DE102020001590A1

DE102020001590A1 - Monitoring device of a device, in particular an electric motor, and method for detecting vibrations and / or shocks acting on devices

Info

Publication number: DE102020001590A1
Application number: DE102020001590.5A
Authority: DE
Inventors: Marco Schnell
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Überwachungseinrichtung für ein Gerät, insbesondere einen Elektromotor, hat wenigstens eine Platine, die elektrische/elektronische Komponenten trägt. Sie weist wenigstens einen Sensor auf, der auf die Platine wirkende Schwingungen und/oder Stöße erfasst. Der Sensor ist an der Platine angeordnet und erzeugt eine den auftretenden Schwingungen und/oder Stößen entsprechende physikalische Größe, die wenigstens einer Auswerteeinheit zugeführt wird. Sie sendet ein Signal aus, um dem Anwender zu signalisieren, dass das Gerät nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet.The monitoring device for a device, in particular an electric motor, has at least one circuit board that carries electrical / electronic components. It has at least one sensor that detects vibrations and / or shocks acting on the board. The sensor is arranged on the circuit board and generates a physical variable corresponding to the vibrations and / or impacts occurring, which is fed to at least one evaluation unit. It sends out a signal to indicate to the user that the device is no longer working properly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung eines Gerätes, insbesondere eines Elektromotors, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Erfassen von auf Geräte wirkenden Schwingungen und/oder Stößen nach dem Oberbegriff des Anspruches 16.The invention relates to a monitoring device of a device, in particular an electric motor, according to the preamble of claim 1 and a method for detecting vibrations and / or shocks acting on devices according to the preamble of claim 16.

Bei EC-Motoren, wie sie beispielhaft für Ventilatoren eingesetzt werden, werden Beschleunigungs- und Schwingungssensoren eingesetzt, um auf eine Platine des EC-Motors wirkende Stöße bzw. Schwingungen zu überwachen. Mit den Beschleunigungs- und Schwingungssensoren können Schwingungen der Platine erfasst werden, die beispielsweise aufgrund einer Unwucht des EC-Motors auftreten können. Bei Produkten im unteren Preissegment werden solche Sensoren aus Kostengründen nicht eingesetzt. Damit werden aber Schwingungen und Stöße nicht mehr erfasst, so dass die Gefahr besteht, dass diese Geräte beschädigt werden oder gar ausfallen.In the case of EC motors, as they are used for fans, for example, acceleration and vibration sensors are used in order to monitor shocks or vibrations acting on a circuit board of the EC motor. With the acceleration and vibration sensors, vibrations of the board can be detected, which can occur, for example, due to an imbalance in the EC motor. For reasons of cost, such sensors are not used for products in the lower price segment. However, this means that vibrations and shocks are no longer recorded, so that there is a risk that these devices will be damaged or even fail.

Schwingungen und Stöße auf der Platine können mehrere Ursachen haben, wie beispielsweise eine Unwucht eines Laufrades infolge Verschmutzung oder eines technischen Defektes oder mögliche Interferenzen mit Peripheriebauteilen. Werden solche Schwingungen und Stöße nicht erfasst, können die entsprechenden Geräte frühzeitig ausfallen.Vibrations and shocks on the circuit board can have several causes, such as an imbalance of an impeller due to contamination or a technical defect or possible interference with peripheral components. If such vibrations and shocks are not detected, the corresponding devices can fail prematurely.

Der Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Überwachungseinrichtung und das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, dass in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise im Gerät auftretende mechanische Unregelmäßigkeiten frühzeitig erkannt werden können. The invention is therefore based on the object of designing the generic monitoring device and the generic method in such a way that mechanical irregularities occurring in the device can be detected early in a structurally simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Überwachungseinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 16 gelöst.This object is achieved with the generic monitoring device according to the invention with the characterizing features of claim 1 and with the generic method according to the invention with the characterizing features of claim 16.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung ist der Sensor an der Platine angeordnet und erzeugt eine den auftretenden Schwingungen und/oder Stößen entsprechende physikalische Größe, die der Auswerteeinheit zugeführt wird. Sie sendet ein entsprechendes Signal aus, um dem Anwender des Gerätes zu signalisieren, dass es nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Dieser Hinweis der Auswerteeinheit kann durch ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Signal erzeugt werden.In the monitoring device according to the invention, the sensor is arranged on the circuit board and generates a physical variable corresponding to the vibrations and / or shocks that occur, which is fed to the evaluation unit. It sends out a corresponding signal to indicate to the user of the device that it is no longer working properly. This information from the evaluation unit can be generated by an optical and / or acoustic and / or electrical signal.

Es ist darüber hinaus möglich, die Auswerteeinheit so auszubilden, dass mit ihr das überwachte Gerät unmittelbar geschaltet wird. So kann beispielsweise bei einem EC-Motor als überwachtes Gerät die Drehzahl des Motors verringert oder im Bedarfsfall sogar der Motor ausgeschaltet werden.It is also possible to design the evaluation unit in such a way that it is used to switch the monitored device directly. With an EC motor as a monitored device, for example, the speed of the motor can be reduced or, if necessary, the motor can even be switched off.

Vorteilhaft ist der Sensor ein piezoelektrisches Bauteil oder ein piezoresistiver Widerstand.The sensor is advantageously a piezoelectric component or a piezoresistive resistor.

Als Sensor kann auch ein (Dehnungs-)Messstreifen, ein induktiver Sensor, ein magnetischer Sensor, ein magnetoelastischer Sensor und dergleichen eingesetzt werden.A (strain) measuring strip, an inductive sensor, a magnetic sensor, a magnetoelastic sensor and the like can also be used as the sensor.

Der Sensor kann auf unterschiedliche Weise befestigt werden, etwa durch Löten, Klemmen oder Kleben.The sensor can be attached in different ways, for example by soldering, clamping or gluing.

Bei einer bevorzugten Ausbildung ist der Sensor mit wenigstens einem schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteil verbunden.In a preferred embodiment, the sensor is connected to at least one vibration / shock-sensitive circuit board part.

Der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil wird in vorteilhafter Weise durch eine örtliche Verschwächung der Platine gebildet. Dadurch wird erreicht, dass der Platinenteil bei auftretenden Schwingungen/Stößen zuverlässig gegenüber dem restlichen, starren Platinenteil bewegt werden kann. Hierbei kann die örtliche Verschwächung so gestaltet sein, dass auch Schwingungen/Stöße mit nur kleinen Amplituden erfasst und vom schwingungs/stoßempfindlichen Platinenteil in entsprechende Bewegungen umgesetzt werden können.The vibration / shock-sensitive circuit board part is advantageously formed by a local weakening of the circuit board. This ensures that the board part can be moved reliably with respect to the remaining, rigid board part in the event of vibrations / shocks. The local weakening can be designed in such a way that vibrations / shocks with only small amplitudes can also be detected and converted into corresponding movements by the vibration / shock-sensitive part of the circuit board.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil durch Freiräume vom übrigen starren Platinenteil getrennt. Der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil ist dann nur noch über einen Biegebereich mit dem übrigen starren Platinenteil verbunden. Je nach Gestaltung des Biegebereiches ist es möglich, den schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteil so zu gestalten, dass er in unterschiedlichen Richtungen linear und auch rotatorisch bewegt werden kann, je nach Richtung der auf die Platine wirkenden Schwingungen/Stöße.In a preferred embodiment, the vibration / shock-sensitive circuit board part is separated from the rest of the rigid circuit board part by free spaces. The vibration / shock-sensitive board part is then only connected to the rest of the rigid board part via a bending area. Depending on the design of the bending area, it is possible to design the vibration / shock-sensitive part of the board so that it can be moved linearly and also rotationally in different directions, depending on the direction of the vibrations / shocks acting on the board.

