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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine multifunktionale Umweltsensorvorrichtung.
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HINTERGRUND
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Ein Umweltsensor kann an irgendeinem ausgewählten Ort verwendet werden. Um einen Umweltsensor an irgendeinem ausgewählten Ort einzusetzen, kann der Sensor an ein tragbares elektronisches Gerät, das einen USB-Anschluss (Universal Serial Bus) besitzt, direkt angeschlossen werden. Solche Umweltsensoren werden z.B. in der Patentliteratur 1 bis 5 beschrieben, und solche Umweltsensoren, die jeweils einen an einen USB-Anschluss anschließbaren USB-Stecker beinhalten, werden in der Patentliteratur 2 bis 4 beschrieben. Weitere Stand der Technik Dokumente sind die
JP 2007 - 212 054 A , die
US 2017 / 0 208 426 A1 , die
US 2016 / 0 056 588 A1 , die
US 2004 / 0 217 266 A1 , die
JP 2013 - 57 452 A und die
US 2008 / 0 175 759 A1 .
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
- Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer JP H06 - 300 869 A
- Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer JP 2009 - 145 059 A
- Patentliteratur 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer JP 2009 - 180 686 A
- Patentliteratur 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer JP 2009 - 180 687 A
- Patentliteratur 5: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer JP 2010 - 230 691 A
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ÜBERBLICK
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Technisches Problem
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Mit den großen USB-Steckern, die in der Patentliteratur 2 bis 4 beschrieben sind, können jedoch die gesamten Umweltsensoren nicht verkleinert werden. Außerdem haben die Umweltsensoren Schutzgehäuse, die möglicherweise nicht rigide sind und unter einer auf die Gehäuse ausgeübten externen Kraft brechen können. Außerdem beinhaltet ein bekannter Umweltsensor einen einzelnen Sensor oder Sensoren desselben Typs und kann durch einen anderen Umweltsensor ersetzt werden, um einen anderen Zielwert zu messen. Der Umweltsensor ist daher weniger vielseitig einsetzbar. Die Erfinder haben bemerkt, dass solche bekannten Umweltsensoren nicht kompakt, rigide oder vielseitig einsetzbar sind.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann folglich darin gesehen werden, einen Umweltsensor bereitzustellen, der vielseitig einsetzbar, kompakt und rigide ist und verschiedene Zielwerte messen kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert, wobei Aspekte der Erfindung im Folgenden dargelegt sind.
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Als Antwort auf obige Problemstellung hat der Umweltsensor nach einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung die unten beschriebene Struktur.
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Eine multifunktionale Umweltsensorvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung mit einem Anschluss einer elektronischen Vorrichtung verbindbar. Die Sensorvorrichtung beinhaltet ein Substrat, eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Komponenten, die auf dem Substrat montiert sind, und ein Verdrahtungsmuster, das auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist und einen Kontakt beinhaltet, der mit dem Anschluss der elektronischen Vorrichtung in Kontakt stehen soll.
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Die obige Struktur ermöglicht es dem Kontakt, den USB-Anschluss (Universal Serial Bus) der elektronischen Vorrichtung ohne USB-Stecker direkt zu kontaktieren. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung kann folglich in ihrer Größe verringert werden. Insbesondere kann die Sensorvorrichtung Ausgaben von der Vielzahl von Komponenten an die elektronische Vorrichtung übermitteln, sofern das Verdrahtungsmuster eine Schaltung zur Übermittlung der Ausgaben von den Komponenten an den Anschluss der elektronischen Vorrichtung beinhaltet.
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Bei der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann die Vielzahl von Komponenten einen Lichtemitter und einen Beleuchtungsstärkensensor beinhalten, und der Lichtemitter kann auf einer Oberfläche des Substrats montiert sein, die einer Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, auf der der Beleuchtungsstärkensensor montiert ist.
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Die obige Struktur beinhaltet zwei entgegengesetzt funktionierende Komponenten, oder genauer gesagt, den Lichtemitter, der aufleuchtet, und den Beleuchtungsstärkensensor, der die Beleuchtungsstärke als Reaktion auf Licht detektiert. Licht von dem Lichtemitter wird durch das Substrat blockiert, ohne dass es die Umgebung des Beleuchtungsstärkensensor erreicht. Das Substrat verringert somit die Wahrscheinlichkeit, dass Licht vom Lichtemitter die vom Beleuchtungsstärkensensor durchgeführte Beleuchtungsstärkendetektion negativ beeinträchtigt. Insbesondere ist die Sensorvorrichtung eine vielseitig einsetzbare einzelne Einheit, die sowohl aufleuchtet als auch Beleuchtungsstärke detektiert.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann ferner eine Abdeckung aufweisen, die sich über und seitlich über dem Beleuchtungsstärkensensor befindet. Die Abdeckung kann eine Oberfläche mit feinen Unregelmäßigkeiten aufweisen, um das Licht zu streuen.
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Die obige Struktur bewirkt, dass Licht in der Nähe des Beleuchtungsstärkensensor auf der Abdeckoberfläche gestreut wird. Genauer gesagt kann externes Licht durch den Beleuchtungsstärkensensor leicht detektiert werden.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt, kann die Vielzahl von Komponenten ferner einen Beschleunigungssensor beinhalten, kann das Substrat im Wesentlichen rechteckig sein, kann sich der Kontakt an einem Längsende des Substrats befinden, und kann der Beschleunigungssensor näher an dem Kontakt montiert sein als eine Mitte des Substrats.
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Die obige Struktur kann, wenn die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung mit dem elektronischen Gerät verbunden ist und vom Benutzer benutzt wird, eine Beschleunigung bei Versetzung des elektronischen Geräts detektieren. Wenn die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung mit der elektronischen Vorrichtung bei Verwendung verbunden ist, befindet sich der Beschleunigungssensor in der Nähe der Verbindung zwischen der elektronischen Vorrichtung und der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung. Beispielsweise ist die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung weniger empfindlich gegenüber Vibrationen, wenn ihr bevorstehendes Ende durch ein Objekt berührt wird, was zu geringeren Versetzungen des Beschleunigungssensors führt. Insbesondere hat der wie oben beschrieben angeordnete Beschleunigungssensor eine Ausgabe mit weniger Rauschen.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann ferner eine Antenne beinhalten, die mit der externen Vorrichtung kabellos kommuniziert. Die Antenne kann an einem Ende des Substrats gegenüber dem Ende, an dem sich der Kontakt befindet, montiert sein.
