DE102022206785A1 - Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Bestückung einer Leiterplatte mit dem Mikrooptikmodul - Google Patents

Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Bestückung einer Leiterplatte mit dem Mikrooptikmodul Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrooptikmodul (1) zur Auswertung optischer Stromsensoren und dessen Herstellung sowie ein Verfahren zur Bestückung von Leiterplatten, wobei das Mikrooptikmodul (1) wenigstens ein Gehäuse (2) aufweist, welches wenigstens eine vordefinierte Halterung (3) für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil (4) umfasst. Das wenigstens eine Gehäuse (2) mit der wenigstens einen vordefinierten Halterung (3) ist durch 3D Druck hergestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren und dessen Herstellung sowie ein Verfahren zur Bestückung von Leiterplatten, wobei das Mikrooptikmodul wenigstens ein Gehäuse aufweist, welches wenigstens eine vordefinierte Halterung für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil umfasst.
  • Die Fertigung von elektronischen Baugruppen und Modulen ist einfach und kostengünstig in hoher Stückzahl und guter Qualität von Hand, halb- und vollautomatisch möglich. Dabei kann eine Bestückung von Leiterplatten, insbesondere PCB Leiterplatten, mit elektrischen Komponenten wie Widerständen, Kondensatoren und sonstigen elektronischen Bauelementen erfolgen. Fotodioden, welche Licht in einen elektrischen Strom umwandeln und in Standardgehäusen untergebracht sind, stellen für moderne Leiterplattenbestückungsautomaten ebenfalls kein Problem dar. Mit Fotodioden können jedoch nur einfache binäre oder analoge Intensitätsmessungen durchgeführt werden.
  • Komplexere optische Aufbauten, welche z. B. Strahlteilung, polarimetrische Filterung, Interferenzfilter, Lichtwellenleitereinkopplung umfassen, sind nicht direkt auf einer Leiterplatte durch Bestückungsautomaten oder per Hand in guter Qualität herstellbar. Diese werden getrennt von der Leiterplatte in einem separaten, hochgenauen optischen Aufbau realisiert. Für optische Komponenten ist eine äußerst exakte Halterung bzw. Fixierung, unter Umständen temperaturkompensiert, notwendig. Dies führt zu hohen Material- und Produktionskosten, woraus hohe Produktkosten entstehen. Bei kostengünstigen Produkten wird deshalb auf den Einsatz von optischen Aufbauten, wenn möglich verzichtet.
  • Sind optische Sensoren notwendig, so werden nur solche verwendet, welche die zu detektierende Eigenschaft auf eine Intensitätsmessung reduzieren. Dies gilt ebenfalls für optische Stromsensoren. Dadurch ist der Funktionsumfang der Baugruppen und/oder Module eingeschränkt.
  • Messgeräte, welche intern optische Elemente verwenden, sind entweder nach dem Prinzip der Freistrahloptik oder der Faseroptik aufgebaut. Wird die Methode der Freistrahloptik verwendet, so ist jeder optische Aufbau realisierbar, der eine für das Produkt festgelegte Größe nicht überschreitet. Für diese Aufbauten werden im Vergleich zur Mikroelektronik große und schwere optische Komponente verbaut, deren Materialwert sehr hoch ist. Die Produktion von Aufbauten in Freistrahloptik erfolgt in staubreduzierten Reinräumen. Sie erfordert sehr preisintensive feinmechanische, optomechanische Halterungen, die auf Mikrometer genau, von fachlich versiertem Personal, in langwierigen Produktionsprozessen justiert werden.
  • Eine zweite Möglichkeit, die Verwendung von Faseroptiken, ist eine Weiterentwicklung der Freistrahloptik. Dabei ist das Handling der sehr empfindlichen optischen Faser zeitraubend und erfordert ebenfalls gut geschultes Personal. Nicht jedes optische Bauteil ist zudem auch als Faseroptikbauteil umsetzbar oder bei Zulieferern in reproduzierbarer Qualität erhältlich. Die Faser und die vorhandenen optischen Komponenten sind sehr temperatur- und stoßempfindlich, da der Lichtstrahl in einem optischen Medium verläuft, das bei Druck- und Temperaturänderungen seine optischen Eigenschaften ändert. Läuft der Lichtstrahl über lange Entfernungen in einem Lichtwellenleiter, so werden diese Effekte immer ausgeprägter, was zu einer hohen Fehleranfälligkeit führt.