Grundsätzlich ist es auch möglich, an der Platine zwei oder mehr schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteile vorzusehen, die bei entsprechender Schwingungs-/Stoßbeanspruchung der Platine sich in unterschiedlichen Richtungen relativ zum starren restlichen Platinenteil bewegen können. Auf diese Weise ist es möglich, in unterschiedlichen Richtungen auftretende Schwingungen/Stöße zuverlässig zu erfassen. In einem solchen Fall ist jeder schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil mit jeweils wenigstens einem Sensor gekoppelt.In principle, it is also possible to provide two or more vibration / shock-sensitive circuit board parts on the circuit board, which can move in different directions relative to the rigid remaining circuit board part when the circuit board is subjected to corresponding vibration / shock loads. In this way it is possible to reliably detect vibrations / shocks occurring in different directions. In such a case, each vibration / shock-sensitive circuit board part is coupled to at least one sensor.

Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn die Freiräume zwischen dem schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteil und dem restlichen Platinenteil schlitzartig ausgebildet sind. Solche Schlitze lassen sich in der Platine einfach vorsehen.A particularly simple embodiment results when the free spaces between the vibration / shock-sensitive circuit board part and the rest of the board part are formed like a slot. Such slots can easily be provided in the board.

Die Breite der Freiräume ist auf jeden Fall so gewählt, dass sich der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil ungehindert gegenüber dem übrigen starren Platinenteil bewegen kann.The width of the free spaces is in any case chosen so that the vibration / shock-sensitive board part can move unhindered in relation to the rest of the rigid board part.

Der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil ist über den Sensor mit dem übrigen starren Platinenteil gekoppelt. Tritt daher eine Bewegung des schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteiles auf, wird der Sensor durch diesen schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteil entsprechend belastet, so dass er die entsprechenden, an die Auswerteeinheit zu sendenden Signale erzeugt.The vibration / shock-sensitive board part is coupled to the rest of the rigid board part via the sensor. Therefore, if there is a movement of the vibration / shock-sensitive circuit board part, the sensor is loaded accordingly by this vibration / shock-sensitive circuit board part, so that it generates the corresponding signals to be sent to the evaluation unit.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil so ausgebildet ist, dass er in bis zu drei Dimensionen bewegt werden kann und/oder auch rotatorische Bewegungen ausführen kann. In diesem Fall ist an der Platine nur ein einziger schwingungs-/stoßempfindlicher Platinenteil erforderlich, um aus unterschiedlichen Richtungen auf die Platine wirkende Schwingungen/Stöße zu erfassen.It is particularly advantageous if the vibration / shock-sensitive circuit board part is designed in such a way that it can be moved in up to three dimensions and / or can also perform rotary movements. In this case, only a single vibration / shock-sensitive circuit board part is required on the circuit board in order to detect vibrations / impacts acting on the circuit board from different directions.

Der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil bildet bevorzugt eine bewegliche Masse, die beim Auftreten der Schwingungen/Stöße zuverlässig gegenüber dem übrigen starren Platinenteil bewegt wird.The vibration / shock-sensitive circuit board part preferably forms a movable mass which, when the vibrations / shock occurs, is moved reliably with respect to the rest of the rigid circuit board part.

Um die Empfindlichkeit des Sensors zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn die Masse des schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteiles durch Auftrag von Masseteilchen erhöht wird. Diese Masseerhöhung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass auf den schwingungs-/stoßempfindlichen Platinenteil Material aufgebracht wird, wie Kupfer, Lötpunkte oder Lötflächen oder auch elektronische Bauteile. Die Erhöhung der Masse kann beispielhaft auch durch den Einsatz von Durchkontaktierungen, von dickeren Leiterbahnen und dergleichen erreicht werden.In order to increase the sensitivity of the sensor, it is advantageous if the mass of the vibration / shock-sensitive circuit board part is increased by applying mass particles. This increase in mass can take place, for example, by applying material, such as copper, soldering points or soldering surfaces or electronic components, to the vibration / shock-sensitive circuit board part. The increase in mass can also be achieved, for example, by using plated-through holes, thicker conductor tracks and the like.

Eine besonders einfache Ausbildung ergibt sich, wenn die Auswerteeinheit unmittelbar auf der Platine sitzt. Dabei kann sie auf dem beweglichen oder dem starren Platinenteil angeordnet sind.A particularly simple design results when the evaluation unit sits directly on the board. It can be arranged on the movable or the rigid circuit board part.

Der schwingungs-/stoßempfindliche Platinenteil kann am Rand oder innerhalb der Platine vorgesehen sein. Unabhängig von der Lage ist er so angeordnet, dass er die Bewegungen störungsfrei ausführen kann.The vibration / shock-sensitive circuit board part can be provided on the edge or within the circuit board. Regardless of the position, it is arranged in such a way that it can carry out the movements without interference.

Es ist ferner möglich, den Sensor selbst als schwingungs-/stoßempfindliches Teil auszubilden. In diesem Fall ist er beispielsweise als frei auskragendes Bauteil ausgeführt, das in einen Freiraum der Platine so ragt, dass der Sensor seine Bewegungen ausführen kann.It is also possible to design the sensor itself as a vibration / shock-sensitive part. In this case, it is designed, for example, as a freely cantilevered component that protrudes into a free space on the board in such a way that the sensor can perform its movements.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Platine des zu überwachenden Gerätes mit dem wenigstens einen Sensor versehen, der so ausgebildet ist, dass er durch die auf die Platine wirkenden Schwingungen/Stöße eine physikalische Größe erzeugt, die der Auswerteeinheit zugeführt wird. Sie wertet die Signale des Sensors aus und stellt sie zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.In the method according to the invention, the circuit board of the device to be monitored is provided with the at least one sensor, which is designed such that it generates a physical variable through the vibrations / shocks acting on the circuit board, which is fed to the evaluation unit. It evaluates the signals from the sensor and makes them available for further processing.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The subject of the application results not only from the subject matter of the individual patent claims, but also from all information and features disclosed in the drawings and the description. Even if they are not the subject of the claims, they are claimed to be essential to the invention insofar as they are new to the state of the art individually or in combination.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention emerge from the further claims, the description and the drawings.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

1 bis
10 in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtungen,
11 eine Signalflusskette der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,
12 eine Spannungsverstärker-Schaltung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,
13 einen Analog-Digital-Converter der erfindungsgemäßen Überwachu ngseinrichtung,
14 bis
16 mit der Überwachungseinrichtung erzeugte Schwingungsdiagramme.

The invention is explained in more detail with the aid of some exemplary embodiments shown in the drawings. Show it

1 until
10 a schematic representation of exemplary embodiments of monitoring devices according to the invention,
11 a signal flow chain of the monitoring device according to the invention,
12th a voltage amplifier circuit of the monitoring device according to the invention,
13th an analog-digital converter of the monitoring device according to the invention,
14th until
16 Vibration diagrams generated with the monitoring device.

Die im Folgenden beschriebene Überwachungseinrichtung dient dazu, Schwingungen und/oder Stöße, die auf ein zu überwachendes Bauteil wirken, zu erfassen und anzuzeigen. Vorteilhaft ist das zu überwachende Bauteil eine Platine, die in einem Gerät, insbesondere in einem Ventilator bzw. einem Elektromotor, untergebracht ist. Die Schwingungen/Stöße auf der Platine können unterschiedliche Ursachen haben. So kann ein Laufrad des Ventilators eine Unwucht durch Verschmutzung oder einen technischen Defekt haben. Solche Unwuchten werden von der Überwachungseinrichtung erfasst und angezeigt, so dass der Anwender der Überwachungseinrichtung frühzeitig auf einen möglichen Ausfall des zu überwachenden Gerätes hingewiesen werden kann.The monitoring device described below is used to detect and display vibrations and / or shocks that act on a component to be monitored. The component to be monitored is advantageously a circuit board that is accommodated in a device, in particular in a fan or an electric motor. The vibrations / shocks on the circuit board can have different causes. An impeller of the fan can have an imbalance due to contamination or a technical defect. Such imbalances will be detected and displayed by the monitoring device, so that the user of the monitoring device can be informed early on of a possible failure of the device to be monitored.

