DE102017121933A1 - Battery powered device for evaluation of sensor signals - Google Patents

Battery powered device for evaluation of sensor signals Download PDF

Info

Publication number
DE102017121933A1
DE102017121933A1 DE102017121933.1A DE102017121933A DE102017121933A1 DE 102017121933 A1 DE102017121933 A1 DE 102017121933A1 DE 102017121933 A DE102017121933 A DE 102017121933A DE 102017121933 A1 DE102017121933 A1 DE 102017121933A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
board
electrical energy
microcontroller
sleeve
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017121933.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Dominik Großkurth
Klaus Hofmann
Ferdinand Keil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Darmstadt
Original Assignee
Technische Universitaet Darmstadt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Darmstadt filed Critical Technische Universitaet Darmstadt
Priority to DE102017121933.1A priority Critical patent/DE102017121933A1/en
Priority to PCT/EP2018/074765 priority patent/WO2019057603A1/en
Publication of DE102017121933A1 publication Critical patent/DE102017121933A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245Housings for sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Eine batteriebetriebene Vorrichtung (100) zur Auswertung von Sensorsignalen, umfasst: eine erste Platine (110), eine zweite Platine (120), ein flexibles elektrisches Verbindungselement (130), einen Mikrocontroller (140) und eine Einrichtung (150) zur drahtlosen Datenübertragung. Die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) weisen jeweils eine elektrische Kontaktfläche (112, 122) zur Kontaktierung von zumindest einem elektrischen Energiespeicher (50) auf. Das flexible elektrische Verbindungselement (130) verbindet die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) und weist eine Länge auf, sodass der elektrischen Energiespeicher (50) beidseitig durch die beiden Kontaktflächen (112, 122) kontaktierbar ist. Der Mikrocontroller (140) dient zur Verarbeitung der Sensorsignale und ist auf der ersten Platine (110) ausgebildet und mit den beiden elektrischen Kontaktflächen (112,122) der ersten Platine (110) und der zweiten Platine (120) verbunden, um nach einem Einsetzen des elektrischen Energiespeichers (50) mit Strom versorgt zu werden. Die Einrichtung (150) zur drahtlosen Datenübertragung ist ausgebildet, um den Mikrocontroller (140) mit einer externen Auswerteeinheit zu verbinden.A battery powered device (100) for evaluating sensor signals comprises: a first board (110), a second board (120), a flexible electrical connector (130), a microcontroller (140), and a wireless communication device (150). The first circuit board (110) and the second circuit board (120) each have an electrical contact surface (112, 122) for contacting at least one electrical energy store (50). The flexible electrical connection element (130) connects the first circuit board (110) and the second circuit board (120) and has a length such that the electrical energy store (50) can be contacted on both sides by the two contact surfaces (112, 122). The microcontroller (140) is used to process the sensor signals and is formed on the first board (110) and connected to the two electrical contact surfaces (112,122) of the first board (110) and the second board (120) to after insertion of the electrical Energy storage (50) to be powered. The device (150) for wireless data transmission is designed to connect the microcontroller (140) to an external evaluation unit.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine batteriebetriebene Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen und insbesondere auf eine schraubbare Unterbringung (z.B. in Form einer Gewindehülse) von Elektronik in einem stark begrenzten Bauraum.The present invention relates to a battery powered device for evaluating sensor signals, and more particularly to a threaded housing (e.g., a threaded sleeve) for electronics in a confined space.

Hintergrundbackground

Bei vielen Anwendungen ist es erforderlich, eine Sensorik zusammen mit einer Elektronik und Energieversorgung auf geringem Bauraum unterzubringen. Insbesondere stellt dies ein Problem dar, wenn - abgesehen vom geringen Platzangebot - eine raue Umgebung herrscht bzw. wenn die Sensorik zusammen mit der Elektronik und der Energieversorgung auf bewegte Teile untergebracht werden soll, wo eine Verdrahtung oder Energiezufuhr nur begrenzt möglich ist.In many applications, it is necessary to accommodate a sensor together with electronics and energy supply in a small space. In particular, this poses a problem when - apart from the limited space - a harsh environment prevails or when the sensor should be housed together with the electronics and the power supply to moving parts where a wiring or power supply is limited.

Ein Beispiel ist ein mit Kühlschmierstoff durchflossener Werkzeughalter, der beispielsweise angepasst werden soll, um eine aktive Sensorik zu integrieren und die dazugehörigen Sensorsignale drahtlos zu übertragen, ohne dadurch eine Störkontur zu erzeugen. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Unterbringung der Elektronik in einer mehr oder wenig aufwendig hergestellten Nut im Inneren des Werkzeughalters, die allerdings nur mit erheblichen Mehraufwand bestückbar ist und außerdem keine eigene Energieversorgung aufweist.One example is a tool holder through which coolant passes, which, for example, is to be adapted in order to integrate an active sensor system and to transmit the associated sensor signals wirelessly, without thereby generating an interference contour. A well-known example of this is the placement of the electronics in a more or less elaborate groove in the interior of the tool holder, which, however, can be equipped only with considerable additional effort and also has no own power supply.

Ein weiteres Beispiel sind Vibrations-, Kraft- oder Dehnungsmessungen, die an drehenden Teilen durchgeführt werden sollen. Auch hier ist oft der Bauraum sehr begrenzt und eine Verdrahtung ist ebenso wenig möglich.Another example is vibration, force or strain measurements to be performed on rotating parts. Again, the space is often very limited and wiring is just as possible.