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In der obigen Struktur ist die Antenne weniger anfällig gegenüber elektromagnetischen Wellen von der elektronischen Vorrichtung oder der Vielzahl von Komponenten auf dem Substrat. Folglich können die von den Sensoren detektierten Informationen über die Antenne an ein externes Gerät übertragen werden. Insbesondere können die von den Sensoren detektierten Informationen über zwei Wege an ein externes Gerät übertragen werden, nämlich über den Kontakt im Verdrahtungsmuster und über die Antenne. Eine große Menge an Informationen, die durch die Sensoren detektiert werden, kann an ein externes Gerät mit geringeren Übertragungsverzögerungen übermittelt werden.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann auf einer Oberfläche des Substrats, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der sich der Kontakt befindet, eine andere Komponente als ein Sensor unter der Vielzahl von Komponenten in einem Bereich montiert sein, der einem Bereich gegenüberliegt, in dem sich der Kontakt befindet.
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In der obigen Struktur bleiben die Betriebe der Sensoren von der durch das elektronische Gerät erzeugten Hitze unbeeinflusst. Insbesondere erlaubt die obige Struktur eine effektive Ausnutzung der Montageoberfläche des Substrates und eine Größenverringerung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung, ohne den Betrieb der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung zu beeinträchtigen.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann die Vielzahl von Komponenten ferner einen Temperatursensor beinhalten, kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung ferner ein Gehäuse beinhalten, wobei das Gehäuse Lüftungsöffnungen aufweisen kann, die in Oberflächen in Breitenrichtung quer über das Substrat einander zugewandt sind, und der Temperatursensor sich zwischen den Lüftungsöffnungen befinden kann.
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Die obige Struktur kann das Substrat, die Vielzahl von Komponenten und den Kontakt vor äußeren Einwirkungen schützen. Die Struktur leitet Hitze durch die Öffnungen nach außen ab, wenn Hitze von den Komponenten auf dem Substrat oder der mit der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung verbundenen elektronischen Vorrichtung erzeugt und in Richtung des Temperatursensors geleitet wird. Die Struktur kann folglich Hitze reduzieren, die die Temperaturdetektion, die durch den Temperatursensor durchgeführt wird, negativ beeinträchtigen kann.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das Gehäuse eine Abtrennung beinhalten, die den Temperatursensor von anderen Komponenten trennt.
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Die Abtrennung in der Struktur kann, wenn Hitze von den Komponenten auf dem Substrat oder der mit der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung verbundenen elektronischen Vorrichtung erzeugt wird, die Wahrscheinlichkeit vermindern, dass solche Hitze durch Konvektion in Richtung des Temperatursensors geleitet wird. Die Struktur kann folglich Hitze reduzieren, die die Temperaturdetektion, die durch den Temperatursensor durchgeführt wird, negativ beeinträchtigen kann.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann die Vielzahl von Komponenten ferner einen Konzentrationssensor beinhalten, der eine Konzentration einer Substanz in der Atmosphäre detektiert, und kann eine andere Komponente als der Konzentrationssensor sich in einem kleinsten Abstand vom Temperatursensor befinden.
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Die Struktur verringert die Wahrscheinlichkeit, dass eine große vom Konzentrationssensor erzeugte Hitze die vom Temperatursensor durchgeführte Temperaturdetektion beeinträchtigt.
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In der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das Gehäuse ein erstes Gehäuse, das den zur Verbindung mit dem Anschluss der elektronischen Vorrichtung vorgesehenen Kontakt umgibt, und ein zweites Gehäuse, das die anderen Komponenten als den Kontakt aufnimmt, beinhalten, wobei das erste Gehäuse ist ein hohles polygonales Prisma sein kann, das zweite Gehäuse einen Eingriffsteil beinhalten kann, der mit einem inneren Abschnitt des ersten Gehäuses ineinandergreift, und das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse durch das eingreifende Eingriffsteil miteinander verbunden sein können.
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Die Struktur beinhaltet in der Nähe des Kontakts eine Überlappung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse. Dies erhöht die Steifigkeit eines Abschnittes des Gehäuses in der Nähe des Kontakts, was die Zuverlässigkeit der gesamten multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung erhöht.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
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Der Umweltsensor nach den oben genannten Aspekten der vorliegenden Erfindung ist vielsitig einsetzbar, kompakt und rigide, und kann verschiedene Zielwerte messen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1A ist eine schematische Darstellung eines Beispielsubstrats, das in einer multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform enthalten ist, und zeigt eine Vorderseitenoberfläche, auf der Komponenten montiert sind.
- ist eine schematische Darstellung eines Beispielsubstrats, das in einer multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform enthalten ist, und zeigt eine Rückseitenoberfläche, auf der Komponenten montiert sind.
- 2 ist eine beispielhafte schematische, perspektivische Explosionsansicht der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung.
- 3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Vorderseitengehäuses.
- 4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Rückseitengehäuses.
- 5 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften USB-Abdeckung (Universal Serial Bus).
- 6 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lichtabdeckung.
- 7 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Montageablauf zeigt.
- 8 ist eine schematische Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung in einer beispielhaften Verwendung.
- 9 zeigt eine schematische Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung, wenn ihr bevorstehendes Ende versehentlich durch eine Hand oder ein anderes Teil berührt wird.
- 10 ist eine schematische Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung, die in einer Beispielverwendung mit einem USB-Stecker verbunden ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden die vorliegende Ausführungsform) wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die im Folgenden beschriebene vorliegende Ausführungsform ist ein bloßes Beispiel für die vorliegende Erfindung in allen Aspekten. Die Ausführungsform kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert oder abgeändert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung, wie jeweils anwendbar, unter Verwendung der für jede Ausführungsform spezifischen Konfiguration umgesetzt werden.