Beispielsweise kann bei einer dauerhaften starken Erschütterung an einer fest installierten Anlage davon ausgegangen werden, dass eine massive Unwucht des Ventilators vorliegt und aus Sicherheitsgründen die Drehzahl verringert oder der Ventilator sogar abgeschaltet werden sollte.For example, in the event of permanent strong vibrations on a permanently installed system, it can be assumed that the fan has a massive imbalance and that, for safety reasons, the speed should be reduced or the fan should even be switched off.

Mit der Überwachungseinrichtung können Schwingungen und Stöße, also jegliche Form von Beschleunigungen, zuverlässig erfasst werden.With the monitoring device, vibrations and shocks, i.e. any form of acceleration, can be reliably detected.

1 zeigt eine beispielhafte Gestaltung einer solchen Überwachungseinrichtung, die an einer Platine 1 vorgesehen ist. Eine solche Platine 1 kann in jeder Endapplikation vorgesehen sein. 1 shows an exemplary design of such a monitoring device, which is attached to a circuit board 1 is provided. Such a board 1 can be provided in any end application.

Die Platine 1 ist an einer bestimmten Stelle derart geschwächt, dass sich der geschwächte Teil 2 definiert bewegen kann, wenn auf die Platine 1 bzw. den mit ihr verbundenen Teil Schwingungen und/oder Stöße ausgeübt werden. Dieser geschwächte Teil 2 bildet eine sogenannte seismische Masse. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der geschwächte Teil 2 der Platine 1 so ausgebildet, dass er sich in allen drei Dimensionen x, y, z bewegen kann, wenn Schwingungen oder andere mechanische Einwirkungen auf die Platine 1 einwirken.The board 1 is so weakened at a certain point that the weakened part 2 can move defined when on the board 1 or the part connected to it, vibrations and / or shocks are exerted. That weakened part 2 forms a so-called seismic mass. In the illustrated embodiment, the weakened part is 2 the board 1 trained in all three dimensions x , y , z can move when vibrations or other mechanical effects on the board 1 act.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der geschwächte, bewegliche Teil 2 etwa L-förmig ausgebildet und befindet sich an einem Rand 3 der Platine 1. Wie 1 zeigt, wird die eine Längsseite des längeren Schenkels 4 durch den Rand 3 der Platine 1 gebildet. Der Schenkel 4 ist über seine Länge stetig gekrümmt.In the illustrated embodiment, the weakened, movable part 2 approximately L-shaped and is located on one edge 3 the board 1 . As 1 shows, becomes one long side of the longer leg 4th through the edge 3 the board 1 educated. The thigh 4th is continuously curved over its length.

Der geschwächte Teil 2 ist über den Schenkel 4 an die Platine 1 angebunden. Der kürzere Schenkel 5 des geschwächten Teiles 2 ist freigestellt, so dass er innerhalb der Platine 1 die erforderlichen Bewegungen ungehindert ausführen kann. Der Schenkel 5 wird von einem U-förmigen Freiraum 6 umgeben, der sich vom Rand 3 aus erstreckt und in einen Freiraum 7 übergeht, der sich im Ausführungsbeispiel parallel zum Rand 3 der Platine 1 erstreckt und an einer Längsseite vom Schenkel 4 begrenzt ist.The weakened part 2 is over the thigh 4th to the circuit board 1 tied up. The shorter leg 5 of the weakened part 2 is released so that it is inside the board 1 can carry out the required movements unhindered. The thigh 5 is made up of a U-shaped space 6th surrounded by the edge 3 extends out and into a free space 7th passes, which in the embodiment is parallel to the edge 3 the board 1 extends and on one long side of the leg 4th is limited.

Zwischen dem geschwächten, beweglichen Teil 2 und dem starren Teil der Platine 1 befindet sich ein Bauteil 8 mit piezoelektrischem Effekt. Vorteilhaft ist dieses Bauteil ein Piezoelement, das bei Bewegungen des geschwächten Teiles 2 entsprechende elektrische Spannungen/Ströme erzeugt.Between the weakened, moving part 2 and the rigid part of the board 1 there is a component 8th with a piezoelectric effect. Advantageously, this component is a piezo element which, when the weakened part moves 2 corresponding electrical voltages / currents generated.

1 zeigt nur eine von möglichen Ausgestaltungen des geschwächten Teiles 2. Seine Form und/oder Anordnung innerhalb der Platine 1 richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall, dem zu überwachenden Bauteil, den Einbauverhältnissen im jeweiligen Gerät, der Ausgestaltung des Bauteiles 8 und dergleichen. Daher ist die in 1 dargestellte Ausbildung des geschwächten Teiles 2 nicht als beschränkend anzusehen. 1 shows only one of the possible configurations of the weakened part 2 . Its shape and / or arrangement within the board 1 depends on the respective application, the component to be monitored, the installation conditions in the respective device, the design of the component 8th and the same. Hence the in 1 Depicted training of the weakened part 2 not to be regarded as limiting.

Im Ausführungsbeispiel verbindet das Bauteil 8 den Schenkel 5 mit dem starren Teil der Platine 1. Das Bauteil 8 ist über Leiterbahnen 9, 10 mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden, die auf der Platine 1 sitzt. Die Auswerteeinheit 11 wertet die vom Bauteil 8 zugeführten Signale aus. Je nach Ausbildung kann die Auswerteeinheit 11 beispielsweise ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Warnsignal erzeugen, um dem Anwender des Gerätes mitzuteilen, dass ein Problem mit dem Gerät besteht. Dann kann der Benutzer selbst entscheiden, welche Maßnahmen er ergreifen möchte. Die Auswerteeinheit 11 kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie dafür sorgt, dass beispielsweise die Drehzahl eines Laufrades verringert oder der Antrieb des Laufrades abgeschaltet wird.In the exemplary embodiment, the component connects 8th the thigh 5 with the rigid part of the board 1 . The component 8th is about conductive paths 9 , 10 with an evaluation unit 11 connected that on the board 1 sits. The evaluation unit 11 evaluates the component 8th supplied signals. Depending on the training, the evaluation unit 11 for example, generate an optical and / or acoustic and / or electrical warning signal to inform the user of the device that there is a problem with the device. Then the user can decide for himself which measures he would like to take. The evaluation unit 11 but can also be designed in such a way that it ensures that, for example, the speed of an impeller is reduced or the drive of the impeller is switched off.

Durch Bewegungen des geschwächten Teiles 2 der Platine 1 wird auf das Bauteil 8 eine Kraft ausgeübt, durch welche an den Kontakten des Bauteiles 8 ein elektrischer Strom bzw. eine elektrische Spannung entsteht, welcher der Auswerteeinheit 11 zugeführt wird. Bei Bauteilen mit piezoelektrischem Effekt besteht ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen der Spannung und der Längenänderung des Bauteiles 8.By movements of the weakened part 2 the board 1 is on the component 8th a force exerted by which on the contacts of the component 8th an electric current or an electric voltage arises, which the evaluation unit 11 is fed. In the case of components with a piezoelectric effect, there is an approximately linear relationship between the voltage and the change in length of the component 8th .