Daher besteht ein Bedarf nach weiteren Möglichkeiten, um eine Elektronik zusammen mit einer Energieversorgung möglichst als eine autark arbeitende Einheit bereitzustellen.Therefore, there is a need for further ways to provide electronics as much as possible with a power supply as a self-sufficient unit.

ZusammenfassungSummary

Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch eine batteriebetriebene Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, eine Gewindehülse nach Anspruch 6 und ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 8 gelöst.At least part of the above-mentioned problems is solved by a battery-operated device for evaluating sensor signals according to claim 1, a threaded sleeve according to claim 6 and a method for their production according to claim 8.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine batteriebetriebene Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen. Die Vorrichtung umfasst eine erste Platine, eine zweite Platine, ein flexibles elektrisches Verbindungselement, einen Mikrocontroller und eine Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung. Die erste Platine und die zweite Platine weisen jeweils eine elektrische Kontaktfläche zur Kontaktierung von zumindest einer Batterie auf. Das flexible elektrische Verbindungselement verbindet die erste Platine und die zweite Platine miteinander und weist eine Länge auf, sodass die Batterie beidseitig durch die beiden Kontaktflächen kontaktierbar ist. Der Mikrocontroller ist ausgebildet zum Auswerten der Sensorsignale und ist auf der ersten Platine angeordnet. Er ist mit den beiden elektrischen Kontaktflächen der ersten Platine und der zweiten Platine verbunden, um nach einem Einsetzen der Batterie mit Strom versorgt zu werden. Die Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung ist ausgebildet, um den Mikrocontroller mit einer externen Auswerteeinheit/Steuereinheit zu verbinden.The present invention relates to a battery powered device for evaluating sensor signals. The device comprises a first circuit board, a second circuit board, a flexible electrical connection element, a microcontroller and a device for wireless data transmission. The first board and the second board each have an electrical contact surface for contacting at least one battery. The flexible electrical connection element connects the first circuit board and the second circuit board with one another and has a length such that the battery can be contacted on both sides by the two contact surfaces. The microcontroller is designed to evaluate the sensor signals and is arranged on the first circuit board. It is connected to the two electrical contact surfaces of the first board and the second board to be powered after inserting the battery with power. The device for wireless data transmission is designed to connect the microcontroller with an external evaluation / control unit.

Die batteriebetriebene Vorrichtung umfasst nicht zwingenderweise die Batterie (z.B. eine oder mehr Knopfzellen) selbst, sondern ist lediglich dazu geeignet, um eine entsprechende Batterie aufzunehmen. Die Batterie ist somit nicht zwingender Teil der Vorrichtung. Außerdem weist die Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele genau zwei oder mehr als zwei Platinen auf, zwischen denen sandwichartig eine oder mehrere Batterien untergebracht und kontaktiert werden können. Die zweite Platine kann optional aus einem flexiblen Leiterplattenmaterial gebildet sein (ähnlich zu dem Verbindungselement).The battery-powered device does not necessarily comprise the battery itself (e.g., one or more button cells), but is merely adapted to receive a corresponding battery. The battery is thus not a mandatory part of the device. In addition, the device according to further embodiments, exactly two or more than two boards, between which one or more batteries can be sandwiched and contacted. The second board may optionally be formed of a flexible circuit board material (similar to the connection element).

Optional ist die Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung ausgebildet, um Sensorsignale von einem externen Sensor zu empfangen und die Sensorsignale an den Mikrocontroller weiterzuleiten und Ergebnisse der Auswertung an die externe Auswerteeinheit weiterzugeben.Optionally, the device for wireless data transmission is designed to receive sensor signals from an external sensor and to forward the sensor signals to the microcontroller and to pass on the results of the evaluation to the external evaluation unit.

Optional weist die Vorrichtung weiter zumindest einen Sensor auf, der Sensordaten erfasst und an den Mikrocontroller übermittelt, wobei der Mikrocontroller ausgebildet ist, um zumindest eine Vorverarbeitung der Sensordaten vorzunehmen. Optional ist der zumindest eine Sensor ausgebildet, um zumindest eine der folgenden Messgrößen zu erfassen: Vibrationen, eine Temperatur, eine Beschleunigung, eine Kraft, eine Dehnung, Schall, Körperschall, Drehwinkel, Neigung, Zeit, Positionsdaten (z.B. GPS-Daten).Optionally, the device further comprises at least one sensor, which detects sensor data and transmits it to the microcontroller, wherein the microcontroller is designed to perform at least one preprocessing of the sensor data. Optionally, the at least one sensor is configured to detect at least one of the following metrics: vibration, temperature, acceleration, force, strain, sound, structure-borne noise, rotation angle, slope, time, position data (e.g., GPS data).

Außerdem kann die Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung ausgebildet sein, um Steuerbefehle von einer externen Steuereinheit entgegenzunehmen und basierend darauf, beispielsweise den Sensor zu veranlassen, Sensordaten zu erfassen.In addition, the wireless data transmission device may be configured to receive control commands from an external control unit and, based thereon, for example, to cause the sensor to acquire sensor data.