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1. Anwendungsbeispiel
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Ein Anwendungsbeispiel einer multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf 1A und 1B beschrieben. Die 1A und 1B sind schematische Darstellungen von Sensoren, die in einer multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 umfasst ein Substrat 1. 1A ist eine schematische Darstellung des Substrats 1, die eine Vorderfläche zeigt. 1B ist eine schematische Darstellung des Substrats 1, die eine Rückfläche zeigt. Wie in 1A dargestellt, beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 auf der Vorderfläche des Substrats 1 einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 zur Erfassung von Temperatur und Feuchtigkeit und einen Absolutdrucksensor 3 zur Erfassung des Atmosphärendrucks. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet auch ein Mikrofon 4 zur Geräuschdetektion, einen Beleuchtungsstärkesensor 5 zur Erfassung einer Beleuchtungsstärke und einen Sensor 6 für flüchtige organische Verbindungen (VOC) zur Erfassung der VOC-Konzentrationen in der Atmosphäre.
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Obwohl nicht gezeigt, beinhaltet das Substrat 1 ein Verdrahtungsmuster für die Übertragung von Signalen, die dem USB-Standard (Universal Serial Bus) entsprechen. Das Substrat 1 beinhaltet auf der Vorderseite einen Kontakt 7, der mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist. Der Kontakt 7 ist eine flache Metallplatte.
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Wie in 1B gezeigt, beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 eine lichtemittierende Diode (LED) 8, die bei Detektion des Betriebs von Komponenten in der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 aufleuchtet, und einen Beschleunigungssensor 9, der bei Versetzung des Sensors die Beschleunigung detektiert. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner ein Bluetooth-Low-Energy-Modul (BLE) 10, das mit einer externen Vorrichtung beruhend auf Bluetooth-Kommunikation (eingetragene Marke) kommuniziert. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner einen Spannungsregler 11 und Komponenten 12. Das BLE Modul 10 beinhaltet eine Antenne 13, die Funkwellen aussendet und empfängt. Obwohl die LED 8 in diesem Beispiel zum Aufleuchten mit dem BLE Modul 10 verbunden ist, kann die LED 8, um aufzuleuchten, einen Betrieb eines spezifischen Sensors detektieren.
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Wie oben beschrieben, kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verschiedene physikalische Größen detektieren, wie zum Beispiel Temperatur und Feuchtigkeit, Druck, Geräusche, Beleuchtungsstärke, Konzentrationen von VOCs in der Atmosphäre, den Betrieb von Komponenten und die Versetzung eines Sensors. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 ist folglich ausgesprochen vielseitig einsetzbar. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 ist an eine elektronische Vorrichtung, die einen USB-Anschluss beinhaltet, über den Flachplattenkontakt 7, der sich auf der Vorderoberfläche des Substrates 1 befindet, anschließbar. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 muss folglich keinen USB-Stecker beinhalten und ist folglich kompakt.
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2. Beispielstruktur
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Hardwarekonfiguration
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Eine beispielhafte multifunktionale Umweltsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jetzt beschrieben werden. Eine multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise an eine elektronische Vorrichtung, die einen USB-Anschluss beinhaltet, zur bestimmungsgemäßen Verwendung anschließbar. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 auf der Vorderoberfläche eines im wesentlichen rechteckigen Substrates 1 einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 zur Detektion von Temperatur und Feuchtigkeit und einen Absolutdrucksensor 3 zur Detektion atmosphärischen Drucks. Das Substrat 1 hat eine Dicke von beispielsweise 0,8 mm. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 ist ein Beispiel für einen Temperatursensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der Absolutdrucksensor 3 ist ein Beispiel eines Drucksensors gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 ist in einer Längsrichtung an einem Ende der Vorderoberfläche des Substrates 1 montiert. Das Substrat 1 hat einen L-förmigen Ausschnitt, der in der Nähe des Temperatur- und Feuchtigkeitssensors 2 liegt und diesen umgibt.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner ein Mikrofon 4 zur Geräuschdetektion, einen Beleuchtungsstärkesensor 5 zur Detektion von Beleuchtungsstärke, und einen VOC-Sensor 6 zur Detektion der Konzentrationen von VOCs in der Atmosphäre. Der VOC-Sensor 6 ist ein Beispiel eines Konzentrationssensors gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der VOC-Sensor 6 ist auf der Vorderoberfläche des Substrates 1 weitestmöglich entfernt von dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 montiert. Der Absolutdrucksensor 3, das Mikrofon 4 und der Beleuchtungsstärkesensor 5 sind beispielsweise zwischen dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 und dem VOC-Sensor 6 montiert. Die obigen Komponenten, die auf der Vorderoberfläche des Substrates 1 montiert sind, können jeweils eine Höhe ausgehend von der Vorderoberfläche zu einer oberen Oberfläche von beispielsweise kleiner/gleich 1,1 mm haben.
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Obwohl nicht gezeigt, beinhaltet das Substrat 1 ein Verdrahtungsmuster zur Übertragung von Signalen, die den USB-Standard erfüllen. Insbesondere beinhaltet das Verdrahtungsmuster Signalleitungen VBUS und Masse (GND) für eine Energiequelle. Das Verdrahtungsmuster beinhaltet ferner Signalleitungen D+ und D-zur Datenkommunikation. Das Substrat 1 beinhaltet auf der Vorderoberfläche einen Kontakt 7, der mit dem Verdrahtungsmuster zur Übertragung von Signalen, die den USB-Standard erfüllen, verbunden ist. Insbesondere beinhaltet der Kontakt 7 einen mit VBUS verbundenen Kontakt 7A, einen mit GND verbundenen Kontakt 7B, einen mit D+ verbundenen Kontakt 7C und einen mit D- verbundenen Kontakt 7D. Der Kontakt 7 ist an dem anderen Ende des Substrates 1 in der Längsrichtung angeordnet, das gegenüberliegend ist zu dem Ende, an dem der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 montiert ist. Der Kontakt 7 ist eine flache Metallplatte. Der Kontakt 7 ist unbedeckt auf der Vorderoberfläche des Substrates 1.