Als Bauteil 8 können Piezokeramiken/-kristalle, spezielle Keramikkondensatoren, Dioden, piezoelektrische Folien, Beschichtungen der Leiterbahnen, piezoresistive Sensoren, (Dehnungs-)Messstreifen, induktive/magnetische/magnetoelastische Sensoren, kapazitive Sensoren und dergleichen herangezogen werden. Je nach Art des Bauteiles 8 werden auch unterschiedliche physikalische Größen erzeugt und ausgewertet. Bei Piezokeramiken/-kristallen werden bei entsprechend mechanischen Beanspruchungen elektrische Spannungen/Ströme erzeugt. Bei piezoresistiven Sensoren oder bei den Messstreifen treten Widerstandsänderungen auf. Bei induktiven und magnetischen/magnetoelastischen Sensoren ändert sich das zu erfassende Feld bzw. deren Induktivität. Bei kapazitiven Sensoren ändert sich entsprechend die Kapazität. Dementsprechend ist die Auswerteeinheit 11 so ausgebildet, dass sie die über das Bauteil 8 zugeführten physikalischen Größen und/oder Änderungen auswerten kann.As a component 8th Piezoceramics / crystals, special ceramic capacitors, diodes, piezoelectric foils, coatings on the conductor tracks, piezoresistive sensors, (strain) gauges, inductive / magnetic / magnetoelastic sensors, capacitive sensors and the like can be used. Depending on the type of component 8th different physical quantities are also generated and evaluated. With piezoceramics / crystals, electrical voltages / currents are generated when there is corresponding mechanical stress. Changes in resistance occur with piezoresistive sensors or with the measuring strips. With inductive and magnetic / magnetoelastic sensors, the field to be detected or its inductance changes. In the case of capacitive sensors, the capacitance changes accordingly. The evaluation unit is accordingly 11 designed in such a way that it passes over the component 8th can evaluate supplied physical quantities and / or changes.

Die Größe, die Geometrie sowie die Ausrichtung des Bauteiles 8 an der Platine 1 sind flexibel und hängen von den jeweiligen Einbau- und/oder Einsatzverhältnissen ab. Der geschwächte Teil 2 der Platine 1 kann individuell angepasst werden.The size, the geometry and the orientation of the component 8th on the board 1 are flexible and depend on the respective installation and / or usage conditions. The weakened part 2 the board 1 can be customized.

Bei piezoelektrischen Bauteilen besteht eine hohe Linearität über den gesamten Messbereich. Auch kann ein sehr großer Frequenzbereich bezüglich der Stöße und/oder Schwingungen mit einer hohen Dynamik abgedeckt werden. Zudem haben die piezoelektrischen Bauteile 8 eine hohe Empfindlichkeit, so dass Schwingungen/Stöße, auch wenn sie nur in geringem Ausmaß auftreten, zuverlässig erfasst werden können. Ein weiterer Vorteil der piezoelektrischen Bauteile 8 besteht darin, dass sie nur einen sehr geringen Temperaturgradienten aufweisen, so dass die Messgenauigkeit über einen verhältnismäßig großen Temperaturbereich aufrechterhalten bleibt. Die piezoelektrischen Bauteile 8 benötigen nur einen geringen Platzbedarf und können darum einfach auf der Platine 1 untergebracht werden. Sie sind darüber hinaus universell einsetzbar und stellen kostengünstige Bauteile dar.Piezoelectric components have a high level of linearity over the entire measuring range. A very large frequency range with regard to shocks and / or vibrations can also be covered with high dynamics. In addition, the piezoelectric components 8th high sensitivity, so that vibrations / shocks, even if they only occur to a small extent, can be reliably detected. Another advantage of the piezoelectric components 8th consists in the fact that they have only a very small temperature gradient, so that the measurement accuracy is maintained over a relatively large temperature range. The piezoelectric components 8th only require a small amount of space and can therefore easily be placed on the circuit board 1 be accommodated. They can also be used universally and are inexpensive components.

Die Empfindlichkeit des Bauteiles 8 kann vorteilhaft erhöht werden, indem die bewegliche Masse des Platinenteiles 2 erhöht und/oder die Platine 1 entsprechend geschwächt und/oder der bewegliche Platinenteil 2 vergrößert werden. Zur Erhöhung der beweglichen Masse des Platinenteiles 2 ist es beispielhaft möglich, Kupfer aufzubringen oder zwischen den Leiterbahnen der Platine 1 eine Durchkontaktierung vorzusehen oder Lötpunkte oder Lötflächen aufzubringen.The sensitivity of the component 8th can be advantageously increased by the movable mass of the circuit board part 2 increased and / or the board 1 accordingly weakened and / or the movable board part 2 be enlarged. To increase the moving mass of the circuit board part 2 it is possible, for example, to apply copper or between the conductor tracks of the board 1 to provide a through-hole or to apply soldering points or soldering areas.

Da die Auswerteeinheit 11 mit einem Mikroprozessor mit Operationsverstärker oder mit einem Analog-Digital-Umsetzer bei den zu überwachenden Geräten meist schon vorhanden ist, können die piezoelektrischen Bauteile 8 bei entsprechender Auswahl kostengünstig eingefügt werden. Häufig sind sogar solche piezoelektrischen Elemente auf den Platinen 1 vorhanden, so dass diese durch entsprechende Schaltung und/oder Programmierung integriert werden können, um mittels des beweglichen Platinenteiles 2 eine Überwachung der Schwingungen/Stöße zu realisieren.Since the evaluation unit 11 with a microprocessor with operational amplifier or with an analog-to-digital converter is usually already present in the devices to be monitored, the piezoelectric components can 8th can be inserted inexpensively if selected accordingly. Often there are even such piezoelectric elements on the circuit boards 1 available, so that they can be integrated by appropriate circuitry and / or programming in order to use the movable circuit board part 2 to implement a monitoring of the vibrations / shocks.

Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Bauteil 8 so angeordnet und ausgebildet, dass es Stöße/Schwingungen in drei Richtungen x, y und z erfassen kann.In the embodiment according to 1 is the component 8th arranged and designed so that there are shocks / vibrations in three directions x , y and z can capture.

Sollte das Bauteil 8 die Erfassung von Stößen/Schwingungen in einer bestimmten Ausrichtung nicht zulassen, dann können an der Platine 1 weitere geschwächte Platinenteile 2 vorgesehen sein, mit denen die Stöße/Schwingungen in unterschiedlichen Richtungen erfasst werden können. Dann ist eine entsprechende Zahl von piezoelektrischen Bauteilen 8 vorgesehen. Die entsprechenden Bauteile 8 sind dann an die Auswerteeinheit 11 angeschlossen, welche die zugeführten Sensorsignale auswerten kann.Should the component 8th Do not allow the detection of shocks / vibrations in a certain orientation, then on the board 1 further weakened board parts 2 be provided with which the shocks / vibrations can be detected in different directions. Then there is a corresponding number of piezoelectric components 8th intended. The corresponding components 8th are then to the evaluation unit 11 connected, which can evaluate the supplied sensor signals.

2 zeigt eine Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung, die im Wesentlichen gleich ausgebildet ist wie das Ausführungsbeispiel nach 1. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der Schenkel 4 des geschwächten Platinenteiles 2 über seine Länge gerade verläuft. Dadurch verläuft auch der Rand 3, welcher den Rand der Platine 1 bildet, über seine Länge gerade. Der Schenkel 5 des geschwächten Platinenteiles 2 schließt senkrecht an den Schenkel 4 an. 2 FIG. 11 shows an embodiment of a monitoring device which is designed essentially the same as the embodiment according to FIG 1 . The only difference is that the thigh 4th of the weakened board part 2 runs straight along its length. This will also run the edge 3 which is the edge of the board 1 forms, straight along its length. The thigh 5 of the weakened board part 2 closes vertically on the thigh 4th at.

Wie bei der vorigen Ausführungsform verläuft die eine Leiterbahn 9 vom Bauteil 8 durch die beiden Schenkel 4, 5 des Platinenteiles 2 zur Auswerteeinheit 11. Die andere Leiterbahn 10 verläuft wie beim vorigen Ausführungsbeispiel vom Bauteil 8 durch den starren Teil der Platine 1 zur Auswerteeinheit 11.As in the previous embodiment, one conductor track runs 9 from the component 8th through the two legs 4th , 5 of the board part 2 to the evaluation unit 11 . The other track 10 runs from the component as in the previous embodiment 8th through the rigid part of the board 1 to the evaluation unit 11 .