Der zumindest eine Sensor kann auf der ersten Platine oder der zweiten Platine oder auf dem Verbindungselement angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass eine Antenne zur drahtlosen Datenübertragung als Teil des flexiblen elektrischen Verbindungselementes ausgebildet ist. Weiterhin ist es möglich, dass bei mehreren Sensoren ein Teil der Sensoren auf der ersten Platine und ein anderer Teil der Sensoren auf der zweiten Platine bzw. auf dem Verbindungselement ausgebildet sind.The at least one sensor can be arranged on the first board or the second board or on the connecting element. It is also possible that an antenna for wireless data transmission is formed as part of the flexible electrical connection element. It continues it is possible for a number of sensors to have a part of the sensors on the first board and another part of the sensors on the second board or on the connecting element.

Optional hat die erste Platine und die zweite Platine eine Form (z.B. eine runde Form), so dass die erste Platine und die zweite Platine zusammen mit der Batterie in eine Bohrung oder in eine Gewindehülse einsetzbar ist.Optionally, the first board and the second board have a shape (e.g., a round shape) so that the first board and the second board together with the battery can be inserted into a bore or into a threaded sleeve.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Gewindehülse mit einem hülsenförmigen Körper, der ein Außengewinde und einen Innenbereich aufweist. Die Gewindehülse umfasst weiter eine der zuvor beschriebenen Vorrichtungen, die zusammen mit zumindest einer Batterie in den Innenbereich einsetzbar ist, sodass die Gewindehülse zusammen mit der Vorrichtung in eine Bohrung einschraubbar ist.The present invention also relates to a threaded sleeve having a sleeve-shaped body having an external thread and an inner portion. The threaded sleeve further comprises one of the devices described above, which is insertable together with at least one battery in the inner region, so that the threaded sleeve is screwed together with the device into a bore.

Optional weist die Gewindehülse ein Deckelelement auf, das ausgebildet ist, um nach einem Einsetzen der Vorrichtung in den hülsenförmigen Körper den hülsenförmigen Körper entsprechend zu verschließen. Optional kann eine Vorspannung auf die Vorrichtung ausgeübt werden, so dass die erste Platine und die zweite Platine die dazwischen angeordnete Batterie unter einer Vorspannung kontaktieren. Zudem könnten sich Erhebungen im Inneren der Hülse befinden, sodass die Platinen im Inneren gehalten werden.Optionally, the threaded sleeve has a cover element which is designed to close the sleeve-shaped body accordingly after inserting the device into the sleeve-shaped body. Optionally, a bias may be applied to the device such that the first board and the second board contact the interposed battery under a bias voltage. In addition, bumps could be inside the sleeve so that the boards are held inside.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gewindehülse mit montierter Elektronik. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • - Bereitstellen einer zuvor beschriebenen Vorrichtung und eines hülsenförmigen Körpers, der ein Außengewinde und einen Innenbereich aufweist;
  • - Einsetzen zumindest eines elektrischen Energiespeichers (z.B. eine Batterie) zwischen der ersten Platine und zweiten Platine;
  • - Einsetzen der Vorrichtung zusammen mit der Batterie in den Innenbereich des hülsenförmigen Körpers, sodass die Gewindehülse zusammen mit der Vorrichtung in eine Bohrung einschraubbar ist.
The present invention also relates to a method of manufacturing a threaded sleeve with mounted electronics. The method comprises the steps:
  • - Providing a device and a sleeve-shaped body described above, which has an external thread and an inner region;
  • Inserting at least one electrical energy store (eg a battery) between the first board and the second board;
  • - Inserting the device together with the battery in the inner region of the sleeve-shaped body, so that the threaded sleeve can be screwed together with the device in a bore.

Es ist ebenfalls möglich, dass die Elektronik (die zuvor beschriebene Vorrichtung) in einem Zylinder mit einem Außengewinde eingesetzt und anschließend in einem beispielhaften Werkzeughalter oder ein anderes Bauelement eingeschraubt wird, um dort Sensordaten zu erfassen bzw. auszuwerten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher ebenfalls auf entsprechende Verwendungen der Vorrichtung.It is also possible for the electronics (the device described above) to be inserted in a cylinder with an external thread and then screwed into an exemplary tool holder or another component in order to detect or evaluate sensor data there. The present invention therefore also relates to corresponding uses of the device.

Vorteile von Ausführungsbeispielen ergeben sich insbesondere aus den folgenden Aspekten:

  • - Die Elektronik kann effizient in bestehende Werkzeughalter integriert werden, ohne dass die Struktur und Beschaffenheit des Werkzeughalters beeinträchtigt wird.
  • - Es ist auf einfacher Weise möglich, die Elektronik auszutauschen, wobei es nur einen geringen Eingriff in den Werkzeughalter oder das Werkstück bedarf (z.B. das Ausbilden einer Bohrung mit einem optionalen Innengewinde, an dem beispielsweise die Gewindehülse eingeschraubt wird).
  • - Eine einfache Nachrüstung der Sensorik ist möglich.
Advantages of exemplary embodiments emerge in particular from the following aspects:
  • - The electronics can be efficiently integrated into existing tool holders without affecting the structure and condition of the tool holder.
  • - It is easily possible to replace the electronics, with only a small intervention in the tool holder or the workpiece is required (eg forming a hole with an optional internal thread on which, for example, the threaded sleeve is screwed).
  • - A simple retrofitting of the sensors is possible.

Figurenlistelist of figures

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.