  • Beide Methoden, optische Aufbauten zu realisieren, sind nicht kompatibel mit einer Bestückung auf elektronischen Leiterplatten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrooptikmodul, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, ein einfaches, kostengünstiges, stabiles Mikrooptikmodul anzugeben, eine einfache Möglichkeit der Herstellung des Mikrooptikmoduls anzugeben sowie dessen Nutzung in Verbindung mit Leiterplatten anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Verfahren zur Herstellung eines Mikrooptikmoduls zur Auswertung optischer Stromsensoren, insbesondere eines zuvor beschriebenen Mikrooptikmoduls, gemäß Anspruch 11, und/oder einem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit einem zuvor beschriebenen Mikrooptikmodul gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mikrooptikmoduls zur Auswertung optischer Stromsensoren sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände des Hauptanspruchs mit Merkmalen von Unteransprüchen und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
  • Ein erfindungsgemäßes Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren umfasst wenigstens ein Gehäuse, welches wenigstens eine vordefinierte Halterung für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil umfasst. Das wenigstens eine Gehäuse, mit der wenigstens einen vordefinierten Halterung, ist erfindungsgemäß durch 3D Druck hergestellt.
  • Der 3D Druck ermöglicht, einfach und kostengünstig, ein stabiles Gehäuse mit wenigstens einer vordefinierten Halterung bzw. mit vordefinierten Halterungen für optische und/oder elektrooptische Bauteile, für ein Mikrooptikmodul zur Auswertung optischer Stromsensoren, bereitzustellen. Durch den 3D Druck sind Halterungen im Gehäuse für Bauteile mit hoher Präzision und geringen Abweichung, einfach und kostengünstig herstellbar, welche den hohen Ansprüchen der Justage optischer und/oder elektrooptischer Bauteile entsprechen. Eine aufwendige Nachjustierung und Einstellung per Hand, durch hochqualifiziertes, teures Personal, kann entfallen.
  • Das wenigstens eine Gehäuse kann aus einem Metall sein und/oder Metall umfassen, insbesondere Aluminium, Stahl, Kupfer, Bronze und/oder Wolframkarbid. Diese Materialien sind temperaturbeständig, mit wenig Volumenänderungen bei Temperaturänderungen, mechanisch und langzeitstabil, kostengünstig und lassen sich einfach per 3D Druck verarbeiten.
  • Das wenigstens eine Gehäuse kann wenigstens eine Vorrichtung zur Befestigung auf Leiterplatten umfassen, insbesondere zur manuellen und/oder automatischen Bestückung von Leiterplatten. Dadurch ist eine einfache, kostengünstige Bestückung von Leiterplatten mit dem Mikrooptikmodul, insbesondere per Hand, halbautomatisch und/oder vollautomatisch möglich.
  • Das Gehäuse kann ausgebildet sein als SMD oder Durchlochbauteil zur manuellen und/oder automatischen Bestückung von Leiterplatten. Damit kann eine einfache, kostengünstige Herstellung von Leiterplatten mit dem Mikrooptikmodul bestückt erfolgen, ohne die Notwendigkeit einer Nachjustierung optischer und/oder elektrooptischer Bauteile auf der Leiterplatte, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
  • Das Gehäuse kann eine Mikrooptik mit wenigstens einem optischen und/oder elektrooptischen Bauteil umfassen. Die Mikrooptik in dem Gehäuse kann einfach und kostengünstig gefertigt werden, ohne aufwendige Nachjustierung einzelner optischer und/oder elektrooptischer Bauteile, da die Halterungen ohne große Produktionsabweichungen bzw. Fehler in 3D Druck herstellbar sind. Damit sind die Mikrooptikmodule einfach und kostengünstig herstellbar, welche leicht weiterverarbeitet werden können, z. B. bei der Bestückung von Leiterplatten.