Beim Ausführungsbeispiel nach 3 hat der geschwächte Platinenteil 2 lediglich den Schenkel 4, der beispielhaft gerade verläuft und mit seinem Fuß 13 in den starren Teil der Platine 1 übergeht. Der Schenkel 4 befindet sich am Rand 3 der Platine 1, der die eine Längsseite des Schenkels 4 bildet.In the embodiment according to 3 has the weakened part of the board 2 only the thigh 4th , which is exemplary straight and with his foot 13th in the rigid part of the board 1 transforms. The thigh 4th is on the edge 3 the board 1 that is one long side of the leg 4th forms.

Zwischen dem Schenkel 4 und dem starren Teil der Platine 1 befindet sich der Freiraum 7, der L-förmig ausgebildet ist und sich über die Stirnseite 14 des Schenkels 4 hinweg erstreckt.Between the thigh 4th and the rigid part of the board 1 is the free space 7th , which is L-shaped and extends over the end face 14th of the thigh 4th extends away.

Nahe dem freien Ende des Schenkels 4 ist das Bauteil 8 angeordnet, das den Schenkel 4 mit dem starren Teil der Platine 1 verbindet. Das Bauteil 8 ist über die Leiterbahnen 9, 10 an die Auswerteeinheit 11 angebunden. Die Leiterbahn 9 verläuft vom Bauteil 8 aus durch den Schenkel 4 und über den starren Teil der Platine 1 zur Auswerteeinheit 11, während die Leiterbahn 10 vom Bauteil 8 aus durch den starren Teil der Platine 1 zur Auswerteeinheit 11 geführt ist, die entsprechend den vorigen Ausführungsformen mit dem starren Teil der Platine 1 verbunden ist.Near the free end of the leg 4th is the component 8th arranged that the thigh 4th with the rigid part of the board 1 connects. The component 8th is about the conductor tracks 9 , 10 to the evaluation unit 11 tied up. The conductor track 9 runs from the component 8th out through the thigh 4th and over the rigid part of the board 1 to the evaluation unit 11 while the conductor track 10 from the component 8th out through the rigid part of the board 1 to the evaluation unit 11 is performed, according to the previous embodiments with the rigid part of the board 1 connected is.

Der Freiraum 7 stellt sicher, dass sich der Schenkel 4 definiert bewegen kann, wenn auf die Platine 1 bzw. den geschwächten Platinenteil 2 Schwingungen und/oder Stöße ausgeübt werden.The free space 7th makes sure that the thigh 4th can move defined when on the board 1 or the weakened part of the board 2 Vibrations and / or shocks are exerted.

Wie bei den vorigen Ausführungsformen kann sich der geschwächte Platinenteil 2 in Form des Schenkels 4 in allen drei Dimensionen x, y und z bewegen, so dass er Schwingungen oder andere mechanische Einwirkungen auf die Platine 1 in jeder Dimension erfassen kann.As in the previous embodiments, the weakened circuit board part 2 in the shape of the thigh 4th in all three dimensions x , y and z move so that there are vibrations or other mechanical effects on the board 1 can grasp in every dimension.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Bauteile 8 vorgesehen sind, welche den geschwächten Platinenteil 2 mit dem starren Teil der Platine 1 verbinden. Der geschwächte Platinenteil 2 hat einen vom starren Platinenteil 1 abstehenden schmalen Steg 15, der über seine Länge gerade verläuft und am freien Ende in einen bogenförmigen Quersteg 16 übergeht. Der Steg 15 schließt vorteilhaft in halber Länge an den gekrümmten Quersteg 16 an, der sich beispielsweise über einen Winkelbereich von etwa 90° erstrecken kann. 4th shows an embodiment in which two components 8th are provided which the weakened circuit board part 2 with the rigid part of the board 1 associate. The weakened part of the board 2 has one of the rigid board part 1 protruding narrow web 15th , which runs straight along its length and at the free end into an arched crossbar 16 transforms. The bridge 15th advantageously closes at half the length of the curved crosspiece 16 which can extend, for example, over an angular range of approximately 90 °.

Die beiden Bauteile 8 verbinden die freien Enden des Quersteges 16 mit dem starren Platinenteil.The two components 8th connect the free ends of the crosspiece 16 with the rigid board part.

Zwischen dem Steg 15 und dem Quersteg 16 befinden sich die Freiräume 6, 7, die es dem Platinenteil 2 ermöglichen, Bewegungen in allen drei Dimensionen x, y, z auszuführen, wenn auf die Platine 1 beispielsweise Schwingungen oder andere mechanische Einwirkungen wirken.Between the jetty 15th and the crosspiece 16 are the free spaces 6th , 7th who have favourited the board part 2 enable movements in all three dimensions x , y , z execute when on the board 1 for example, vibrations or other mechanical influences act.

Die beiden Bauteile 8 sind jeweils durch die Leiterbahnen 9, 10 mit der Auswerteeinheit 11 verbunden. Die Leiterbahnen 9 verlaufen von den Bauteilen 8 aus zunächst durch den Quersteg 16 und anschließend durch den Steg 15. Von hier aus verlaufen die Leiterbahnen 9 durch den starren Teil der Platine 1 zur Auswerteeinheit 11. Die beiden anderen Leiterbahnen 10 der Bauteile 8 verlaufen ausschließlich durch den starren Teil der Platine 1 zur Auswerteeinheit 11.The two components 8th are each through the conductor tracks 9 , 10 with the evaluation unit 11 tied together. The conductor tracks 9 run from the components 8th from first through the crosspiece 16 and then through the bridge 15th . The conductor tracks run from here 9 through the rigid part of the board 1 to the evaluation unit 11 . The other two conductor tracks 10 of the components 8th run exclusively through the rigid part of the board 1 to the evaluation unit 11 .

Entsprechend den vorigen Ausführungsbeispielen befindet sich der geschwächte Platinenteil 2 am Außenrand der Platine 1. Dabei bildet der äu-ßere Rand 3 des Platinenteiles 2 eine stetige Fortsetzung der angrenzenden Außenränder der Platine 1, wie dies auch bei den vorigen Ausführungsformen der Fall ist.The weakened plate part is located in accordance with the previous exemplary embodiments 2 on the outer edge of the board 1 . The outer edge forms 3 of the board part 2 a steady continuation of the adjacent outer edges of the board 1 as is the case with the previous embodiments.

Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsformen liegen die Bauteile 8 am Rand der Platine 1.In contrast to the previous embodiments, the components are located 8th at the edge of the board 1 .

5 zeigt eine Ausführungsform, bei der sich die beiden Bauteile 8 innerhalb der Platine 1 befinden. Der Platinenteil 2, der entsprechend den vorherigen Ausführungsformen eine schwingende Struktur bildet, ist gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform. Der Platinenteil 2 hat den Steg 15 und den Quersteg 16, an dessen Enden die Bauteile 8 vorgesehen sind. Sie verbinden den Quersteg 16 und damit den Platinenteil 2 mit dem starren Teil der Platine 1. 5 shows an embodiment in which the two components 8th inside the board 1 are located. The board part 2 , which forms a vibrating structure according to the previous embodiments, is designed the same as in the previous embodiment. The board part 2 has the jetty 15th and the crosspiece 16 , at the ends of which the components 8th are provided. They connect the crosspiece 16 and with it the board part 2 with the rigid part of the board 1 .

Der Steg 15 und der Quersteg 16 sind von den Freiräumen 6, 7 umgeben, so dass der Platinenteil 2 sich ungehindert bewegen kann, wenn auf die Platine 1 Schwingungen, Schläge und dergleichen wirken. Die Freiräume 6, 7 befinden sich innerhalb der Platine 1 und haben keine Verbindung mit einem Außenrand der Platine.The bridge 15th and the crosspiece 16 are from the free spaces 6th , 7th surrounded so that the board part 2 Can move freely when on the board 1 Vibrations, blows and the like act. The free spaces 6th , 7th are located inside the circuit board 1 and have no connection with an outer edge of the board.

Die beiden Bauteile 8 sind über die Leiterbahnen 9, 10 mit der Auswerteeinheit 11 leitungsverbunden.The two components 8th are about the conductor tracks 9 , 10 with the evaluation unit 11 wired.