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Wie in 1B gezeigt, beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 eine LED 8 auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1. Die LED 8 ist ein Beispiel eines Lichtemitters gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1B gezeigt, beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 ferner auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 einen Beschleunigungssensor 9, um bei Versetzung des Sensors eine Beschleunigung zu detektieren. Der Beschleunigungssensor 9 ist nahe dem Kontakt 7, der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 angeordnet ist, montiert.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner ein BLE-Modul 10 zur Kommunikation mit einer externen Vorrichtung beruhend auf Bluetooth-Kommunikation. Die LED 8 ist zum Aufleuchten an das BLE Modul 10 angeschlossen. Das BLE Modul 10 beinhaltet eine Antenne 13, die Funkwellen aussendet und empfängt. Die Antenne 13 ist auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 an dem Ende montiert, das dem Ende mit dem Kontakt 7 gegenüberliegt. Bluetooth-Kommunikation ist ein Beispiel kabelloser Kommunikation gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner einen Spannungsregler 11 und Komponenten 12. Der Spannungsregler 11 und die Komponenten 12 sind gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung jeweils ein Beispiel für „eine andere Komponente als ein Sensor unter der Vielzahl von Komponenten“. Der Spannungsregler 11 kann beispielsweise eine Spannung von 5 V auf 3,3 V wandeln. Die Komponenten 12 sind andere Komponenten als Sensoren. Der Spannungsregler 11 und die Komponenten 12 sind weniger empfindlich gegenüber Umgebungswärme. Der Spannungsregler 11 und die Komponenten 12 sind auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 direkt gegenüber dem Kontakt 7 montiert. Die Komponenten inklusive der verschiedenen auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montierten Sensoren haben jeweils eine Höhe ausgehend von der Rückseitenoberfläche zu einer oberen Oberfläche von kleiner/gleich beispielsweise 1,3 mm.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ein Gehäuse, das das Substrat 1 und die sich auf dem Substrat 1 angeordneten Komponenten aufnimmt. 2 ist eine beispielhafte schematische, perspektivische Explosionsansicht der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ein Vorderseitengehäuse 14, das die Komponenten inklusive der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montierten Sensoren abdeckt, und ein Rückseitengehäuse 15, das die Komponenten inklusive der auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montierten Sensoren abdeckt. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner eine USB-Abdeckung 16, die die zwei Oberflächen eines Abschnittes des Substrates 1 nahe dem Kontakt 7 abdeckt. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet ferner eine Lichtabdeckung 17, die sich auf einer Seitenoberfläche des Substrates 1 und über dem Beleuchtungsstärkesensor 5 befindet. Ein Gehäuse gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Vorderseitengehäuse 14, das Rückseitengehäuse 15 und die USB-Abdeckung 16. Die USB-Abdeckung 16 ist ein Beispiel eines ersten Gehäuses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Vorderseitengehäuse 14 ist ein Beispiel eines zweiten Gehäuses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels des Vorderseitengehäuses 14. Das Vorderseitengehäuse 14 ist ein geformtes Produkt, das aus einem Kunstharz, wie zum Beispiel Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), gebildet ist. Das Vorderseitengehäuse 14 hat eine Öffnung 18 in seiner oberen Oberfläche. Die Öffnung 18 ist beispielsweise oval. Das Vorderseitengehäuse 14 hat Lüftungsöffnungen 19 in zwei zugewandten Seitenoberflächen. Das Vorderseitengehäuse 14 beinhaltet eine L-förmige Abtrennung 20, die sich von der oberen Oberfläche ausgehend nach unten erstreckt. Das Vorderseitengehäuse 14 beinhaltet ferner eine Erweiterung 21, die sich, ausgehend von nahe zu der oberen Oberfläche, parallel zu der oberen Oberfläche erstreckt. Die Erweiterung 21 ist ein Beispiel eines Eingriffsteils gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Vorderseitengehäuse 14 beinhaltet ferner Erweiterungen 22, die sich nahe der Erweiterung 21 befinden. Die Erweiterungen 22 erstrecken sich, ausgehend von nahe zu der oberen Oberfläche, senkrecht zu der oberen Oberfläche. Das Vorderseitengehäuse 14 hat Aussparungen 23 auf den inneren Oberflächen. Die obere Oberfläche des Vorderseitengehäuses 14 hat eine Länge von beispielsweise ungefähr 15,1 mm und eine Breite von beispielsweise ungefähr 14,9 mm. Das Vorderseitengehäuse 14 hat eine Höhe von beispielsweise ungefähr 7 mm.
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4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels des Rückseitengehäuses 15. Ähnlich zu dem Vorderseitengehäuse 14 ist das Rückseitengehäuse 15 ein geformtes Produkt, das aus einem Kunstharz, wie zum Beispiel ABS, gebildet ist. Das Rückseitengehäuse 15 beinhaltet Laschen 24A und 24B auf den Außenoberflächen zweier Seitenoberflächen. Das Rückseitengehäuse 15 hat Aussparungen 25 auf den inneren Oberflächen der zwei Seitenoberflächen.
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5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der USB-Abdeckung 16. Die USB-Abdeckung 16 ist im Wesentlichen ein hohles polygonales Prisma und hat einen, in axialer Richtung gesehen, rechteckigen Querschnitt. Die USB-Abdeckung 16 beinhaltet ein kaltgewalztes Stahlband (Steel Plate Cold Commercial oder SPCC). Die Oberfläche der USB-Abdeckung 16 ist mit Nickel beschichtet. Die USB-Abdeckung 16 hat Öffnungen 26 in zwei Seitenoberflächen. Die USB-Abdeckung 16 hat eine quadratische obere Oberfläche mit einer Seitenlänge von ungefähr 12 mm. Die USB-Abdeckung 16 hat eine Höhe von ungefähr 4,5 mm.
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6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der Lichtabdeckung 17. Die Lichtabdeckung 17 ist ein geformtes Produkt, das aus einem Kunstharz, wie zum Beispiel Polycarbonat, gebildet ist. Die Lichtabdeckung 17 lässt hindurch wenigstens eine vorbestimmte Menge an Licht, um eine beabsichtigte Sensorempfindlichkeit bereitzustellen. Beispielsweise hat die Lichtabdeckung 17 feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche und ist milchweiß. Die Lichtabdeckung 17 hat eine obere Oberfläche 27 und einen ovalen Vorsprung 28 auf einem Abschnitt ihrer oberen Oberfläche 27. Der Vorsprung 28 befindet sich über dem auf dem Substrat 1 montierten Beleuchtungsstärkesensor 5, wenn die Lichtabdeckung 17 an dem Substrat 1 befestigt ist. Die Lichtabdeckung 17 beinhaltet integral einen über dem Beleuchtungsstärkensensor 5 anzuordnenden Abschnitt und einen nahe der LED 8 anzuordnenden Abschnitt, damit Licht von der LED 8 austritt. Die Lichtabdeckung 17 beinhaltet zwei Laschen 29, die sich seitlich ausgehend von ihrer Seitenoberfläche erstrecken. Die Lichtabdeckung 17 beinhaltet ferner drei Erweiterungen 30, die sich ausgehend von der oberen Oberfläche 27 nach unten erstrecken.