  • Das Gehäuse kann wenigstens einen optischen Filter, wenigstens eine optische Linse, wenigstens eine Strahlteilerplatte und/oder wenigstens einen Polaristationsstrahlteiler als optisches Bauteil umfassen. Das Gehäuse kann wenigstens einen Lichtemitter, insbesondere eine LED, und/oder wenigstens einen elektrooptischen Sensor, insbesondere eine Photodiode, als elektrooptisches Bauteil umfassen. Mit derartigen Bauteilen sind Mikrooptiken einfach und kostengünstig herstellbar, mit einem großen Funktionsumfang, insbesondere für die optische Strommessung.
  • Das Gehäuse kann wenigstens eine Halterung für einen Lichtwellenleiter umfassen. Damit sind optische Signale, insbesondere bei einer Strommessung, in das Mikrooptikmodul einfach und zuverlässig ein- und/oder auskoppelbar.
  • Das Gehäuse kann Abmessungen, insbesondere in Höhe, Länge und Breite, im Millimeterbereich bis hin zu wenigen Zentimetern aufweisen, z. B. im Bereich von 1 bis 10 Millimetern und/oder im Bereich von 1 Millimeter bis 10 Zentimetern. Damit liegen die Dimensionen des Mikrooptikmoduls in Bereichen, welche gut auf Leiterplatten passen.
  • Das Mikrooptikmodul kann ein Gewicht im Grammbereich aufweien, insbesondere im Bereich von 1 bis 100 Gramm. Damit sind keine großen Schwingungen und Bewegungen des Mikrooptikmoduls insbesondere auf einer Leiterplatte möglich, welche zu einer Beschädigung bis hin zur Zerstörung führen können. Geringe Massen entsprechen einem geringen Materialverbrauch, welcher mit geringen Kosten verbunden ist. Nachteile von optischen Aufbauten mit hoher Masse und großen Abmessungen, wie zuvor beschrieben, können derart vermieden werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Mikrooptikmoduls zur Auswertung optischer Stromsensoren, insbesondere eines zuvor beschriebenen Mikrooptikmoduls, mit wenigstens einem Gehäuse, welches wenigstens eine vordefinierte Halterung für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil umfasst, umfasst, dass das wenigstens eine Gehäuse mit der wenigstens einen vordefinierten Halterung durch 3D Druck hergestellt wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, welche wenigstens ein zuvor beschriebenes Mikrooptikmodul umfasst, umfasst, dass die Leiterplatte mit dem wenigstens einen Mikrooptikmodul, insbesondere ausgebildet als SMD oder Durchlochbauteil, per Hand und/oder mit wenigstens einem Bestückungsautomaten bestückt wird.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Mikrooptikmoduls zur Auswertung optischer Stromsensoren, insbesondere eines zuvor beschriebenen Mikrooptikmoduls, gemäß Anspruch 11, und die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte, welche wenigstens ein zuvor beschriebenes Mikrooptikmodul umfasst, gemäß Anspruch 12, sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Mikrooptikmoduls zur Auswertung optischer Stromsensoren gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Figuren dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigen die
    • 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Mikrooptikmodul 1 zur Auswertung optischer Stromsensoren, mit Halterungen 3 für optische und/oder elektrooptische Bauteile 4 in einem Gehäuse 2, hergestellt durch 3D Druck, und
    • 2 schematisch das Mikrooptikmodul 1 der 1, mit Abdeckung 10, Lichtwellenleiter 7 und Anschlüssen 9 elektrooptischer Bauteile 4, auf einer Leiterplatte 8 angeordnet.