Der Platinenteil 2 kann sich in allen drei Dimensionen x, y, z bewegen, so dass er Schwingungen oder andere mechanische Einwirkungen auf die Platine 1 in jeder Dimension erfassen kann.The board part 2 can be in all three dimensions x , y , z move so that there are vibrations or other mechanical effects on the board 1 can grasp in every dimension.

Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist der Platinenteil 2 als schwingende Struktur kreisförmig ausgebildet. Der Platinenteil 2 befindet sich in einer kreisförmigen Öffnung 17 in der Platine 1. Der Durchmesser der Öffnung 17 ist größer als der Außendurchmesser des Platinenteiles 2, wodurch der Freiraum 6 gebildet wird, der den Platinenteil 2 umgibt und so ausgebildet ist, dass sich der Platinenteil 2 ungehindert entsprechend seiner Freiheitsgrade bewegen kann.In the embodiment according to 6th is the board part 2 designed as a vibrating structure circular. The board part 2 is located in a circular opening 17th in the board 1 . The diameter of the opening 17th is larger than the outer diameter of the board part 2 whereby the free space 6th is formed, which is the circuit board part 2 surrounds and is designed so that the circuit board part 2 can move freely according to its degrees of freedom.

Die Verbindung des Platinenteiles 2 zum starren Bereich der Platine 1 erfolgt durch ein schmales Verbindungsstück 18, das sich durch den Freiraum 6 erstreckt.The connection of the board part 2 to the rigid area of the board 1 takes place through a narrow connector 18th that runs through the open space 6th extends.

Der Platinenteil 2 ist durch das Bauteil 8 mit dem starren Bereich der Platine 1 verbunden. Je nach Anwendungsfall und/oder Größe des Platinenteiles 2 können weitere Bauteile 8 vorgesehen sein, die den Platinenteil 2 mit dem starren Teil der Platine 1 verbinden.The board part 2 is through the component 8th with the rigid area of the board 1 tied together. Depending on the application and / or size of the circuit board part 2 can add more components 8th be provided that the board part 2 with the rigid part of the board 1 associate.

Die Auswerteeinheit 11 befindet sich auf dem Platinenteil 2 und ist durch die Leiterbahnen 9, 10 mit dem Bauteil 8 leitungsverbunden. Die Leiterbahn 9 verläuft über das Verbindungsstück 18 zum Bauteil 8, während die Leiterbahn 10 nur im Platinenteil 2 vorgesehen ist.The evaluation unit 11 is located on the circuit board 2 and is through the conductor tracks 9 , 10 with the component 8th wired. The conductor track 9 runs over the connector 18th to the component 8th while the conductor track 10 only in the board part 2 is provided.

An die Auswerteeinheit 11 schließen außerdem zwei Signalleitungen 19, 20 an, die durch das Verbindungsstück 18 verlaufen und an einen Signalausgang 21 angeschlossen sind, der sich auf dem starren Teil der Platine 1 befindet. An den Signalausgang 21 können entsprechende Geräte angeschlossen werden, um die von der Auswerteeinheit 11 gelieferten Signale aufzunehmen und/oder anzuzeigen.To the evaluation unit 11 also close two signal lines 19th , 20th at that through the connector 18th run and to a signal output 21 are connected, which is on the rigid part of the board 1 is located. To the signal output 21 appropriate devices can be connected to the evaluation unit 11 to record and / or display delivered signals.

Der kreisförmige Platinenteil 2 erlaubt wiederum Bewegungen in allen vorhandenen Freiheitsgraden.The circular board part 2 in turn allows movements in all available degrees of freedom.

Beim Ausführungsbeispiel nach den 7 und 8 wird ein druckempfindliches Bauteil 8 eingesetzt. Es hat Scheibenform und ist innerhalb des Freiraumes 7 angeordnet. Er wird zum Rand 3 der Platine 1 hin durch den Schenkel 4 begrenzt, wie dies anhand von 3 erläutert worden ist.In the embodiment according to the 7th and 8th becomes a pressure-sensitive component 8th used. It has the shape of a disk and is within the free space 7th arranged. He becomes the edge 3 the board 1 through the thigh 4th limited as this is based on 3 has been explained.

Das Bauteil 8 erstreckt sich senkrecht zur Platine 1 und steht über beide Seiten der Platine 1 vor.The component 8th extends perpendicular to the board 1 and stands over both sides of the board 1 before.

Die Ausführungsform gemäß 7 und 8 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 3. Im Unterschied zu dieser Ausführungsform reagiert das Bauteil 8 auf Druck. Hierzu ist das Bauteil 8 an einem Rand 22 des starren Bereiches der Platine 1 befestigt. Der Rand 22 erstreckt sich parallel zum Schenkel 4 und begrenzt mit diesem den Freiraum 7.The embodiment according to 7th and 8th corresponds essentially to the embodiment according to 3 . In contrast to this embodiment, the component reacts 8th on pressure. The component is for this purpose 8th on one edge 22nd of the rigid area of the board 1 attached. The edge 22nd extends parallel to the thigh 4th and with this limits the free space 7th .

Das Bauteil 8 liegt außerdem an einem verbreiterten Endbereich 23 des Schenkels 3 an (7). Der verbreiterte Endbereich 23 liegt in der Ebene des Schenkels 4, so dass seine Dicke im Endbereich nicht zunimmt (8). Wenn der Schenkel 4 infolge von entsprechenden Belastungen der Platine 1 quer zu seiner Längsrichtung sich bewegt, drückt er auf das Bauteil 8, das dann entsprechende Signale über die Leiterbahnen 9, 10 an die Auswerteeinheit 11 auf der Platine 1 schickt. Der Verlauf der Leiterbahnen 9, 10 auf dem Schenkel 4 und der Platine 1 entspricht der Ausbildung entsprechend 3.The component 8th is also due to a widened end area 23 of the thigh 3 at ( 7th ). The widened end area 23 lies in the plane of the leg 4th so that its thickness does not increase in the end area ( 8th ). When the thigh 4th as a result of corresponding loads on the board 1 moves transversely to its longitudinal direction, it presses on the component 8th , which then sends corresponding signals over the conductor tracks 9 , 10 to the evaluation unit 11 on the board 1 sends. The course of the conductor tracks 9 , 10 on the thigh 4th and the board 1 corresponds to the training 3 .

Das Bauteil 8 lässt sich in geeigneter Weise am schmalen Rand 22 der Platine 1 befestigen. Der verbreiterte Endbereich 23 des Schenkels 4 liegt an der Stirnseite eines im Durchmesser verkleinerten Bereiches des Bauteiles 8 an.The component 8th can be conveniently located on the narrow edge 22nd the board 1 attach. The widened end area 23 of the thigh 4th lies on the end face of an area of the component with a reduced diameter 8th at.

Der Schenkel 4 als schwingungsempfindliches Bauteil belastet bei entsprechender Beanspruchung der Platine 1 das Bauteil 8 auf Druck.The thigh 4th As a vibration-sensitive component, it is subject to stress when the circuit board is subjected to a corresponding load 1 the component 8th on pressure.

Die Ausführungsform nach 9 ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß 3. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass das Bauteil 8, welches den Schenkel 4 mit dem starren Bereich der Platine 1 verbindet, auf Scherung reagiert. Ein solches piezoelektrisches Sensorelement wird dann eingesetzt, wenn die auf die Platine 1 wirkenden Belastungen so auftreten, dass auf das Bauteil 8 Scherkräfte wirken.The embodiment according to 9 is designed essentially the same as the embodiment according to FIG 3 . The only difference is that the component 8th which is the thigh 4th with the rigid area of the board 1 connects, responds to shear. Such a piezoelectric sensor element is used when the on the board 1 acting loads occur in such a way that on the component 8th Shear forces act.