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Ein Beispielablauf zum Montieren des Vorderseitengehäuses 14, des Rückseitengehäuses 15, der USB-Abdeckung 16 und der Lichtabdeckung 17 wird jetzt beschrieben werden. 7 ist ein Flussdiagramm, dass einen beispielhaften Montageablauf zeigt. Der Montageablauf, der im Folgenden beschrieben wird, ist lediglich ein Beispiel, und jeder Schritt kann modifiziert werden. In dem unten beschriebenen Montageablauf können Schritte weggelassen, ersetzt oder soweit geeignet in Abhängigkeit von jeder Ausführungsform hinzugefügt werden.
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Schritt S101
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In Schritt S101 wird das Substrat 1 in das Rückseitengehäuse 15 eingesetzt. Wenn das Substrat 1 in das Rückseitengehäuse 15 eingesetzt ist, sind die oberen Oberflächen der auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montierten Komponenten in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Rückseitengehäuses 15.
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Schritt S102
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In Schritt S102 wird die Lichtabdeckung 17 an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt. Die Lichtabdeckung 17 wird auf der Oberfläche der rechten Seite des Substrates 1 befestigt, damit der Vorsprung 28 über dem Beleuchtungsstärkensensor 5, der auf dem Substrat 1 montiert ist, angeordnet ist. Die Lichtabdeckung 17 wird an dem Rückseitengehäuse 15 dadurch befestigt, dass die Laschen 29 mit den Aussparungen 25 in den inneren Oberflächen des Rückseitengehäuses 15 ineinandergreifen. Wenn die Lichtabdeckung 17 an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt ist, sind die Erweiterungen 30 der Lichtabdeckung 17 in Kontakt mit der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1, was das Substrat 1 in Position hält.
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Schritt S103
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In Schritt S103 wird das Vorderseitengehäuse 14 an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt. Die Öffnung 18 in dem Vorderseitengehäuse 14 wird zuerst an den Vorsprung 28 auf der Lichtabdeckung 17 angelegt. Die Aussparungen 23 auf dem Vorderseitengehäuse 14 greifen mit den Laschen 24A auf dem Rückseitengehäuse 15 ineinander. Dies befestigt das Vorderseitengehäuse 14 an dem Rückseitengehäuse 15. Wenn das Vorderseitengehäuse 14 an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt ist, kommen die Erweiterungen 22 auf dem Vorderseitengehäuse 14 in Kontakt mit der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1. Die L-förmige Abtrennung 20, die in dem Vorderseitengehäuse 14 enthalten ist, wird durch den L-förmigen Ausschnitt in dem Substrat 1 hindurch derart eingesetzt, dass sie zwischen dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 und den entsprechend anderen Komponenten als den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 angeordnet ist. Die Lüftungsöffnungen 19 sind in der Nähe des Temperatur- und Feuchtigkeitssensors 2, des Mikrofons 4 und des VOC-Sensors 6 angeordnet.
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Schritt S104
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In Schritt S104 wird die USB-Abdeckung 16 an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt. Die USB-Abdeckung 16 wird an dem Rückseitengehäuse 15 befestigt, indem die Öffnungen 26 mit den Laschen 24B auf dem Rückseitengehäuse 15 ineinandergreifen. Die an dem Rückseitengehäuse 15 befestigte USB-Abdeckung 16 deckt den Kontakt 7, der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, und den/die auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montierten Spannungsregler 11 und Komponenten 12 ab. Die Erweiterung 21 auf dem Vorderseitengehäuse 14 ist unterhalb der oberen Oberfläche der USB-Abdeckung 16 angeordnet. Die Erweiterung 21 und die USB-Abdeckung 16 überlappen sich folglich und sind aneinander befestigt. Nach vollständiger Montage hat die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 eine maximale Dicke von beispielsweise ungefähr 7 mm.
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3. Betriebsbeispiel
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Ein Betriebsbeispiel der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 wird unter Bezug auf 8 beschrieben werden. 8 ist eine Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100, die gemäß einer beispielhaften Verwendung an einen Laptopcomputer 32, der einen einen USB-Anschluss beinhaltenden USB-Anschlussport 31 beinhaltet, angeschlossen ist. Wenn sie an den Laptopcomputer 32 angeschlossen ist, empfängt die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 von dem USB-Anschluss des Laptopcomputers 32 elektrische Energie, die dem Verdrahtungsmuster auf dem Substrat 1 über den Kontakt 7A zugeführt wird. Der Spannungsregler 11 vermindert die Spannung beispielsweise von 5 V auf 3,3 V. Die elektrische Energie mit der Spannung von 3,3 V wird anschließend den auf dem Substrat 1 montierten Komponenten inklusive der Sensoren zugeführt.