  • In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Mikrooptikmodul 1 zur Auswertung optischer Stromsensoren in Aufsicht dargestellt. Das Mikrooptikmodul 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches durch 3D Druck insbesondere sehr präzise in seinen Abmessungen, mit geringen Produktionstoleranzen und zu geringen Kosten sowie mit geringem Aufwand, einfach herstellbar ist. Das Gehäuse 2 ist z. B. aus einem Metall und/oder umfasst ein Metall, insbesondere Aluminium, Stahl, Kupfer, Bronze und/oder Wolframkarbid, wodurch eine hohe mechanische Stabilität, insbesondere Langzeitstabilität, gegeben ist, mit stabiler Form auch bei Temperaturänderungen. In dem Gehäuse 2 sind Halterungen 3 für optische und/oder elektrooptische Bauteile 4 ausgebildet.
  • Die hohe mechanische und temperaturstabile Form des Gehäuses 2 ermöglicht eine präzise, insbesondere ausgerichtete Halterung bzw. Lagerung und/oder Anordnung der optischen und/oder elektrooptischen Bauteile 4 im Gehäuse 2. Eine Nachjustierung, welche zeitlich und personell aufwendige ist, entfällt. Optische Bauteile 4 sind z. B. optische Filter, optische Linsen, Strahlteilerplatten bzw. Strahlteiler und/oder Polaristationsstrahlteiler bzw. Polaristaionsfilter. Elektrooptische Bauteile 4 sind z. B. Lichtemitter, insbesondere LED's, und elektrooptische Sensoren, insbesondere Photodioden. Diese sind z. B. als Mikrooptiken ausgebildet, d. h. in kleinen Dimensionen, insbesondere im Bereich von Millimetern bis hin zu wenigen Zentimetern, und mit geringem Gewicht, insbesondere im Bereich von ein bis mehreren Gramm. Mit einem Gehäuse 2, welches ebenfalls in kleinen Dimensionen, d. h. Abmessungen ausgebildet ist, insbesondere in Höhe, Länge und Breite, z. B. im Millimeterbereich bis hin zu wenigen Zentimetern, insbesondere im Bereich von 1 bis 10 Millimetern und/oder im Bereich von 1 Millimeter bis 10 Zentimetern, und mit einem Gewicht z. B. im Grammbereich, insbesondere im Bereich von 1 bis 100 Gramm, sind kleine und leichte Mikrooptikmodule 1 möglich.
  • Mikrooptikmodule 1, mit Abmessungen z. B. im Millimeterbereich bis hin zu wenigen Zentimetern, insbesondere im Bereich von 1 bis 10 Millimetern und/oder im Bereich von 1 Millimeter bis 10 Zentimetern, und mit einem Gewicht z. B. im Grammbereich, insbesondere im Bereich von 1 bis 100 Gramm, sind auf Leiterplatten 8 installierbar bzw. anordenbar. Durch das geringe Gewicht werden Leiterplatten 8 bei Vibrationen durch die Mikrooptikmodule 1 nur gering beeinträchtigt, und eine Beschädigung bis hin zur Zerstörung der bestückten Leiterplatten 8 kann vermieden werden. Eine Bestückung bzw. Anordnung von Mikrooptikmodulen 1 auf einer Leiterplatte 8 erfolgt z. B. per Hand oder durch einen Bestückungsautomaten. Dazu sind die Mikrooptikmodule 1 z. B. als SMD (Surface Mounted Device) und/oder als Durchlochbauteil ausgebildet, d. h. z. B. mit einer Vorrichtung 5 zur Befestigung der Mikrooptikmodule 1 an einer Leiterplatte 8. Die Vorrichtung 5 umfasst z. B. Lötstellen und/oder Bohrungen bzw. durchgehende Löcher, über welche die Mikrooptikmodule 1 auf der Leiterplatte 8 anordenbar bzw. positionierbar und/oder befestigbar sind, z. B. durch Löten, Nieten, Bolzen und/oder Schrauben.