10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, dessen Bauteil 8 auf Biegung reagiert. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen ist das Bauteil 8 ein frei schwingender Sensor. In diesem Falle bildet das Bauteil 8 das Schwingungselement, das nicht durch einen Teil der Platine 1 selbst gebildet wird. 10 shows an embodiment, its component 8th responds to bending. In contrast to the previous exemplary embodiments, the component is 8th a freely oscillating sensor. In this case the component forms 8th the vibrating element that is not through part of the board 1 itself is formed.

Das Bauteil 8 ragt in einen Freiraum 6, der in der Platine 1 vorgesehen und zu deren Rand 3 hin offen ist. Die Breite des Freiraumes 6 ist größer als die Breite des Bauteiles 8, das somit bei entsprechenden Belastungen der Platine 1 ungehindert seine Bewegungen ausführen kann.The component 8th protrudes into a free space 6th that is in the board 1 provided and to their edge 3 is open. The width of the free space 6th is larger than the width of the component 8th , that is, with corresponding loads on the board 1 can move freely.

Das Bauteil 8 ist in geeigneter Weise auf der Platine 1 befestigt und über die Leiterbahnen 9, 10 mit der auf der Platine 1 vorgesehenen Auswerteeinheit 11 leitungsverbunden.The component 8th is in a suitable manner on the board 1 attached and over the conductor tracks 9 , 10 with the one on the board 1 provided evaluation unit 11 wired.

Das Bauteil 8 als freischwingender Sensor kann quer zur Zeichenebene Bewegungen ausführen, wenn entsprechende Belastungen auf die Platine 1 wirken.The component 8th As a free-swinging sensor, it can move transversely to the plane of the drawing if there is a corresponding load on the circuit board 1 works.

Je nach Gestaltung der Platine 1 kann auf das Bauteil 8 die Kraft unterschiedlich einwirken. Es wird daher so ausgewählt, dass es diese unterschiedlichen Krafteinwirkungen aufnehmen kann, um die physikalische Größe, zum Beispiel die elektrische Spannung oder der elektrische Strom, zu erzeugen. Das Bauteil 8 kann, wie anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben, auf Scherung, auf Druck, auf Dehnung oder auch auf Biegung beansprucht werden.Depending on the design of the board 1 can on the component 8th the force act differently. It is therefore selected in such a way that it can absorb these different forces in order to generate the physical quantity, for example the electrical voltage or the electrical current. The component 8th can, as described with reference to the exemplary embodiments, be subjected to shear, pressure, elongation or bending.

11 zeigt den grundlegenden messtechnischen Aufbau bei Einsatz der beschriebenen Überwachungseinrichtung. Die Signalflusskette hat das schwingfähige System in Form des Platinenteiles 2 bzw. des Bauteiles 8 (10). Die Schwingungen werden durch den Sensor 8 erfasst, der, wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, durch unterschiedliche Bauteile gebildet werden kann. Die Sensorsignale werden der Auswerteeinheit 11 zugeführt, welche die Sensorsignale auswertet. Diese Signale können einer Einrichtung 24 zugeführt werden, die beispielsweise ein Elektromotor, eine Maschine, eine Regelelektronik, ein PC-System und dergleichen sein kann. 11 shows the basic metrological setup when using the monitoring device described. The signal flow chain has the oscillatory system in the form of the circuit board part 2 or the component 8th ( 10 ). The vibrations are caused by the sensor 8th detected, which, as the described embodiments show, can be formed by different components. The sensor signals are sent to the evaluation unit 11 supplied, which evaluates the sensor signals. These signals can be a facility 24 are supplied, which can be, for example, an electric motor, a machine, control electronics, a PC system and the like.

Die eingesetzte Auswerte-Logik (Schaltung) hängt grundsätzlich vom physikalischen Wirkprinzip des Bauteiles 8 ab. 12 zeigt ein Schaltungsbeispiel einer Messschaltung mit einem als piezoelektrisches Element ausgebildeten Bauteil 8. Dargestellt ist ein Spannungsverstärker, der zur Erfassung des vom Bauteil 8 abgegebenen Signales dient und es für die nachgeschaltete Auswerteeinheit 11 aufbereitet. Das Bauteil 8 hat die Quellenspannung Uq und wird durch den Widerstand Rq und die Kapazität Cq abgebildet. Die Signale des Bauteiles 8, in diesem Falle die Spannungssignale, werden einem Spannungsverstärker 26 zugeführt. Am Eingang des Spannungsverstärkers 26 liegt die Eingangsspannung Ue an. Die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 26 ist mit Ua bezeichnet.The evaluation logic (circuit) used basically depends on the physical operating principle of the component 8th away. 12th shows a circuit example of a measuring circuit with a component designed as a piezoelectric element 8th . Shown is a voltage amplifier that is used to detect the from the component 8th The output signal is used and it is used for the downstream evaluation unit 11 processed. The component 8th has the source voltage Uq and is represented by the resistance Rq and the capacitance Cq. The signals of the component 8th , in this case the voltage signals, are fed to a voltage amplifier 26th fed. At the input of the voltage amplifier 26th the input voltage Ue is present. The output voltage of the voltage amplifier 26th is designated with Ua.

Der Widerstand Re und die Kapazität Ce sind die Bauteile im Ersatzschaltbild der Signalstrecke.The resistance Re and the capacitance Ce are the components in the equivalent circuit diagram of the signal path.

Die Ausgangsspannung Ua des Spannungsverstärkers 26 wird der Auswerteeinheit 11 zugeführt.The output voltage Ua of the voltage amplifier 26th becomes the evaluation unit 11 fed.

13 zeigt die weitere Verarbeitung des Spannungssignales Ua, das mit Hilfe der Messschaltung gemäß 12 erzeugt worden ist. Dieses Spannungssignal Ua (Ausgangsspannung der vorgeschalteten Messschaltung gemäß 12) wird beispielhaft einem Analog-Digital-Wandler 27 oder einem Mikrocontroller der Auswerteeinheit 11 zugeführt. 13th shows the further processing of the voltage signal Ua, which is determined with the aid of the measuring circuit according to 12th has been generated. This voltage signal Ua (output voltage of the upstream measuring circuit according to 12th ) is exemplified by an analog-to-digital converter 27 or a microcontroller of the evaluation unit 11 fed.

Eine Schaltung entsprechend den 12 und 13 wird dann eingesetzt, wenn das Bauteil 8 eine Spannung z.B. aufgrund des piezoelektrischen Effektes bei Beanspruchung erzeugt. Dann kann die Auswertung mittels der Auswerteeinheit 11 und die Spannungsmessung über den Analog-Digital-Wandler 27 oder über einen Mikrocontroller der Auswerteeinheit 11 erfolgen.A circuit according to the 12th and 13th is used when the component 8th a voltage generated, for example, due to the piezoelectric effect when stressed. The evaluation can then be carried out by means of the evaluation unit 11 and the voltage measurement via the analog-digital converter 27 or via a microcontroller of the evaluation unit 11 take place.

Wird ein Bauteil 8 eingesetzt, das bei einer Stoß/Schwingungsbeanspruchung des Platinenteiles 2 eine Spannung erzeugt, wird diese üblicherweise über eine hochimpedante Einheit, zum Beispiel mit einem Operationsverstärker, verarbeitet. Die Auswerteeinheit 11 ist mit dem Mikrocontroller 27 versehen, an dem eingangsseitig ein solcher Operationsverstärker 26 vorhanden ist.Becomes a component 8th used, which occurs in the event of a shock / vibration load on the circuit board part 2 generates a voltage, this is usually processed via a high-impedance unit, for example with an operational amplifier. The evaluation unit 11 is with the microcontroller 27 provided on the input side such an operational amplifier 26th is available.

Durch die Erfassung der Bewegung in x-, y- und z-Richtung werden die translatorischen Bewegungen des Platinenteiles 2 in eine rotatorische Bewegung umgewandelt.By detecting the movement in the x, y and z directions, the translational movements of the board part are determined 2 converted into a rotary motion.