  • 1 zeigt eine batteriebetriebene Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt die Vorrichtung aus der 1 von der gegenüberliegenden Seite.
  • 3 zeigt das Resultat nach dem Einsetzen der Batterien in die Vorrichtung aus der 1.
  • 4A, 4B zeigen ein beispielhaftes Einsetzen der Vorrichtung aus der 1 zusammen mit mehreren Batterien in eine Gewindehülse.
The embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings of the different embodiments, which should not, however, be construed as limiting the disclosure to the specific embodiments, but for explanation and understanding only.
  • 1 shows a battery-powered device for evaluation of sensor signals according to an embodiment of the present invention.
  • 2 shows the device from the 1 from the opposite side.
  • 3 shows the result after inserting the batteries in the device of the 1 ,
  • 4A . 4B show an exemplary insertion of the device from the 1 together with several batteries in a threaded sleeve.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt eine batteriebetriebene Vorrichtung 100 zur Auswertung von Sensorsignalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 umfasst: eine erste Platine 110, eine zweite Platine 120, ein flexibles elektrisches Verbindungselement 130, einen Mikrocontroller 140 und eine Einrichtung 150 zur drahtlosen Datenübertragung (kann optional zusammen mit dem Mikrocontrollers 140 auf einem Chip integriert sein). Die erste Platine 110 und die zweite Platine 120 weisen jeweils eine elektrische Kontaktfläche 112, 122 zur Kontaktierung von zumindest einer Batterie auf (nicht gezeigt in 1). Das flexible elektrische Verbindungselement 130 verbindet die erste Platine 110 mit der zweiten Platine 120 und weist eine Länge auf, sodass die Batterie beidseitig durch die beiden Kontaktflächen 112, 122 kontaktierbar ist. Der Mikrocontroller 140 dient zur Auswertung der Sensorsignale und ist auf der ersten Platine 110 (auf der Rückseite) ausgebildet und ist mit den beiden elektrischen Kontaktflächen 112, 122 der ersten Platine 110 und der zweiten Platine 120 verbunden, um nach einem Einsetzen der Batterie mit Strom versorgt zu werden. Die Einrichtung 150 zur drahtlosen Datenübertragung ist ausgebildet, um den Mikrocontroller 140 mit einer externen Auswerte- oder Steuereinheit zu verbinden. 1 shows a battery powered device 100 for the evaluation of sensor signals according to an embodiment of the present invention. The device 100 includes: a first board 110 , a second board 120 , a flexible electrical connection element 130 , a microcontroller 140 and a facility 150 for wireless data transmission (may be optional along with the microcontroller 140 integrated on a chip). The first board 110 and the second board 120 each have an electrical contact surface 112 . 122 for contacting at least one battery (not shown in FIG 1 ). The flexible electrical connection element 130 connects the first board 110 with the second board 120 and has a length so that the battery on both sides by the two contact surfaces 112 . 122 is contactable. Of the microcontroller 140 is used to evaluate the sensor signals and is on the first board 110 (on the back) is formed and is with the two electrical contact surfaces 112 . 122 the first board 110 and the second board 120 connected to be powered after inserting the battery. The device 150 for wireless data transmission is designed to be the microcontroller 140 to connect to an external evaluation or control unit.

Beispielsweise kann die erste Platine 110 und die zweite Platine 120 jeweils eine scheibenförmige, runde Platine sein, wobei die Elektronik zwischen der ersten und zweiten Platine 110, 120 aufgeteilt und die Energieversorgung in Form der Batterie 50 zwischen den Platinen 110, 120 bzw. den entsprechenden Kontaktflächen 112, 122 geklemmt werden kann. Gemäß Ausführungsbeispielen ist das Verbindungselement 130 eine flexible Leiterplatte, die auch Starrflex genannt wird. Die elektrischen Kontaktflächen 112, 122 befinden sich auf der Unterseite einer jeden Platine 110, 120 und bilden freie metallische Flächen 112, 122, zwischen denen der Energiespeicher 50 (Batterien, Akku, etc.) geklemmt werden.For example, the first board 110 and the second board 120 each be a disk-shaped, round board, the electronics between the first and second board 110 . 120 split and the power supply in the form of the battery 50 between the boards 110 . 120 or the corresponding contact surfaces 112 . 122 can be clamped. According to embodiments, the connecting element 130 a flexible circuit board, which is also called rigid flex. The electrical contact surfaces 112 . 122 are located on the bottom of each board 110 . 120 and form free metallic surfaces 112 . 122 between which the energy storage 50 (Batteries, rechargeable battery, etc.) are clamped.

2 zeigt die Vorrichtung 100 von der gegenüberliegenden Seite, so dass der Mikrocontroller 140 auf der ersten Platine 110 sichtbar ist. In dem Ausführungsbeispiel der 2 sind auf der zweiten Platine 120 eine Vielzahl von Sensorelementen 160 und die Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung 150 angeordnet. Die Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung 150 kann aber auch zusammen mit dem Mikrocontroller 140 in einem Package/Chip integriert bzw. auf der gleichen Platine angeordnet sein. Außerdem sind die erste Platine 110 und die zweite Platine 120 als runde, scheibenförmige Platinen gebildet, die beispielsweise einen Durchmesser aufweisen, der an eine einzusetzende Batterie angepasst ist. Es können auch mehrere Batterien übereinander gestapelt zwischen der ersten Kontaktfläche 112 und der zweiten Kontaktfläche 122 seriell miteinander verschaltet werden. 2 shows the device 100 from the opposite side, leaving the microcontroller 140 on the first board 110 is visible. In the embodiment of 2 are on the second board 120 a plurality of sensor elements 160 and the device for wireless data transmission 150 arranged. The device for wireless data transmission 150 but can also work together with the microcontroller 140 be integrated in a package / chip or arranged on the same board. Besides, the first board 110 and the second board 120 formed as round, disc-shaped boards, for example, have a diameter that is adapted to a battery to be used. It is also possible to stack several batteries one above the other between the first contact surface 112 and the second contact surface 122 be interconnected in series.