  • In 2 ist das Mikrooptikmodul 1 der 1 schematisch, mit einer Abdeckung 10, einem Lichtwellenleiter 7 und Anschlüssen 9 elektrooptischer Bauteile 4 dargestellt. Das Mikrooptikmodul 1 ist in dem Ausführungsbeispiel der 2 auf einer Leiterplatte 8 angeordnet. Ein zu verarbeitendes optisches Signal, insbesondere zur Strommessung, wird z. B. über einen Lichtwellenleiter 7, dessen Ende in einer im Gehäuse 2 ausgebildeten Halterung 6 angeordnet ist, in das Mikrooptikmodul 1 eingekoppelt bzw. eingespeist.
  • Die im Gehäuse 2 des Mikrooptikmoduls 1 bereits integrierten Halterungen 3 für Bauteile 4 wie z. B. elektrooptische Sensoren und optische Komponenten, d. h. beim 3D Druck mit ausgebildete bzw. vordefinierte Halterungen 3, ermöglichen insbesondere das Anordnen von elektrooptischen Sensoren mit Anschlüssen 9 bereits an definierten Stellen, wo z. B. Anschlüsse 9 aus dem Gehäuse 2 austreten können und elektrisch verbunden werden können, insbesondere mit elektrischen Bauteilen der Leiterplatte 8, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Elektrische Schaltungen, insbesondere auf der Leiterplatte 8, zur Steuerung und Verarbeitung von elektrischen Signalen der elektrooptischen Bauteile 4, wie z. B. Sensoren und LED's, angeordnet im bzw. am Gehäuse 2 des Mikrooptikmoduls 1, sind derart elektrisch mit den elektrooptischen Bauteilen 4 verbindbar. Die optischen Komponenten bzw. optischen Bauteile 4 sind durch die integrierten optischen Halterungen 3 ausreichend genau, also justagefrei positionierbar und tragen zur Ausbildung einer vordefinierten Mikrooptik bei. An die Mikrooptik können externe optische Sensoren angeschlossen werden. Extern angeschlossene optische Sensoren können ein optisches Eingangssignal erhalten und deren zurückgegebenes optisches Ausgangssignal kann erneut in die Mikrooptik einkoppelt werden. Dabei können die Licht- bzw. optischen Signale gegebenenfalls durch weitere miniaturisierte optische Bauelemente unterschiedlicher Funktionalität geleitet werden und zum Anschluss von optischen Sensoren zur Strommessung dienen, welche z. B. auf dem Faraday-Effekt beruhen.
  • In der 1 sind beispielhaft zwei optische Bauteile 4 in Halterungen 3 dargestellt, z. B. insbesondere plattenförmige Strahlteiler und/oder Polaristaionsstrahlteiler. Wie 2 zeigt, ist ein Lichtwellenleiter 7 über eine Halterung 6 im bzw. am Gehäuse 2 räumlich definiert und ausgerichtet befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine Halterung 3 für ein elektrooptisches Bauteil 4, z. B. eine LED, angeordnet. In 2 sind die elektrischen Anschlüsse 9 des elektrooptischen Bauteils 4 als drei Balken beispielhaft dargestellt. Diese sind mit Bauteilen einer elektrischen Schaltung auf der Leiterplatte 8 verbindbar. Die Schaltung steuert das elektrooptische Bauteil 4, z. B. die LED, elektrisch an und das von der LED erzeugte Licht wird über die Strahlteiler teilweise in den Lichtwellenleiter 7 eingekoppelt.
  • Der Lichtwellenleiter 7 passiert benachbart einen elektrischen Leiter, dessen Stromfluss zu messen bzw. zu bestimmen ist, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Das Licht der LED im Lichtwellenleiter 7 wird durch den Faraday Effekt bei Stromfluss im stromdurchflossenen Leiter abhängig vom Stromfluss beeinflusst bzw. verändert, z. B. die Polarisation des Lichts wird verändert, welches z. B. beim Durchgang durch den Polaristaionsstrahlteiler polarisiert wurde. Z. B. an einem verspiegelten Ende des Lichtwellenleiters 7, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist, wird das durch den elektrischen Strom veränderte Licht zurückgespiegelt und tritt über den Lichtwellenleiter 7 wieder in das Mikrooptikmodul 1 ein.