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Jede Komponente beginnt ihren Betrieb, wenn sie mit Energie versorgt wird. Beispielsweise detektiert der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montierte Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 die Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 übermittelt die detektierte Temperatur- und Feuchtigkeitsinformation an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Temperatur- und Feuchtigkeitsinformation kann in einem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsinformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Der Absolutdrucksensor 3, der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, detektiert den atmosphärischen Druck. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 übermittelt die detektierte Druckinformation an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Druckinformation kann in dem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Druckinformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Das Mikrofon 4, das auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, detektiert Umgebungsgeräusche. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 übermittelt die detektierte Geräuschinformation an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Geräuschinformation kann in dem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Geräuschinformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Der VOC-Sensor 6, der auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, detektiert die Konzentration einer Substanz in der Atmosphäre. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 übermittelt die detektierte Konzentrationsinformation an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Konzentrationsinformation kann in dem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Konzentrationsinformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Das um die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 herum vorliegende Umgebungslicht fällt auf die Lichtabdeckung 17 ein. Das auf die Lichtabdeckung 17 einfallende Licht streut auf der Oberfläche der Lichtabdeckung 17 und wird durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektiert. Die durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektierte Beleuchtungsstärkeninformation wird an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7 übermittelt. Beispielsweise steuert der Laptopcomputer 32 automatisch die Helligkeit der Anzeige des Laptopcomputers 32 beruhend auf der Beleuchtungsstärkeninformation, die durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektiert wurde. Wenn der Laptopcomputer 32 eine Tastatur mit beleuchteten Zeichen beinhaltet, kann der Laptopcomputer 32 ferner die Beleuchtungsstärke der Zeichen beruhend auf der durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektierten Information automatisch steuern. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Beleuchtungsstärkeninformation kann in dem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Beleuchtungsstärkeninformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Der Beschleunigungssensor 9, der auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, detektiert bei Versetzung des Sensors die entsprechende Beschleunigung. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 übermittelt die detektierte Beschleunigungsinformation an den Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7. Die an den Laptopcomputer 32 übermittelte Beschleunigungsinformation kann in dem Speicher (nicht gezeigt) des Laptopcomputers 32 gespeichert werden. Die Beschleunigungsinformation kann auf der Anzeige des Laptopcomputers 32 erscheinen.
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Der Beschleunigungssensor 9 detektiert mehr Informationen als die anderen Sensoren. Falls der Laptopcomputer 32 ein Modul beinhaltet, das Bluetooth-Kommunikation ermöglicht, kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 die durch jeden anderen Sensor als den Beschleunigungssensor 9 detektierte Information an den Laptopcomputer 32 über die Antenne 13 des BLE-Moduls 10 anstatt über den Kontakt 7 übermitteln.
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Die LED 8, die auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montiert ist, ist mit dem BLE-Modul 10 verbunden, um Informationen über den Betrieb des BLE-Moduls 10 zu erhalten. Die LED 8 leuchtet auf, wenn das BLE-Modul 10 gerade arbeitet. Die LED 8 ist rechtsseitig von der Mitte auf der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 angeordnet. Licht von der LED 8 läuft nahe der Rückseitenoberfläche des Substrates 1 und fällt auf einen Abschnitt der Lichtabdeckung 17 auf der rechtsseitigen Oberfläche des Substrates 1. Das Licht streut innerhalb der Lichtabdeckung 17 und wird anschließend nach außen ausgegeben.
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Vorteile und Wirkungen
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Wie oben beschrieben, kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verschiedene physikalische Größen detektieren, wie zum Beispiel Temperatur und Feuchtigkeit, Druck, Geräusche, Beleuchtungsstärke, Konzentrationen von VOCs in der Atmosphäre, den Betrieb von Komponenten und die Versetzung eines Sensors. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 ist folglich ausgesprochen vielseitig einsetzbar.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet den Flachplattenkontakt 7 auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1, um von dem Laptopcomputer 32 zugeführte elektrische Energie für das Betreiben der Komponenten inklusive der auf dem Substrat 1 montierten Sensoren direkt zu erhalten. Durch jeden Sensor detektierte Informationen werden dem Laptopcomputer 32 über den Kontakt 7 übermittelt. Die detektierten Informationen können auf dem Laptopcomputer 32 erscheinen. Insbesondere beinhaltet die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 keinen USB-Stecker und ist folglich kompakt.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet zwei gegensätzlich arbeitende Komponenten bzw. genauer die LED 8, die bei Detektion des Betriebs der Komponenten der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 aufleuchtet, und den Beleuchtungsstärkensensor 5, der in Reaktion auf Licht die Beleuchtungsstärke detektiert. Die LED 8 und der Beleuchtungsstärkensensor 5 sind auf den einander entgegengesetzten Vorderseitenoberfläche und Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montiert. Licht von der LED 8 wird durch das Substrat 1 blockiert, ohne dass es die Umgebung des Beleuchtungsstärkensensor 5 erreicht. Insbesondere kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 solches Licht reduzieren, das die durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 durchgeführte Beleuchtungsstärkendetektion negativ beeinflusst. Folglich ist die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 eine vielseitig einsetzbare einzelne Einheit, die sowohl Beleuchtung abgibt als auch detektiert.
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Die Lichtabdeckung 17 kann Licht von der LED 8 streuen. Der Anwender kann folglich Licht von der LED 8 leicht wahrnehmen und den Betriebszustand jeder Komponente leicht bestimmen.
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Externes auf die Lichtabdeckung 17 einfallendes Licht streut auf der Oberfläche der Lichtabdeckung 17, bevor es durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektiert wird. Der Laptopcomputer 32 steuert automatisch die Beleuchtungsstärke der Anzeige beruhend auf der Beleuchtungsstärkeninformation, die durch den Beleuchtungsstärkensensor 5 detektiert wurde. Der Laptopcomputer 32 kann folglich Energie sparen.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet den Beschleunigungssensor 9, der bei Versetzung des Sensors die entsprechende Beschleunigung detektiert. Wenn der Anwender beispielsweise den Laptopcomputer 32 versehentlich fallenlässt, kann die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 das Lesen von und das Schreiben auf die Festplatte des Laptopcomputers 32 anhalten und den magnetischen Kopf in der Festplatte zurückziehen. Dies verhindert den Ausfall der Festplatte.
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9 zeigt eine schematische Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100, die in einer Beispielsanwendung in den USB-Anschluss-Port 31 eingeführt ist, wobei ihr bevorstehendes Ende versehentlich durch eine Hand oder ein anderes Teil berührt wird. Bei versehentlicher Berührung durch eine Hand oder ein anderes Teil wird das vorstehende Ende der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 zwangsweise bewegt. Hingegen hält die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100, die in den USB-Anschluss-Port 31 eingeführt ist, einen Abschnitt des Substrates 1, der sich in der Nähe des USB-Anschluss-Ports 31 befindet, im Wesentlichen unbewegt. Insbesondere erfährt der Beschleunigungssensor 9, der in der Nähe des Kontakts 7 montiert ist, kaum Versetzung. Dies reduziert Rauschen in der Ausgabe des Beschleunigungssensors 9.