Die 14 bis 16 zeigen beispielhaft Schwingungsdiagramme in x-, in y- und in z-Richtung. Zur Erzeugung der Schwingungen wurde auf die Platine 1 ein leichter Stoß in der jeweiligen Richtung ausgeübt.the 14th until 16 show exemplary vibration diagrams in the x, y and z directions. To generate the vibrations was on the board 1 a slight push in each direction.

14 zeigt das Schwingungsdiagramm in dem Falle, dass auf die Platine 1 in x-Richtung ein leichter Stoß ausgeübt worden ist. 14th shows the vibration diagram in the case that on the board 1 a slight shock has been exerted in the x-direction.

Beim Schwingungsdiagramm gemäß 15 ist ein leichter Stoß auf die Platine 1 in y-Richtung ausgeübt worden.With the vibration diagram according to 15th is a slight bump on the board 1 has been exercised in the y-direction.

16 zeigt das Schwingungsdiagramm bei einem Stoß in z-Richtung auf die Platine 1. 16 shows the oscillation diagram for an impact in the z-direction on the board 1 .

Erkennbar ist, dass je nach Stoßrichtung die Schwingungen der Platine 1 unterschiedlich sind. Die Schwingungen/Stöße werden über den Platinenteil 2 auf das Bauteil 8 übertragen, das je nach Typ die entsprechende physikatische Größe, wie die elektrische Spannung, den Widerstand oder beispielsweise die Widerstandsänderung, erzeugt und der Auswerteeinheit 11 zuführt.It can be seen that, depending on the direction of impact, the oscillations of the board 1 are different. The vibrations / shocks are over the board part 2 on the component 8th transmitted, which, depending on the type, generates the corresponding physical variable, such as the electrical voltage, the resistance or, for example, the change in resistance, and the evaluation unit 11 feeds.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den 1, 2, 4 und 5 ist der Platinenteil 2 so gestaltet, dass er bei Krafteinwirkung auf die Platine 1 in allen drei Richtungen x, y, z in Schwingungen geraten kann, die vom Bauteil 8 aufgenommen werden.In the embodiments according to 1 , 2 , 4th and 5 is the board part 2 designed so that when force is applied to the board 1 in all three directions x , y , z can start vibrating from the component 8th be included.

Die 7 bis 9 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Platinenteil 2 in nur einer Richtung beweglich ist.the 7th until 9 show embodiments in which the circuit board part 2 is movable in only one direction.

Die Ausführungsform gemäß 10 zeigt die Möglichkeit, das Bauteil 8 selbst als schwingungsfähigen Sensor einzusetzen.The embodiment according to 10 shows the possibility of the component 8th can even be used as a vibratory sensor.

Falls das Bauteil 8 eine Erfassung in eine bestimmte Ausrichtung nicht zulässt, besteht die Möglichkeit, mehrere Bauteile 8 an unterschiedlichen Platinenteilen 2 mit unterschiedlichen Ausrichtungen einzusetzen.If the component 8th does not allow detection in a certain orientation, there is the possibility of several components 8th on different board parts 2 to be used with different orientations.

Wie die beispielhaften Schwingungsdiagramme gemäß den 14 bis 16 zeigen, können die Schwingungsamplituden sowie die Frequenzen trotz fliegenden Aufbaus der Überwachungseinrichtung gut ausgewertet werden. Der Platinenteil bzw. die Freiräume 6, 7, 17 in der Platine 1 können an den jeweiligen Anwendungsfall so angepasst werden, dass die zu überwachenden Schwingungen bzw. Stöße zuverlässig vom Platinenteil 2 aufgenommen und an das Bauteil 8 übertragen werden.As the exemplary vibration diagrams according to FIGS 14th until 16 show, the vibration amplitudes as well as the frequencies can be evaluated well despite the flying structure of the monitoring device. The board part or the free spaces 6th , 7th , 17th in the board 1 can be adapted to the respective application in such a way that the vibrations or shocks to be monitored reliably from the circuit board part 2 recorded and attached to the component 8th be transmitted.

Die beschriebene Überwachungseinrichtung ist Bestandteil der Platine 1. Der bewegliche Platinenteil 2 oder das Bauteil 8 als Schwingungselement können einfach an der Platine 1 in der erforderlichen Gestaltung und/oder an der erforderlichen Stelle angebracht werden. Auf der Platine 1 lässt sich das Bauteil 8 problemlos befestigen. Die Leiterbahnen 9, 10 können an der Platine 1 in bekannter Weise vorgesehen werden. Die Platine 1 hat nur eine verhältnismäßig geringe Stärke, die beispielsweise zwischen etwa 1 mm und etwa 4 mm liegen kann. Dadurch ist gewährleistet, dass der durch die Freiräume 6, 7, 17 erzeugte Platinenteil 2 ausreichend gelenkig über einen Biegebereich 12 mit dem starren Platinenteil verbunden ist und beim Auftreten von Schwingungen bzw. Stößen entsprechende Bewegungen ausführen kann, die vom Bauteil 8 erfasst werden.The monitoring device described is part of the circuit board 1 . The moving board part 2 or the component 8th as a vibration element can simply be attached to the board 1 in the required design and / or at the required location. On the board 1 the component 8th attach easily. The conductor tracks 9 , 10 can on the board 1 be provided in a known manner. The board 1 has only a relatively small thickness, which can be between about 1 mm and about 4 mm, for example. This ensures that the free spaces 6th , 7th , 17th produced board part 2 sufficiently articulated over a bending area 12th is connected to the rigid board part and when vibrations or shocks occur, can execute corresponding movements that are released by the component 8th are recorded.

Claims

Monitoring device of a device, in particular an electric motor, with at least one circuit board that carries electrical / electronic components, and with at least one sensor that detects vibrations and / or shocks acting on the circuit board, characterized in that the sensor (8) on the circuit board (1) is arranged and generates a physical variable corresponding to the vibrations and / or impacts occurring, which can be fed to at least one evaluation unit (11).

Monitoring device according to Claim 1 , characterized in that the sensor (8) is a piezoelectric component.

Monitoring device according to Claim 1 , characterized in that the sensor (8) is a piezoresistive resistor.

Monitoring device according to Claim 1 , characterized in that the sensor is a (strain) measuring strip, an inductive sensor, a magnetic sensor, a magnetoelastic sensor and the like.

Monitoring device according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the sensor (8) is connected to at least one vibration / shock-sensitive circuit board part (2).

Monitoring device according to Claim 5 , characterized in that the vibration / shock-sensitive board part (2) is formed by a local weakening of the board (1).

Monitoring device according to Claim 5 or 6th , characterized in that the vibration / shock-sensitive board part (2) is separated from the rest of the board part by free spaces (6, 7) in such a way that the vibration / shock-sensitive board part (2) is connected to the rest of the board part via a bending area (12) .

Monitoring device according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the sensor (8) connects the vibration / shock-sensitive board part (2) with the rest of the board part.

Monitoring device according to one of the Claims 5 until 8th , characterized in that the vibration / shock-sensitive plate part (2) can be moved in up to three dimensions.

Monitoring device according to one of the Claims 5 until 9 , characterized in that the vibration / shock-sensitive plate part (2) forms a movable mass.

Monitoring device according to one of the Claims 5 until 10 , characterized in that the mass of the vibration / shock-sensitive board part (2) is increased.

Monitoring device according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the evaluation unit (11) sits on the board (1).

Monitoring device according to one of the Claims 1 until 12th , characterized in that the vibration / shock-sensitive board part (2) is provided on the edge of the board (1).

Monitoring device according to one of the Claims 1 until 12th , characterized in that the vibration / shock-sensitive board part (2) is provided within the board (1).

Monitoring device according to Claim 1 , characterized in that the sensor (8) itself forms a vibration / shock-sensitive part.

Method for detecting vibrations and / or shocks acting on devices, in which the vibrations / shocks acting on at least one circuit board in the device are detected by at least one sensor, characterized in that the sensor (2, 18) is attached to the circuit board (1 ) is attached so that it converts the vibrations / shocks into a physical variable, which it forwards to an evaluation unit (11).