  • Senkrecht zur Lichtachse zwischen LED und Lichtwellenleiter 7 sind auf zwei parallelen Achsen jeweils zwei Halterungen 3 für optische und/oder elektrooptische Bauteile 4 angeordnet, wie in 1 dargestellt ist. In den Halterungen sind, wie in der 2 dargestellt ist, optische und/oder elektrooptische Bauteile 4 angeordnet. Z. B. können Linsen als optische Bauteile 4 in den Halterungen 3 angeordnet sein, um Licht aus dem Mikrooptikmodul 1 zu externen elektrooptischen Bauteilen, wie z. B. Photodioden insbesondere auf der Leiterplatte 8, zu leiten. Alternativ oder zusätzlich oder in Kombination können Photodioden als optische Bauteile 4 in den Halterungen 3 direkt, räumlich stabil angeordnet sein, um Licht bzw. die Intensität von Licht zu messen und in elektrische Signale umzuwandeln, welche z. B. durch Bauteile auf der Leiterplatte 8 ausgewertet werden.
  • Das Lichtsignal, welches z. B. nach der Beeinflussung durch den zu messenden bzw. zu bestimmenden Strom aus dem Lichtwellenleiter 7 austritt und in das Mikrooptikmodul 1 eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird, fällt auf die zwei plattenförmige Strahlteiler und/oder Polaristaionsstrahlteiler, und wird von dort auf zwei Photodioden zur Vermessung bzw. Intensitätsbestimmung geleitet und/oder reflektiert. Als Referenzsignal wird Licht der LED und/oder polarisiertes Licht vor Eintritt in den Lichtwellenleiter 7 durch die zwei plattenförmigen Strahlteiler und/oder Polaristaionsstrahlteiler auf die den ersten zwei Photodioden gegenüberliegenden zwei Photodioden zur Vermessung bzw. Intensitätsbestimmung geleitet und/oder reflektiert. Damit ist eine Messung des Ausgangssignals und des durch den Strom beeinflussten Lichtsignals möglich, insbesondere Intensitätsmessung, welche in elektrische Signale gewandelt durch eine entsprechende elektrische Schaltung auf der Leiterplatte 8 verglichen und/oder ausgewertet werden kann.
  • Als Ergebnis liefert die Schaltung auf der Leiterplatte 8 ein Ausgabesignal, z. B. optisch auf einem Display und/oder elektrisch zur Weiterverarbeitung, welches einer normierten Strommessung entspricht. Das Ergebnis kann z. B. durch Vergleich des Ausgangssignals der LED und/oder des polarisierten Lichts in den Lichtwellenleiter 7, mit Licht aus dem Lichtwellenleiter 7 nach benachbartem passieren des stromdurchflossenen Leiters, z. B. nach Polarisation bzw. Polarisationsänderung gefiltert, erfolgen. Die Intensitäten werden z. B. durch Photodioden gemessen und durch die elektronische Schaltung insbesondere auf der Leiterplatte 8 verarbeitet, z. B. durch Operationsverstärker als elektrische Signale bzw. Impulse der Photodioden, weiterverarbeitet durch Elektronik insbesondere auf der Leiterplatte 8, zu einem Signal abhängig des zu messenden Stromes. Durch Eichung ist die Stromstärke, insbesondere im Ampere bis hin zum Kiloampere-Bereich bestimmbar, insbesondere in Hochspannungsanlagen.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. neben Strom auch weitere physikalische Größen gemessen werden, welche ein optisches Signal verändern. Weitere Anwendungen für Mikrooptiken sind möglich. Unterschiedlichste optische und/oder elektrooptische Bauteile 4 können für verschiedene Anordnungen und Messungen verwendet werden. Die in den Figuren dargestellte Struktur von Halterungen 3 im Gehäuse 2 ist nur beispielhaft, für einen Anwendungsfall. Andere Anordnungen von Halterungen 3, mit unterschiedlichen Formen und Anzahlen von Halterungen 3 für verschiedene Bauteile und Anwendungen sind möglich. Der Vorteil des 3D Drucks ist, dass einfach und kostengünstig, für viele möglichen Einsatzgebiete Mikrooptikmodule 1 erzeugt werden können, mit stabilen Halterungen, welche die Anordnung von optischen und/oder elektrooptischen Bauteilen einfach und kostengünstig, langzeitstabil ermöglichen, ohne dass ein hoher Personalaufwand für Justage notwendig ist. Die geringe Größe und das geringe Gewicht erlauben eine einfache Montage z. B. auf PCB`s (Printed Circuit Board) bzw. Leiterplatten, ohne die Gefahr der Zerstörung bei Vibrationen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Mikrooptikmodul