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Der Spannungsregler 11 und die Komponenten 12 sind in der Nähe des Kontakts 7 mit geringer Entfernung zu dem Laptopcomputer 32 montiert. Folglich wird der Betrieb der Sensoren, die auf dem Substrat 1 montiert sind, durch die durch den Laptopcomputer 32 erzeugte Hitze nicht beeinträchtigt. Insbesondere sind der Spannungsregler 11 und die Komponenten 12 so angeordnet, dass sie eine effektive Ausnutzung der Montageoberfläche des Substrates 1 und eine Größenverringerung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 erlauben.
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Die in dem BLE-Modul 10 enthaltene Antenne 13 ist auf der Rückseitenoberfläche an dem distalen Ende des Substrates 1 gegenüberliegend zu dem Ende mit dem Kontakt 7 angeordnet. Die Antenne 13 ist weniger empfindlich auf elektromagnetische Wellen von den Komponenten inklusive der auf dem Substrat 1 montierten Sensoren und dem Laptopcomputer 32, was Funktionsstörungen vermindert. Informationen, die durch jeden Sensor auf dem Substrat 1 detektiert werden, können über zwei Wege an den Laptopcomputer 32 übermittelt werden, nämlich über den Kontakt 7 und über das BLE-Modul 10. Insbesondere kann eine große Menge an Informationen, die durch die Sensoren detektiert werden, in einer aufgeteilten Art und Weise mit geringeren Übertragungsverzögerungen übermittelt werden.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet das Substrat 1 und die Komponenten inklusive der auf dem Substrat 1 montierten Sensoren, die in dem Vorderseitengehäuse 14, dem Rückseitengehäuse 15, der USB-Abdeckung 16 und der Lichtabdeckung 17 aufgenommen sind. Diese Struktur kann das Substrat 1 und die Komponenten inklusive der auf dem Substrat 1 montierten Sensoren vor externen Einflüssen schützen.
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Hitze, die durch die Komponenten inklusive des Mikrofons 4 und den VOC-Sensor 6, die auf dem Substrat 1 montiert sind, und den Laptopcomputer 32 erzeugt wird, wird über die in dem Vorderseitengehäuse 14 vorhandenen Lüftungsöffnungen 19 in eine Außenumgebung des Vorderseitengehäuses 14 abgeleitet. Folglich beeinträchtigt die durch die Komponenten erzeugte Hitze weniger wahrscheinlich die durch den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 durchgeführte Detektion.
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Das Vorderseitengehäuse 14 beinhaltet die L-förmige Abtrennung 20. Die Abtrennung 20 trennt den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 von den anderen Komponenten als den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 selbst. Dies vermindert die Wahrscheinlichkeit, dass Hitze, die durch die Komponenten auf dem Substrat 1 erzeugt wird, durch Konvektion in Richtung des Temperatur- und Feuchtigkeitssensors 2 abgeleitet wird. Diese Struktur kann Hitze reduzieren, die die Temperatur- und Feuchtigkeitsdetektion, die durch den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 durchgeführt wird, negativ beeinträchtigen kann.
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Das die Abtrennung 20 aufnehmende Substrat 1 hat den L-förmigen Ausschnitt, der den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 umgibt. Dies reduziert die Hitzeübertragung zu dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 über das Substrat 1, was die Hitze reduziert, die die durch den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 durchgeführte Temperatur- und Feuchtigkeitsdetektion negativ beeinflusst.
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Der Absolutdrucksensor 3, das Mikrofon 4, und der Beleuchtungsstärkensensor 5 sind zwischen dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 und dem VOC-Sensor 6 auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 montiert. Folglich beeinträchtigt Hitze, die durch den VOC-Sensor 6 erzeugt wird, weniger wahrscheinlich die durch den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 durchgeführte Detektion.
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Wenn das vorstehende Ende der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100 zwangsweise bewegt wird, kommt ein Abschnitt nahe der Überlappung zwischen der Erweiterung 21 des Vorderseitengehäuses 14 und der USB-Abdeckung 16 in Kontakt mit dem Gehäuse des USB-Anschluss-Ports 31 des Laptopcomputers 32. Die Erweiterung 21 und die USB-Abdeckung 16 überlappen sich. Die sehr rigide Überlappung zwischen der Erweiterung 21 und der USB-Abdeckung 16 sorgt für Stabilität und vermindert beispielsweise Deformation. Der Abschnitt des Substrates 1 nahe dem USB-Anschluss-Port 31 ist sehr wahrscheinlich unbewegbar, was folglich Rauschen in der Ausgabe des Beschleunigungssensors 9 vermindert. Die Überlappung zwischen der Erweiterung 21 und der USB-Abdeckung 16 ist über dem Kontakt 7 auf dem Substrat 1 angeordnet. Insbesondere erlaubt die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 eine effektive Ausnutzung des Raums über dem Kontakt 7 und kann folglich in der Größe bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuses reduziert werden.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 beinhaltet das Gehäuse mit einer Dicke von ungefähr 7 mm und das Substrat 1 mit einer Dicke von ungefähr 0,8 mm. Wenn das Substrat 1 eine Dicke von wenigstens 10 % der Dicke des Gehäuses aufweist, ist die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 rigide. Die Dicke des Substrates 1 und die Höhen der Komponenten, die auf der Vorderseitenoberfläche und Rückseitenoberfläche des Substrates 1 montiert sind, sorgen zusammen für eine gesamte Dicke von ungefähr 3,2 mm. Wenn die gesamte Dicke des Substrates 1 und die auf der Vorderseitenoberfläche und der Rückseitenoberfläche des Substrates montierten Komponenten wenigstens 40 % der Dicke (ungefähr 7 mm) des Gehäuses ausmachen, ist die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 rigide.
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Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensors 2 ist auf der Vorderseitenoberfläche des Substrates 1 an dem Ende montiert, das zu dem Ende mit dem Kontakt 7 entgegengesetzt ist. Folglich beeinträchtigt Hitze, die durch den über den Kontakt 7 angeschlossenen Laptopcomputer 32 erzeugt wird, weniger wahrscheinlich die durch den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 2 durchgeführte Temperatur- und Feuchtigkeitsdetektion.