Das Resultat ist in der 3 gezeigt, wo zwei Batterien 50 zwischen der scheibenförmig ausgebildeten ersten Platine 110 und der scheibenförmig ausgebildeten zweiten Platine 120 angeordnet sind und der Mikrocontroller 140 auf einer Fläche gegenüberliegend zum Batteriekontakt ausgebildet ist. Anschließend kann diese Elektronik (Vorrichtung 100) zusammen mit den Batterien 50 in einer einfach zu fertigenden Bohrung eingesetzt werden.The result is in the 3 shown where two batteries 50 between the disc-shaped first board 110 and the disk-shaped second board 120 are arranged and the microcontroller 140 is formed on a surface opposite to the battery contact. Subsequently, this electronics (device 100 ) together with the batteries 50 be used in an easy-to-make hole.

Durch die runde und kompakte Form der Platinen 110, 120 kann die Elektronik sehr einfach in Bohrungen platziert werden. Es ist ebenfalls möglich, dass die Elektronik/Vorrichtung 100 in einer Gewindehülse montiert wird, so dass Objekte sehr schnell und kosteneffizient mit der Elektronik bestückt werden können. Die Elektronik ist mechanisch fest mit dem Objekt verbunden, kann jedoch trotzdem schnell ausgetauscht werden. Die mechanisch feste Verbindung hat den Vorteil, dass Sensoren 160 auf der Elektronik weiterhin alle Messgrößen aus dem Inneren des Objektes erfassen können.Due to the round and compact shape of the boards 110 . 120 The electronics can be easily placed in holes. It is also possible that the electronics / device 100 is mounted in a threaded sleeve, so that objects can be equipped very quickly and cost-effectively with the electronics. The electronics are mechanically fixed to the object, but can still be replaced quickly. The mechanically strong connection has the advantage that sensors 160 on the electronics continue to capture all variables from the interior of the object.

4A, 4B zeigen ein beispielhaftes Einsetzen der Vorrichtung 100 zusammen mit den Batterien 50 in eine Gewindehülse 200, die einen Hülsenkörper 210 mit einem Außengewinde aufweist. 4A zeigt eine Querschnittsansicht durch den Hülsenkörper 210 mit dem Außengewinde, der in eine Bohrung (nicht dargestellt) mit einem Innengewinde eingedreht werden kann. Der Hülsenkörper 210 umfasst eine Öffnung 220 und kann von der gegenüberliegenden Seite geschlossen sein. Zudem können sich Erhebungen 230 im Inneren des Hülsenkörpers 210 befinden, sodass die Vorrichtung 100 im Inneren gehalten werden kann. Außerdem ist die erste Platine 110 und die zweite Platine 120 derart kreisförmig gebildet, dass sie in dem Hülsenkörper 210 möglichst genau eingepasst werden können (siehe 4B). 4A . 4B show an exemplary insertion of the device 100 along with the batteries 50 in a threaded sleeve 200 holding a sleeve body 210 having an external thread. 4A shows a cross-sectional view through the sleeve body 210 with the external thread, which can be screwed into a bore (not shown) with an internal thread. The sleeve body 210 includes an opening 220 and can be closed from the opposite side. In addition, surveys can 230 inside the sleeve body 210 so that the device 100 can be kept inside. Besides, the first board is 110 and the second board 120 formed in a circular shape so that they are in the sleeve body 210 as accurately as possible (see 4B) ,

Optional wird die Öffnung 220 des Hülsenkörpers 210, durch die die Vorrichtung 100 eingeführt wurde, mit einem Deckel verschlossen (in der 4B nicht gezeigt). Der Deckel kann beispielsweise auf eine der Erhebungen 230 fixiert werden und unter einer Vorspannung die Vorrichtung 100 in dem Hülsenkörper 210 halten, sodass stets ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zu der Batterie gegeben ist. Nach dem Verschließen des Hülsenkörpers 210 kann die Gewindehülse in eine Bohrung (z.B. eines Werkzeughalters) eingeschraubt werden und dort Sensorsignale erfassen und diese drahtlos an eine externe Auswerteschaltung übertragen.Optionally, the opening 220 of the sleeve body 210 through which the device 100 was inserted, closed with a lid (in the 4B Not shown). The lid, for example, on one of the surveys 230 be fixed and under a bias the device 100 in the sleeve body 210 hold, so that there is always a reliable electrical contact with the battery. After closing the sleeve body 210 The threaded sleeve can be screwed into a bore (eg a tool holder) and there detect sensor signals and transmit them wirelessly to an external evaluation circuit.

