DE20013047U1

DE20013047U1 - Sensor

Info

Publication number: DE20013047U1
Application number: DE20013047U
Authority: DE
Original assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Current assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2010-07-29
Also published as: DE10060013C2; DE10060013A1

Description

DR.-G4SÖ MEYER-RÖEDERN

Patentanwalt
European Patent and Trademark Attorney

Hoffmann + Krippner GmbH
Siemensstraße 1, 74722 Buchen

Sensor

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einem ersten Träger, auf den in kreisringförmiger Bahn eine elektrische Widerstandsstrecke aufgebracht ist, mit einem zweiten Träger, auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke folgende Kontaktelektrode aufgebracht ist, die der Widerstandsstrecke in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zusammendrücken der Träger mit der Widerstandsstrecke in elektrische Verbindung bringbar ist, und mit einer Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammendrücken ändernden elektrischen Widerstands
den Ort des Zusammendrückpunkts zu erfassen geeignet ist.

Ein solcher Sensor ist aus der DE 43 35 004 Al bekannt. Er hat eine
über den Umfang offene, an ihren benachbarten Enden kontaktierte Widerstandsstrecke. Der Widerstand wird zwischen diesen Enden und der
Kontaktelektrode gemessen.

Nachteilig bei dem bekannten Sensor ist, daß er zwischen den kontaktierten Enden der Widerstandsstrecke eine Meßlücke hat. Eine Ortsmessung des Zusammendrückpunkts über den vollen Kreisumfang ist daher nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Winkelposition des Zusammendrückpunkts von Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode über den vollen Kreisumfang lückenlos und mit hoher Genauigkeit zu erfassen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einem derartigen Sensor dadurch gelöst, daß die Widerstandsstrecke über den Umfang völlig geschlossen und an drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Meßpunkten kontaktiert ist, zwischen denen und der Kontaktelektrode der Widerstand meßbar ist.

Die Erfassung der Winkelposition des Zusammendrückpunkts über den vollen Kreisumfang hat viele praktische Anwendungen. Man kann so beispielsweise einen elektronischen Drehknopf oder ein elektronisches Steuerrad realisieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen ersten Träger des Sensors, auf den eine kreisringförmige elektrische Widerstandsstrecke aufge-

bracht ist, die an drei um 120° versetzten Meßpunkten kontaktiert ist;

Fig. 2 die Draufsicht auf einen zweiten Träger des Sensors, auf den eine kreisringförmige Kontaktelektrode aufgebracht ist;

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Abstandshalter zwischen den beiden Trägern; und

Fig. 4 den elektrischen Widerstand zwischen den drei Meßpunkten und der Kontaktelektrode in Abhängigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts von Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode .

Auf den in Fig. 1 gezeigten ersten Träger 10 aus Folienmaterial ist eine kreisringförmige, über den Umfang geschlossene Widerstandsstrecke 12 aufgebracht. Deren Widerstand ist über den Umfang konstant. Die Widerstandsstrecke 12 ist an drei um 120° versetzten Meßpunkten 14, 16, 18 mit Leiterbahnen 20, 22, 24 kontaktiert, die sich teilweise außen um die Widerstandsstrecke 12 herum erstrecken und in paralleler Anordnung radial davon weg geführt sind.

Dem ersten Träger 10 liegt in elektrischem Isolierabstand ein zweiter Träger 26 aus Folienmaterial gegenüber, der eine Kontaktelektrode 28 trägt, die in Form und Größe der Widerstandsstrecke 12 entspricht. Die Kontaktelektrode 28 ist mit einem den drei Anschlüssen 30, 32, 34 der Leiterbahnen 20, 22, 24 benachbarten vierten Anschluß 36 an dem zweiten Träger 26 elektrisch verbunden.

Zwischen den beiden Trägern 10, 26 liegt ein Abstandshalter 38 aus Folienmaterial, auf den ein die Widerstandsstrecke 12 und Kontaktelektrode 28 umgebender Innenring 40 und Außenring 42 aus Isoliermaterial aufgebracht ist. Zwischen den Ringen 40, 42 verbleibt eine Lücke 44, die es ermöglicht, die Widerstandsstrecke 12 und die Kontaktelektrode 28 zusammenzudrücken. Dabei kommt die Kontaktelektrode 28 an einem zu lokalisierenden Zusammendrückpunkt mit der Widerstandsstrecke 12 in Kontakt.