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4. Modifikationen
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben im Detail beschrieben wurde, ist lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung in allen Aspekten. Die Ausführungsform kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert oder abgeändert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Ausführungsform kann beispielsweise in folgenden Formen modifiziert werden. Denselben Komponenten wie die in der obigen Ausführungsform werden hiernach dieselben Bezugszeichen zugeordnet, und der Betrieb, der mit demjenigen in der obigen Ausführungsform identisch ist, wird nicht beschrieben werden. Die beschriebenen Modifikationen können soweit passend kombiniert werden. 4,1
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10 ist beispielsweise eine schematische Darstellung der multifunktionalen Umweltsensorvorrichtung 100, die in einer Beispielverwendung mit einem USB-Stecker 33 verbunden ist. Der USB-Stecker 33 beinhaltet einen USB-Anschluss 34 und einen Stecker 35, der in eine Steckdose zu stecken ist. Der USB-Stecker 33, der die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 aufnimmt, wird mit dem Stecker 35 in eine Steckdose gesteckt, um über den Stecker 35 und den USB-Stecker 33 elektrische Energie für den Betrieb der Komponenten auf dem Substrat 1 zuzuführen. Informationen, die über jeden auf dem Substrat 1 montierten Sensor detektiert werden, werden an eine externe Vorrichtung über das BLE-Modul 10 übermittelt. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100, die oben beschrieben wurde, führt Umweltmessungen ohne feste Verdrahtung mit dem Laptopcomputer 32 durch.
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Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100 kann Batterien beinhalten. Die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung 100, die oben beschrieben wurde, kann die Sensoren betreiben, ohne auf eine externe Energieversorgung angewiesen zu sein.
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Der VOC-Sensor 6, der auf dem Substrat 1 montiert ist, kann durch einen Sensor ersetzt werden, der eine Substanz in der Atmosphäre, wie zum Beispiel Kohlenmonoxid oder Methan, detektiert.
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Die Ausführungsform und die Modifikationen, die oben beschrieben wurden, können miteinander kombiniert werden.
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Die Elemente gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung sind unten mit den Bezugszeichen angegeben, die in den Figuren verwendet werden, um die Entsprechung zwischen diesen Elementen und den Komponenten der Ausführungsformen aufzuzeigen.
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Aspekt 1
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Eine multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100), die zur Verwendung mit einem Anschluss (31) einer elektronischen Vorrichtung (32) verbindbar ist, wobei die Sensorvorrichtung (100) aufweist:
- ein Substrat (1);
- eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Komponenten, die auf dem Substrat (1) montiert sind; und
- ein Verdrahtungsmuster, das sich auf einer Oberfläche des Substrats (1) befindet, wobei das Verdrahtungsmuster einen Kontakt (7) beinhaltet, der mit dem Anschluss der elektronischen Vorrichtung in Kontakt zu bringen ist.
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Aspekt 2
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach Aspekt 1, wobei
die Vielzahl von Komponenten einen Lichtemitter (8) und einen Beleuchtungsstärkensensor (5) beinhaltet, und
der Lichtemitter (8) auf einer Oberfläche des Substrats (1) montiert ist, die einer Oberfläche des Substrats (1) entgegengesetzt ist, auf der der Beleuchtungsstärkensensor (5) montiert ist.
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Aspekt 3
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach Aspekt 2, ferner aufweisend:
- eine Abdeckung (17), die sich über und seitlich über dem Beleuchtungsstärkensensor (5) befindet, wobei die Abdeckung (17) eine Oberfläche mit feinen Unregelmäßigkeiten zur Lichtstreuung aufweist.
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Aspekt 4
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei
die Vielzahl von Komponenten ferner einen Beschleunigungssensor (9) beinhaltet,
das Substrat (1) im Wesentlichen rechteckig ist,
sich der Kontakt (7) an einem Längsende des Substrats (1) befindet, und
der Beschleunigungssensor (9) näher an dem Kontakt (7) montiert ist als eine Mitte des Substrats (1).
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Aspekt 5
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach Aspekt 4, ferner aufweisend:
- eine Antenne (13), die eingerichtet ist, mit einem externen Gerät drahtlos zu kommunizieren,
- wobei die Antenne (13) an einem Ende des Substrats (1) gegenüber dem Ende, an dem sich der Kontakt (7) befindet, montiert ist.
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Aspekt 6
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei
auf einer Oberfläche des Substrats (1), die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der sich der Kontakt (7) befindet, eine andere Komponente (11, 12) als ein Sensor unter der Vielzahl von Komponenten in einem Bereich montiert ist, der einem Bereich gegenüberliegt, in dem sich der Kontakt (7) befindet.
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Aspekt 7
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei
die Vielzahl von Komponenten ferner einen Temperatursensor (2) beinhaltet, die multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) ferner ein Gehäuse beinhaltet (14, 15, 16),
das Gehäuse (14, 15, 16) Lüftungsöffnungen aufweist, die in Oberflächen in Breitenrichtung quer über das Substrat (1) einander zugewandt sind, und
der Temperatursensor (2) sich zwischen den Lüftungsöffnungen befindet.
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Aspekt 8
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach Aspekt 7, wobei
das Gehäuse (14, 15, 16) eine Abtrennung (20) beinhaltet, die den Temperatursensor (2) von anderen Komponenten trennt.
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Aspekt 9
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach Aspekt 7 oder Aspekt 8, wobei
die Vielzahl von Komponenten ferner einen Konzentrationssensor (6) beinhaltet, der eingerichtet ist, eine Konzentration einer Substanz in einer Atmosphäre zu detektieren, und eine andere Komponente als der Konzentrationssensor (6) sich in einem kleinsten Abstand vom Temperatursensor (2) befindet.
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Aspekt 10
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Multifunktionale Umweltsensorvorrichtung (100) nach einem der Aspekte 7 bis 9, wobei
das Gehäuse (14, 15, 16) beinhaltet
ein erstes Gehäuse (16), das den zur Verbindung mit dem Anschluss der elektronischen Vorrichtung vorgesehenen Kontakt (7) umgibt, und
ein zweites Gehäuse (14), das die anderen Komponenten als den Kontakt (7) aufnimmt,
das erste Gehäuse (16) ist ein hohles polygonales Prisma ist,
das zweite Gehäuse (14) einen Eingriffsteil (21) beinhaltet, der mit einem inneren Abschnitt des ersten Gehäuses (16) ineinandergreift, und
das erste Gehäuse (16) und das zweite Gehäuse (14) durch den eingreifenden Eingriffsteil (21) miteinander verbunden sind.
