized in that at least the connecting lines ( 55 . 56 ) and / or at least the connection contacts ( 102 . 101 ) of a potting compound ( 70 ) are enclosed.

Temperature sensor according to one of claims 8 to 10, characterized in that the housing ( 60 ) is formed so that the sensor element ( 10 ) is shadowed.

Temperature sensor according to one of claims 8 to 11, characterized in that the housing ( 60 ) with a mounting element ( 65 ), which is integral with the housing ( 60 ) connected is.

Use of a temperature sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 12 for controlling and / or regulating a heating system.