Gemäß Ausführungsbeispielen umfasst der Mikrocontroller 140 bzw. die Vorrichtung 100 eine Bluetooth-Schnittstelle als Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung 150, die beispielsweise mit einer eingebauten Antenne für 2,4 GHz arbeitet. Ein beispielhaft eingebauter Schock-Sensor kann beispielsweise genutzt werden, um Vibrationen vor Ort zu erfassen. Ein solches System stellt eine vollständig autark arbeitende Vorrichtung dar, die zur Erfassung und Weiterleitung von Vibrationsdaten geeignet ist.According to embodiments, the microcontroller comprises 140 or the device 100 a Bluetooth interface as a device for wireless data transmission 150 , which for example works with a built-in antenna for 2.4 GHz. An exemplary built-in shock sensor can be used, for example, to detect vibrations in the field. Such a system is a completely self-sufficient device suitable for detecting and transmitting vibration data.

Somit erlauben Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, dass vorhandene Bauteile oder Werkzeughalter oder andere Elemente zu einem energieautarken Sensor mit einer integrierten Funkübertragung kombiniert werden können. Ebenso wird eine kontaktlose, von physischen Schnittstellen unabhängige Erfassung und Übertragung von Messdaten, wie beispielsweise die Temperatur, Beschleunigung, Vibrationen, etc., möglich. Im Vergleich zu bisherigen bekannten Lösungen ist somit eine unkomplizierte und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, um eine Elektronik zusammen mit einer Sensorik in schwer zu wartenden bzw. austauschenden Elementen unterzubringen, die keinen großen Bauraum benötigen.Thus, embodiments of the present invention allow existing components or tool holders or other elements to be combined into a self-powered sensor with integrated radio transmission. Likewise, a non-contact, independent of physical interfaces detection and transmission of measurement data, such as temperature, acceleration, vibration, etc., possible. Compared to previous known solutions thus an uncomplicated and cost-effective way is created to accommodate electronics together with a sensor in difficult to maintain or exchanging elements that do not require a large amount of space.

Ausführungsbeispiele beziehen sich ebenfalls auf eine Verwendung der flexiblen Leiterplatten und damit verbundenen Platinen zur Erfassung von Sensordaten und eine Vorverarbeitung in Bohrungen oder Einschraubverbindungen, wobei eine integrierte Antenne eine drahtlose Datenübertragung ermöglicht. Anwendungsgebiete von Ausführungsbeispielen umfassen insbesondere die Datenerfassung über eine Sensorik, wie beispielsweise bei Werkzeugmaschinen in Form von Vibrationen als Indikator für einen Verschleiß, oder für einen Kühlmitteldurchfluss, Krafterfassung oder Temperatur möglich sind. Insbesondere sind Ausführungsbeispiele dort anwendbar, wo nur ein geringes Platzangebot vorhanden ist und die Sensoren möglichst unsichtbar sind und eine physische Schnittstelle nicht vorhanden sein soll (z.B. aufgrund der Bewegung der entsprechenden Teile). Außerdem sind Ausführungsbeispiele für autark arbeitende Systeme nützlich.Embodiments also relate to use of the flexible circuit boards and associated boards for sensing sensor data and preprocessing in bores or screw-in connections, wherein an integrated antenna enables wireless data transmission. Application areas of embodiments include, in particular, the data acquisition via a sensor system, as are possible, for example, in the case of machine tools in the form of vibrations as an indicator of wear, or for a coolant flow, force detection or temperature. In particular, embodiments are applicable where there is little space available and the sensors are as invisible as possible and a physical interface should not be present (e.g., due to movement of the corresponding parts). In addition, embodiments are useful for self-sufficient systems.

Somit können Ausführungsbeispiele für die folgenden Technologien genutzt werden:

  • - Prozessüberwachung in der Produktion,
  • - Versuchsaufbauten (Entwicklung/Forschung),
  • - Alarmanlagen,
  • - Wellen/drehende Teile.
Thus, embodiments may be used for the following technologies:
  • - process monitoring in production,
  • - experimental setups (development / research),
  • - alarm systems,
  • - waves / rotating parts.

Die Batterie und der Stromverbrauch der Sensorik bestimmt dabei die Lebensdauer, die daher beispielsweise durch die Batteriekapazität vorgegeben werden kann. Es ist ebenso möglich, Sensoren mit einer individuell angepassten Lebensdauer bereitzustellen.The battery and the power consumption of the sensor determines the life, which can therefore be specified for example by the battery capacity. It is also possible to provide sensors with a customized lifetime.

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures may be essential for the realization of the invention either individually or in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

5050
zumindest einen elektrischen Energiespeicher (z.B. Batterie)at least one electrical energy store (e.g., battery)
100100
batteriebetriebene Vorrichtungbattery powered device
110, 120110, 120
Platinenboards
112, 122112, 122
elektrische Kontaktflächenelectrical contact surfaces
130130
flexibles elektrisches Verbindungselementflexible electrical connection element
140140
Mikrocontrollermicrocontroller
150150
Einrichtung zur drahtlosen DatenübertragungDevice for wireless data transmission
160160
zumindest ein Sensorelementat least one sensor element
200200
Gewindehülsethreaded sleeve
210210
Hülsenkörpersleeve body
220220
Hülsenöffnungsleeve opening
230230
Erhebungensurveys

Claims (8)