    2
    Gehäuse
    3
    Halterung optischer und/oder elektrooptischer Bauteile
    4
    optisches und/oder elektrooptisches Bauteil
    5
    Vorrichtung zur Befestigung auf Leiterplatten
    6
    Halterung für einen Lichtwellenleiter
    7
    Lichtwellenleiter
    8
    Leiterplatte
    9
    Anschlüsse der elektrooptischen Bauteile
    10
    Abdeckung

Claims (12)

  1. Mikrooptikmodul (1) zur Auswertung optischer Stromsensoren, mit wenigstens einem Gehäuse (2), welches wenigstens eine vordefinierte Halterung (3) für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuse (2) mit der wenigstens einen vordefinierten Halterung (3) durch 3D Druck hergestellt ist.
  2. Mikrooptikmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuse (2) aus einem Metall ist und/oder Metall umfasst, insbesondere Aluminium, Stahl, Kupfer, Bronze und/oder Wolframkarbid.
  3. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuse (2) wenigstens eine Vorrichtung (5) zur Befestigung auf Leiterplatten umfasst, insbesondere zur manuellen und/oder automatischen Bestückung von Leiterplatten (8).
  4. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ausgebildet ist als SMD oder Durchlochbauteil zur manuellen und/oder automatischen Bestückung von Leiterplatten (8).
  5. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Mikrooptik mit wenigstens einem optischen und/oder elektrooptischen Bauteil (4) umfasst.
  6. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens einen optischen Filter, wenigstens eine optische Linse, wenigstens eine Strahlteilerplatte und/oder wenigstens einen Polaristationsstrahlteiler als optisches Bauteil (4) umfasst.
  7. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens einen Lichtemitter, insbesondere eine LED, und/oder wenigstens einen elektrooptischen Sensor, insbesondere eine Photodiode, als elektrooptisches Bauteil (4) umfasst.
  8. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens eine Halterung (6) für einen Lichtwellenleiter (7) umfasst.
  9. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) Abmessungen, insbesondere in Höhe, Länge und Breite, im Millimeterbereich bis hin zu wenigen Zentimetern aufweist, insbesondere im Bereich von 1 bis 10 Millimetern und/oder im Bereich von 1 Millimeter bis 10 Zentimetern.
  10. Mikrooptikmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrooptikmodul (1) ein Gewicht im Grammbereich aufweist, insbesondere im Bereich von 1 bis 100 Gramm.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Mikrooptikmoduls (1) zur Auswertung optischer Stromsensoren, insbesondere eines Mikrooptikmoduls (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Gehäuse (2), welches wenigstens eine vordefinierte Halterung (3) für wenigstens ein optisches und/oder elektrooptisches Bauteil (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuse (2) mit der wenigstens einen vordefinierten Halterung (3) durch 3D Druck hergestellt wird.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, welche wenigstens ein Mikrooptikmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) mit dem wenigstens einen Mikrooptikmodul (1), insbesondere ausgebildet als SMD oder Durchlochbauteil, per Hand und/oder mit wenigstens einem Bestückungsautomaten bestückt wird.
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