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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Funktionseinheit, beispielsweise eines Sensors, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Funktionseinheit, insbesondere Sensoreinheit, welche nach dem Verfahren betreibbar ist.
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Stand der Technik
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2017 100 329 U1 ist eine elektrische oder elektronische Betätigungseinrichtung mit einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse bekannt, das die Betätigungseinrichtung kapselt. Auf der Gehäuseinnenseite ist ein magnetisch betätigbarer Schalter angeordnet. Auf der Gehäuseaußenseite ist ein zwischen mindestens einer Schaltposition und einer Ausschaltposition hin und her beweglicher Magnet angeordnet, der, wenn er von seiner Ausschaltposition in seine mindestens eine Schaltposition bewegt wird, mittels seines Magnetfelds den Schaltzustand des magnetisch betätigbaren Schalters verändert. Da das magnetische Feld des Magneten das Gehäuse von außen nach innen berührungslos durchdringen kann, bedarf es keines Durchbruchs im Gehäuse. Die Kapselung der elektrischen oder elektronischen Betätigungseinrichtung bleibt somit dauerhaft hermetisch dicht.
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Gemäß der
DE 20 2017 100 329 U1 kann es sich bei dem magnetisch betätigbaren Schalter insbesondere um einen Reed-Kontakt handeln. Ein solcher Kontakt spricht sehr fein und zuverlässig an. Dies kann sich jedoch in einer rauen, insbesondere vibrationsbelasteten Umgebung als Nachteil erweisen, da es ungewollt zu einem Schluss und damit zu einem ungewollten Schaltvorgang kommen kann.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt daher der vorliegen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Schalten einer Funktionseinheit anzugeben, das bzw. die ungewollte Schaltvorgänge zu vermeiden hilft. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Funktionseinheit - zumindest zeitweise - dynamischen Belastungen ausgesetzt ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch die Funktionseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben einer Funktionseinheit, beispielsweise einer Sensoreinheit, die in einem Gehäuse fluiddicht aufgenommen ist. Bei dem Verfahren wird die Funktionseinheit mit Hilfe eines im Gehäuse angeordneten magnetisch betätigbaren Schalters, insbesondere eines Reedschalters, und eines außen am Gehäuse angeordneten Magneten aktiviert und/oder deaktiviert. Die Aktivierung bzw. Deaktivierung erfolgt demnach gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik berührungslos. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schaltvorgänge des magnetisch betätigbaren Schalters durch einen Mikrocontroller überwacht werden, so dass ungewollte, beispielsweise durch Vibrationen ausgelöste Schaltvorgänge erkannt werden. Mit Erkennen derartiger Schaltvorgänge kann der Schaltvorgang abgewendet werden, so dass es nicht zu einer ungewollten Aktivierung und/oder Deaktivierung der Funktionseinheit kommt.
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Durch den zwischengeschalteten Mikrocontroller wird die Funktionseinheit nicht mehr direkt, sondern indirekt über den magnetisch betätigbaren Schalter aktiviert bzw. deaktiviert. Die Schaltsignale des magnetisch betätigbaren Schalters werden zunächst einer Auswertung durch den Mikrocontroller unterzogen. Erst wenn dieser einen gewollten Schaltvorgang erkennt, wird die Funktionseinheit aktiviert bzw. deaktiviert.
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Durch das berührungslose Schalten kann das Gehäuse hermetisch dicht ausgebildet werden. Vorzugsweise werden die Anforderungen eines Gehäuses der Schutzklasse IP69 erfüllt. Hinsichtlich der Stoßfestigkeit werden weiterhin vorzugsweise die Anforderungen der Schutzklasse IK10 erfüllt. Das Gehäuse schützt somit die hierin aufgenommene empfindliche Elektronik der Funktionseinheit und/oder des Mikrocontrollers optimal gegen äußere mechanische und/oder chemische Einflüsse.
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Das Verfahren kann insbesondere zum Betreiben von Funktionseinheiten eingesetzt werden, die hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Dies gilt insbesondere für Funktionseinheiten, wie beispielsweise Sensoren, die in mobilen Anwendungen zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden ungewollte Schaltvorgänge des magnetisch betätigbaren Schalters mit Hilfe einer im Mikrocontroller hinterlegten Logik erkannt, mittels welcher beispielsweise die Dauer der Schaltvorgänge des Schalters erfasst wird. Die erfasste Zeit wird mit mindestens einer gespeicherten Zeit abgeglichen, deren Einhaltung auf einen gewollten Schaltvorgang schließen lässt. Ein ungewollter Schaltvorgang, der auf Vibrationen zurückzuführen ist, erkennt man daran, dass die Dauer vergleichsweise kurz ist.