Batteriebetriebene Vorrichtung (100) zur Auswertung von Sensorsignalen, mit folgenden Merkmalen: eine erste Platine (110) und eine zweite Platine (120), die jeweils eine elektrische Kontaktfläche (112, 122) zur Kontaktierung von zumindest einem elektrischen Energiespeicher (50) aufweisen; ein flexibles elektrisches Verbindungselement (130), das die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) verbindet und eine Länge aufweist, sodass der elektrischen Energiespeicher (50) beidseitig durch die beiden Kontaktflächen (112, 122) kontaktierbar ist; einen Mikrocontroller (140) zum Verarbeiten der Sensorsignale, der auf der ersten Platine (110) ausgebildet ist und mit den beiden elektrischen Kontaktflächen (112, 122) der ersten Platine (110) und der zweiten Platine (120) verbunden ist, um nach einem Einsetzen des elektrischen Energiespeichers (50) mit Strom versorgt zu werden; und eine Einrichtung (150) zur drahtlosen Datenübertragung, um den Mikrocontroller (140) mit einer externen Auswerteeinheit oder Steuereinheit zu verbinden.Battery-powered device (100) for evaluating sensor signals, having the following features: a first circuit board (110) and a second circuit board (120) each having an electrical contact surface (112, 122) for contacting at least one electrical energy store (50); a flexible electrical connection element (130) which connects the first circuit board (110) and the second circuit board (120) and has a length such that the electrical energy store (50) can be contacted on both sides by the two contact surfaces (112, 122); a microcontroller (140) for processing the sensor signals, which is formed on the first board (110) and connected to the two electrical contact surfaces (112, 122) of the first board (110) and the second board (120) to a Inserting the electrical energy store (50) to be powered; and a device (150) for wireless data transmission in order to connect the microcontroller (140) to an external evaluation unit or control unit. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (150) zur drahtlosen Datenübertragung ausgebildet ist, um Sensorsignale von einem externen Sensor zu empfangen und die Sensorsignale an den Mikrocontroller (140) weiterzuleiten und Ergebnisse der Auswertung an die externe Auswerteeinheit oder Steuereinheit weiterzugeben.Device (100) according to Claim 1 in that the device (150) for wireless data transmission is designed to receive sensor signals from an external sensor and to forward the sensor signals to the microcontroller (140) and to pass on the results of the evaluation to the external evaluation unit or control unit. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die weiter zumindest einen Sensor (160) aufweist, der Sensordaten erfasst und an den Mikrocontroller (140) übermittelt, wobei der Mikrocontroller (140) ausgebildet ist, um zumindest eine Vorverarbeitung der Sensordaten vorzunehmen. Device (100) according to Claim 1 or Claim 2 further comprising at least one sensor (160) detecting sensor data and transmitting it to the microcontroller (140), wherein the microcontroller (140) is adapted to perform at least pre-processing of the sensor data. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei der zumindest eine Sensor (160) ausgebildet ist, um zumindest eine der folgenden Messgrößen zu erfassen: Vibrationen, eine Temperatur, eine Beschleunigung, eine Kraft, eine Dehnung, Schall, Körperschall, Drehwinkel, Neigung, Zeit, Positionsdaten.Device (100) according to Claim 3 wherein the at least one sensor (160) is designed to detect at least one of the following measured variables: vibrations, a temperature, an acceleration, a force, an elongation, sound, structure-borne sound, rotation angle, inclination, time, position data. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) eine Form aufweisen, insbesondere eine runde Form, so dass die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) zusammen mit dem elektrischen Energiespeicher (50) in eine Bohrung oder in eine Gewindehülse (200) einsetzbar sind.Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the first board (110) and the second board (120) have a shape, in particular a round shape, so that the first board (110) and the second board (120) can be used together with the electrical energy store (50) in a bore or in a threaded sleeve (200). Gewindehülse (200) mit: einem hülsenförmigen Körper (210), der ein Außengewinde und einen Innenbereich aufweist; und einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die zusammen mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher (50) in den Innenbereich einsetzbar ist, sodass die Gewindehülse (200) zusammen mit der Vorrichtung in eine Bohrung einschraubbar ist.A threaded sleeve (200) comprising: a sleeve-shaped body (210) having an external thread and an interior portion; and a device (100) according to one of Claims 1 to 5 , which is insertable together with at least one electrical energy storage (50) in the inner region, so that the threaded sleeve (200) can be screwed together with the device into a bore. Gewindehülse (200) nach Anspruch 6, die weiter ein Deckelelement aufweist, das ausgebildet ist, um nach einem Einsetzen der Vorrichtung (100) in den hülsenförmigen Körper (210) den hülsenförmigen Körper (210) entsprechend zu verschließen und optional eine Vorspannung auf die Vorrichtung (100) auszuüben, so dass die erste Platine (110) und die zweite Platine (120) den dazwischen angeordneten elektrischen Energiespeicher (50) unter einer Vorspannung kontaktieren.Threaded sleeve (200) after Claim 6 further comprising a lid member adapted to, upon insertion of the device (100) into the sleeve-shaped body (210), correspondingly close the sleeve-shaped body (210) and optionally exert a bias on the device (100) such that the first board (110) and the second board (120) contact the intermediate electrical energy store (50) under a bias voltage. Verfahren zur Herstellung einer Gewindehülse (200) mit montierter Elektronik (100, 140), mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 und eines hülsenförmigen Körpers (210), der ein Außengewinde und einen Innenbereich aufweist; Einsetzen zumindest eines elektrischen Energiespeichers (50) zwischen der ersten Platine (110) und zweiten Platine (120); Einsetzen der Vorrichtung (100) zusammen mit dem elektrischen Energiespeicher (50) in den Innenbereich des hülsenförmigen Körpers (210), sodass die Gewindehülse (200) zusammen mit der Vorrichtung (100) in eine Bohrung einschraubbar ist.Method for producing a threaded sleeve (200) with mounted electronics (100, 140), comprising the following steps: providing a device (100) according to Claim 1 and a sleeve-shaped body (210) having an external thread and an interior portion; Inserting at least one electrical energy store (50) between the first board (110) and the second board (120); Inserting the device (100) together with the electrical energy store (50) in the inner region of the sleeve-shaped body (210), so that the threaded sleeve (200) together with the device (100) can be screwed into a bore.
DE102017121933.1A 2017-09-21 2017-09-21 Battery powered device for evaluation of sensor signals Pending DE102017121933A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017121933.1A DE102017121933A1 (en) 2017-09-21 2017-09-21 Battery powered device for evaluation of sensor signals
PCT/EP2018/074765 WO2019057603A1 (en) 2017-09-21 2018-09-13 Battery-operated apparatus for evaluating sensor signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017121933.1A DE102017121933A1 (en) 2017-09-21 2017-09-21 Battery powered device for evaluation of sensor signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017121933A1 true DE102017121933A1 (en) 2019-03-21