Beim Loslassen federn die beiden Träger 10, 26 auseinander, so daß Widerstandsstrecke 12 und Kontaktelektrode 28 wieder in elektrischen Isolierabstand kommen. Der erfindungsgemäße Sensor diskriminiert also, daß die Träger 10, 26 zusammengedrückt werden, und an welcher Winkelposition das geschieht.

Fig. 4 zeigt den Widerstand zwischen den um 120° versetzten Meßpunkten 14, 16, 18 und der Kontaktelektrode 28 in Abhängigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts.

Dem Meßpunkt 14 in Fig. 1 rechts mit der mittleren Leiterbahn 2 0 ist in Fig. 4 willkürlich die Winkelgradzahl Null zugeordnet. Für die Winkelgradzählung wurde der Uhrzeigersinn gewählt. Dem Meßpunkt 16 in Fig. 1 links unten mit der unteren Leiterbahn 22 ist die Winkelgradzahl 120 zugeordnet. Dem Meßpunkt 18 in Fig. 1 links oben mit der oberen Leiterbahn 24 ist die Winkelgradzahl 240 zugeordnet.

Die in Fig. 4 durchgezogene Linie gibt den Widerstand zwischen dem Meßpunkt 14 in Fig. 1 rechts und der Kontaktelektrode 28 in Abhängigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Der Widerstand hat einen parabelförmigen Verlauf von der Funktion

R (&agr;) ~ &agr; (1 - —) mit 0 < &agr; < 2&pgr;

2&pgr;

Das ergibt sich daraus, daß die obere und untere Teillänge der Widerstandsstrecke 12 parallel geschaltet sind. Der Widerstand der unteren

Teillänge ist proportional zu der Bogenlänge von Ot, und der Widerstand der oberen Teillänge proportional zu der Bogenlänge von (271 - Ot) .

Der Widerstand ist in den Winkelpositionen Null und 271 minimal und in Winkelposition 71 maximal. In letzterer Winkelposition sind die beid-

seitigen Halbkeisringe der Widerstandsstrecke 12 parallel geschaltet. Der gemessene Widerstand ist also ein Viertel des Gesamtwiderstands der Widerstandsstrecke 12.

Die in Fig. 4 gepunktete Linie gibt den Widerstand zwischen dem Meßpunkt 16 in Fig. 1 links unten und der Kontaktelektrode 28 in Abhängigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Die Funktionskurve ist zu der durchgezogenen Linie von Fig. 4 um 12 0° versetzt .

Die in Fig. 4 gestrichelte Linie gibt den Widerstand zwischen dem Meßpunkt 18 in Fig. 1 links oben und der Kontaktelektrode 28 in Abhängigkeit von der Winkelposition des Zusammendrückpunkts wieder. Die Funktionskurve ist zu der durchgezogenen Linie von Fig. 4 um 240° versetzt .

Für jede Winkelposition des Zusammendrückpunkts werden drei Widerstandswerte gemessen, anhand derer sich die Winkelposition über den vollen Umfang eindeutig und mit hoher Genauigkeit identifizieren läßt.

G3385

Liste der Bezuaszeichen

10 erster Träger

12 Widerstandsstrecke

14 rechter Meßpunkt

16 Meßpunkt links unten

18 Meßpunkt links oben

20 mittlere Leiterbahn

22 untere Leiterbahn

24 obere Leiterbahn

26 zweiter Träger

28 Kontaktelektrode

30 mittlerer Anschluß

32 unterer Anschluß

34 oberer Anschluß

36 vierter Anschluß

38 Abstandshalter

40 Innenring

42 Außenring

44 Lücke

Claims

Sensor mit einem ersten Träger, auf den in kreisringförmiger Bahn eine elektrische Widerstandsstrecke aufgebracht ist, mit einem zweiten Träger, auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke folgende Kontaktelektrode aufgebracht ist, die der Widerstandsstrecke in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zusammendrücken der Träger mit der Widerstandsstrecke in elektrische Verbindung bringbar ist, und mit einer Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammendrücken ändernden elektrischen Widerstands den Ort des Zusammendrückpunkte zu erfassen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstrecke (12) über den Umfang geschlossen und an drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Meßpunkten (14, 16, 18) kontaktiert ist, zwischen denen und der Kontaktelektrode (28) der Widerstand meßbar ist.