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Sofern der magnetisch betätigbare Schalter ein Reedschalter mit zwei relativ zueinander beweglich angeordneten Kontaktzungen ist, kann es aufgrund von Vibrationen zu einem ungewollten Kontakt zwischen den beiden Kontaktzungen und damit zu einem Schluss kommen. Der ungewollte Kontakt ist jedoch in der Regel von kurzer Dauer und tritt zudem wiederholt ein. Erkennt der Mikrocontroller einen derartigen ungewollten Kontakt, bricht er den Schaltvorgang ab bzw. verhindert, dass über den Schaltvorgang die Funktionseinheit aktiviert bzw. deaktiviert wird.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit mit Hilfe mindestens einer Batterie betrieben wird. Der Batteriebetrieb der Funktionseinrichtung macht eine externe Stromversorgung entbehrlich, so dass weiterhin sichergestellt ist, dass das Gehäuse hermetisch dicht geschlossen ist. Insbesondere muss kein Durchbruch für eine Kabeldurchführung vorgesehen werden. Die mindestsens eine Batterie wird vorzugsweise über den Mikrocontroller und/oder eine weitere Schalteinrichtung mit der Funktionseinheit verbunden. Zum Abwenden eines ungewollten Schaltvorgangs muss demnach nur die Stromversorgung weiter aufrechterhalten oder unterbunden werden.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorzugsweise ein Schaltsignal des magnetisch betätigbaren Schalters mit Hilfe des Mikrocontrollers zunächst ausgewertet. Bei Erkennen eines gewollten Schaltvorgangs wird die weitere Schalteinrichtung mit Hilfe des Mikrocontrollers betätigt, so dass die Funktionseinheit über die Batterie mit Strom versorgt wird. Die Stromversorgung aktiviert die Funktionseinheit. Zum Deaktivieren der Funktionseinheit wird die Stromversorgung mit Hilfe der weiteren Schalteinrichtung unterbrochen. Die weitere Schalteinrichtung wird vorzugsweise ebenfalls mit Hilfe des Mikrocontrollers betätigt.
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Die darüber hinaus zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Funktionseinheit ist in einem Gehäuse fluiddicht aufgenommen und mit Hilfe eines im Gehäuse angeordneten magnetisch betätigbaren Schalters, insbesondere eines Reedschalters, und eines außen am Gehäuse angeordneten Magneten aktivierbar und/oder deaktivierbar. Bei der Funktionseinheit kann es sich beispielsweise um eine Sensoreinheit handeln. Erfindungsgemäß ist im Gehäuse ein Mikrocontroller zur Überwachung der Schaltvorgänge des magnetisch betätigbaren Schalters fluiddicht aufgenommen.
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Die vorgeschlagene Funktionseinheit weist somit alle Komponenten auf, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind. Das heißt, dass die Funktionseinheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben, insbesondere aktiviert bzw. deaktiviert, werden kann, und zwar berührungslos. Ein Durchbruch im Gehäuse ist somit nicht erforderlich, so dass die im Gehäuse aufgenommenen Komponenten optimal vor äußeren mechanischen und/oder chemischen Einflüssen geschützt sind. Vorzugsweise erfüllt das Gehäuse die Anforderungen der Schutzklasse IP69. Hinsichtlich der Stoßfestigkeit werden vorzugsweise die Anforderungen der Schutzklasse IK10 erreicht.
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Der Betrieb der Funktionseinheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hilft ein ungewolltes Aktivieren und/oder Deaktivieren der Funktionseinheit zu vermeiden. Denn der Mikrocontroller erkennt einen ungewollten, beispielsweise auf Vibrationen zurückzuführenden, Schaltvorgang des magnetisch betätigbaren Schalters und unterbindet diesen.
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Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass im Gehäuse mindestens eine Batterie zur Stromversorgung der Funktionseinheit fluiddicht aufgenommen ist. Die Batterie sorgt für die erforderliche Stromversorgung und macht damit eine externe Stromversorgung entbehrlich. Durchbrüche im Gehäuse zur Kabeldurchführung können somit entfallen, was die Dichtheit des Gehäuses weiter erhöht.
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Bevorzugt ist im Gehäuse eine weitere Schalteinrichtung zum Zu- und Abschalten der Batterie fluiddicht aufgenommen. Die Funktionseinheit kann somit indirekt durch Zu- und Abschalten der Stromversorgung aktiviert bzw. deaktiviert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Magnet zur Betätigung des magnetisch betätigbaren Schalters in einem separaten Gehäuseteil aufgenommen, das mit dem Gehäuse lösbar verbunden ist. Durch Lösen der Verbindung kann somit das Gehäuseteil einschließlich Magnet entfernt werden, so dass der magnetisch betätigbare Schalter nicht mehr durch das Magnetfeld des Magneten beeinflusst wird. Vorzugsweise wird durch Entfernen des Gehäuseteils und damit des Magneten der magnetisch betätigbare Schalter in eine Schaltstellung überführt, in der die Funktionseinheit aktiviert ist. Zur Deaktivierung der Funktionseinheit kann das Gehäuseteil wieder mit dem Gehäuse verbunden werden, so dass das Magnetfeld des Magneten erneut auf den magnetisch betätigbaren Schalter wirkt und diesen in eine Schaltstellung überführt, in der die Funktionseinheit deaktiviert ist.
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Um das Gehäuseteil zerstörungsfrei vom Gehäuse zu lösen und abzunehmen, muss die Verbindung mit dem Gehäuse lösbar sein. Vorzugsweise ist die lösbare Verbindung eine Steck-, Klemm-, Rast- oder Schraubverbindung. Diese ermöglichen einerseits eine sichere Verbindung, die andererseits vergleichsweise einfach wieder zu lösen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das den Magneten aufnehmende Gehäuseteil bügelartig geformt und weist mindestens ein Verbindungsmittel zur lösbaren Verbindung mit dem Gehäuse auf. Die bügelartige Form des Gehäuseteils ermöglicht eine das Gehäuse überspannende Anordnung des Gehäuseteils. Bei einer mittigen Anordnung des Magneten im bügelartig geformten Gehäuseteil kann der Magnet ebenfalls mittig in Bezug auf einen im Gehäuse ausgebildeten Aufnahmeraum angeordnet werden, in dem der magnetisch betätigbare Schalter aufgenommen ist. Ferner kann das bügelartig geformte Gehäuseteil an mindestens einem Ende mit dem Gehäuse in der Weise verbunden werden, dass eine den Aufnahmeraum umschließende Gehäusewandung nicht durchbrochen wird. Das Verbindungsmittel des Gehäuseteils ist vorzugsweise zapfenförmig ausgebildet. Das zapfenförmige Verbindungsmittel kann in mehrere Federarme unterteilt sein, die beispielsweise derart in eine Ausnehmung eines Gehäuseflansches einsetzbar sind, dass sie den Flansch hintergreifen. Durch Zurückbiegen der Federarme kann der Formschluss einfach aufgehoben und das zapfenförmige Verbindungsmittel aus der Ausnehmung gezogen werden.
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Bevorzugt weist demnach auch das Gehäuse mindestens ein Verbindungsmittel zur lösbaren Verbindung mit dem Gehäuseteil auf. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel eine Ausnehmung zur Aufnahme des Verbindungsmittels des Gehäuseteils. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Verbindungsmittel im Bereich eines Gehäuseflanschs angeordnet ist. Über den Gehäuseflansch kann das Gehäuse zudem an einem Untergrund, beispielsweise an einer Karosserie eines Fahrzeugs, befestigt werden. Über den Gehäuseflansch wird eine Abstützung des Gehäuses am Untergrund erreicht. Der Gehäuseflansch ist vorzugsweise an das Gehäuse angeformt. Das Gehäuse kann hierzu in einem Spritzgussverfahren hergestellt worden sein. Bevorzugter Werkstoff für das Gehäuse ist Kunststoff, da dieser amagnetisch ist und das Magnetfeld des Magneten nicht negativ beeinflusst.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit,
- 2 eine Draufsicht auf die Funktionseinheit der 1,
- 3 eine weitere Seitenansicht der Funktionseinheit der 1,
- 4 eine perspektivische Darstellung der Funktionseinheit der 1,
- 5 eine perspektivische Darstellung der Funktionseinheit der 1 mit abgenommenem Gehäuseteil, und
- 6 eine schematische Darstellung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten zum Schalten der Funktionseinheit der 1 bis 5.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Den 1 bis 5 sind verschiedene Darstellungen einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit 1 zu entnehmen. Diese weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Aufnahmeraum umschließt, in dem die Funktionseinheit 1 fluiddicht aufgenommen ist. Im Aufnahmeraum ist zudem ein magnetisch betätigbarer Schalter 3 aufgenommen (siehe Andeutung in der 1), der berührungslos mit Hilfe eines außen am Gehäuse 2 angeordneten Magneten 4 schaltbar ist.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, ist der Magnet 4 in einem bügelartig geformten Gehäuseteil 8 aufgenommen, welches das Gehäuse 2 überspannt und an seinen beiden Enden über zapfenförmige Verbindungsmittel 9 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Das Gehäuse 2 weist hierzu als Verbindungmittel 10 dienende Ausnehmungen auf, in denen die zapfenförmigen Verbindungsmittel 9 des Gehäuseteils 8 unter Ausbildung eines Formschlusses aufgenommen sind. Denn die zapfenförmigen Verbindungsmittel 9 sind in mehrere Federarme 12 unterteilt, die beim Einstecken der Verbindungsmittel 9 in die Ausnehmungen des Gehäuses 2 zunächst leicht zurückgebogen werden und dann zurückschnappen. Um die Gehäusewandung im Bereich des Aufnahmeraums nicht durchbrechen zu müssen, sind die Ausnehmungen in einem Gehäuseflansch 11 des Gehäuses 2 ausgebildet (siehe 2).
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Wie ferner der 2 zu entnehmen ist, ist das Gehäuse 2 im Wesentlichen spiegelsymmetrisch sowohl in Bezug auf eine erste Längsachse als auch in Bezug auf eine senkrecht zur ersten Längsachse A1 stehenden zweiten Längsachse A2 ausgebildet.
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Wie insbesondere den 1 und 3 zu entnehmen ist der Magnet 4 im Bereich des Scheitelpunkts des bügelartig geformten Gehäuseteils 8 angeordnet, so dass er mittig in Bezug auf den Aufnahmeraum zu liegen kommt. Die Verbindung des Magneten 4 mit dem bügelartig geformten Gehäuseteil 8 kann eine Clipverbindung sein, wie beispielhaft in der 4 dargestellt.
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Den 1 und 4 sind darüber hinaus flügelartige Griffelemente 13 des Gehäuseteils 8 zu entnehmen, die das Handling vereinfachen. An den flügelartigen Griffelementen 13 kann das bügelartig geformte Gehäuseteil 8 ergriffen und vom Gehäuse 2 abgenommen werden (siehe 5). Der Magnet 4 wird somit entfernt und der magnetisch betätigbare Schalter 3 geschaltet, um die im Inneren des Gehäuses 2 aufgenommene Funktionseinheit 1 zu aktivieren. Zum Deaktivieren der Funktionseinheit 1 wird das bügelartig geformte Gehäuseteil 8 einschließlich des Magneten 4 erneut mit dem Gehäuse 2 verbunden, so dass der in der 1 dargestellte Zustand wieder hergestellt ist.
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Neben der Funktionseinheit 1 sind vorteilhafterweise weitere elektrische und/oder elektronische Komponenten im Gehäuse 2 aufgenommen. Diese sind in der 6 beispielhaft dargestellt.
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Gemäß der 6 umfassen die Komponenten eine Batterie 6, die über eine Schalteinrichtung 7 mit einem Mikrocontroller 5 verbunden ist. Der Mikrocontroller 5 empfängt die Schaltsignale des magnetisch betätigbaren Schalters 3 über eine Signalleitung 14 und wertet diese dahingehend aus, ob es sich um gewollte oder ungewollte Schaltvorgänge handelt. Hierzu misst der Mikrocontroller 5 die Dauer der Schaltsignale und vergleicht sie mit einem hinterlegten Schwellwert. Wird dieser nicht überschritten, handelt es sich um einen ungewollten Schaltvorgang, der beispielsweise auf Vibrationen zurückzuführen ist, denen das Gehäuse 2 ausgesetzt ist. In diesem Fall unterlässt der Mikrocontroller 5 ein Schalten der weiteren Schalteinrichtung 7, so dass die Stromversorgung der Funktionseinheit 1 über die Batterie 6 weiterhin unterbrochen bleibt. Erst wenn die Dauer eines Schaltsignals des magnetisch betätigbaren Schalters 3 den Schwellwert überschreitet, wird die weitere Schalteinrichtung 7 mit Hilfe des Mikrocontrollers 5 in eine Schaltstellung überführt, in welcher die Stromversorgung der Funktionseinheit 1 über die Batterie 6 hergestellt ist. Dies hat zur Folge, dass die Funktionseinheit 1 aktiviert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017100329 U1 [0002, 0003]