Family

ID=63586716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017121933.1A Pending DE102017121933A1 (en) 2017-09-21 2017-09-21 Battery powered device for evaluation of sensor signals

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017121933A1 (en)
WO (1) WO2019057603A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256763A (en) * 2020-03-26 2020-06-09 合肥中科根云设备管理有限公司 High natural frequency micro-mechanical wireless acceleration and temperature two-in-one sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012023193A1 (en) * 2012-11-28 2014-05-28 Balluff Gmbh Positioning device for positioning cylindrical sensor e.g. proximity sensor in aperture of housing wall, has clamping device which is arranged at threaded sleeve, for clamping sensor positioned in sleeve
DE102014205361A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Robert Bosch Gmbh Sensor device and method for producing a sensor device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006034110A1 (en) * 2006-07-24 2008-01-31 Robert Bosch Gmbh Sensor device has sensor element and circuit element, which are connected electrically over printed circuit board with contacting area for sensor element and contacting area for circuit element
DE202011109319U1 (en) * 2011-12-20 2013-03-21 Pepperl + Fuchs Gmbh holder

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012023193A1 (en) * 2012-11-28 2014-05-28 Balluff Gmbh Positioning device for positioning cylindrical sensor e.g. proximity sensor in aperture of housing wall, has clamping device which is arranged at threaded sleeve, for clamping sensor positioned in sleeve
DE102014205361A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Robert Bosch Gmbh Sensor device and method for producing a sensor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256763A (en) * 2020-03-26 2020-06-09 合肥中科根云设备管理有限公司 High natural frequency micro-mechanical wireless acceleration and temperature two-in-one sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019057603A1 (en) 2019-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3189317B1 (en) Measuring device to be placed on supporting surfaces of objects being measured
EP2817596B1 (en) Sensor assembly, device and method for determining vibrations of a measurement object, and measurement object having at least one such sensor assembly
EP3127192A2 (en) Plug connector system
EP1920631A1 (en) Stand-alone miniaturised communication module
DE102014216560A1 (en) CALIBRATION CONTROL UNIT FOR MEASURING TOOLS
EP3987191A1 (en) Screw nut and mounting device
DE102017121933A1 (en) Battery powered device for evaluation of sensor signals
DE102006013732A1 (en) Sensor module for use in e.g. golf ball, has sensor unit formed for outputting electrical signal in dependence of specified measured variable, and signal processing unit connected with sensor unit
WO2016139040A1 (en) Method for producing an electronic circuit, assembly comprising an electronic circuit and production system for producing an electronic circuit
WO2018104511A2 (en) Joining device, monitoring method and mounting tool for a joining device
EP4212292B1 (en) Suction gripper device with wear detection device
EP1772707B1 (en) Measuring device
EP3463748B1 (en) Orienting apparatus for turning tools
DE102016100835A1 (en) Construction of a sensor system
DE102015224778A1 (en) Pressure pin of a press and press with pressure pin
WO2015113563A1 (en) Measuring device with magnetically coupled data transmitting and data reading parts
DE102005032227B4 (en) System for measuring the quiescent current in motor vehicles
DE202016106885U1 (en) Connecting device and assembly tool for a connecting device
EP2591468B1 (en) Ultrasonic sensor for valuable documents, transducer module for said ultrasonic sensor, and method for producing the ultrasonic sensor
DE202016005015U1 (en) Measuring device for determining the shear force
DE102011054105A1 (en) Connecting conductor plate for electrically and mechanically connecting two printed circuit boards in linear magnetic field sensor, has contacts for connecting with contact surfaces of boards that are arranged surface-parallel to each other
WO2014111105A1 (en) Measuring apparatus with wireless signal transmission
DE102019211607B4 (en) Measuring device with near-field antenna
DE102016223196B4 (en) Sensor bearing with a moisture measuring module
DE102021104634A1 (en) Clamping device and chuck flange

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed