DE202004020714U1

DE202004020714U1 - Measurement sensor for measurement arrangement, e.g. Hall sensor mounted near railway vehicle wheel, has at least one sensor component and stimulation coil with connections for common supply voltage

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Publication number: DE202004020714U1
Application number: DE202004020714U
Authority: DE
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2014-05-12

Abstract

The measurement device has at least one electromagnetic sensor component (IC101) for generating a measurement signal and a stimulation coil (9) near the sensor component for generating an electromagnetic stimulation field for the sensor component. At least one sensor component and at least one stimulation coil have connections for a common supply voltage.. An independent claim is also included for the following: (A) a measurement arrangement with at least one measurement sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit wenigstens einem Messfühler. Solche Messvorrichtungen werden beispielsweise bei Schienenfahrzeugen als Hallsensor ausgebildet, die im Bereich eines Zahnrads angebracht sind. Der Hallsensor ist dabei so im Bereich der Zähne des Zahnrads angebracht, dass die durch die Zähne verursachte Flussänderung eines Magnetfelds vom Hallsensor detektiert wird.The The invention relates to a measuring device with at least one sensor. Such Measuring devices are used, for example, in rail vehicles Hall sensor formed, which is mounted in the region of a gear are. The Hall sensor is so in the teeth of the Gear wheel attached, that caused by the teeth flow change a magnetic field is detected by the Hall sensor.

Dabei ist es wünschenswert, im Betrieb zusätzliche Informationen über ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Messeinrichtung bzw. der Messfühler der Messeinrichtung zu erhalten. Die EP 0 886 762 B1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Sensorbauteils.It is desirable to obtain additional information during operation about the proper functioning of the measuring device or the measuring sensor of the measuring device. The EP 0 886 762 B1 shows a method and a device for checking a sensor component.

Die DE 41 12 625 A1 zeigt eine Spule, die ein Magnetfeld zum Testen einer Hallgeneratorsonde erzeugt. Es handelt sich darum, die Wirkung eines Permanentmagneten zu Testzwecken vorübergehend aufzuheben. Damit ist diese Vorrichtung auf statische Einsätze beschränkt, z. B. auf die Positionsmeldung bei Aufzügen.The DE 41 12 625 A1 shows a coil that generates a magnetic field for testing a Hall generator probe. It is about temporarily removing the effect of a permanent magnet for testing purposes. Thus, this device is limited to static use, z. B. on the position report on lifts.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Messfühler und eine Messvorrichtung mit einem solchen Messfühler bereitzustellen.It Object of the invention, an improved sensor and to provide a measuring device with such a sensor.

Die Erfindung sieht einen Messfühler mit wenigstens einem elektromagnetischen Sensorbauteil zur Erzeugung eines Messsignals vor, wobei im Bereich des Sensorbauteils eine Stimulus spule zur selektiven Erzeugung eines elektromagnetischen Stimulusfeldes für das Sensorbauteil vorgesehen ist. Wenigstens ein Sensorbauteil und wenigstens eine Stimulusspule weisen Anschlüsse für eine gemeinsame Versorgungsspannung auf.The Invention sees a sensor with at least one electromagnetic sensor component for generation a measuring signal, wherein in the region of the sensor component a Stimulus coil for selectively generating an electromagnetic Stimulus field for the sensor component is provided. At least one sensor component and at least one stimulus coil have connections for a common supply voltage on.

Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Messvorrichtungen ist dies von erheblichem Vorteil, denn es braucht keine mechanische Änderung an einer Schnittstelle einer übergeordneten Schaltung vorgesehen werden.Compared to the This is of considerable advantage in the case of measuring devices known from the prior art. because it does not need a mechanical change to an interface a parent circuit be provided.

Vorzugsweise ist dabei wenigstens eine Extraktionseinrichtung zur Gewinnung einer Basisspannung für das Sensorbauteil aus der Versorgungsspannung vorgesehen. Bei einer gemeinsamen Versorgungsspannung ist dies besonders nützlich, wenn die Stimulusspule und das Sensorbauteil verschiedene Anforderungen an die Versorgungsspannung haben. Es kann auch eine Demoduliereinrichtung zur Gewinnung einer auf die Grundspannung aufmodulierten Test-Wechselspannung für die Stimulusspule vorgesehen sein. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, weil dann das Vorsehen einer Erzeugungseinrichtung für das Testsignal im Bereich des Messfühlers vermieden werden kann. Vielmehr wird das Testsignal, das der Stimulusspule zugeführt wird, bereits von außen zusammen mit der Versorgungsspannung für das Sensorbauteil im Messfühler zugeführt. Durch die erfindungsgemäße Demoduliereinrichtung wird die Test-Wechselspannung aus der Versorgungsspannung demoduliert und damit die Stimulusspule beaufschlagt. Alternativ dazu ist es natürlich auch möglich, über ein bestimmtes Startsignal, das auf die Versorgungsspannung für das Sensorbauteil aufmoduliert ist, eine Vorrichtung im Inneren des Messfühlers dazu zu veranlassen, die Stimulusspule entsprechend zu beaufschlagen.Preferably is at least one extraction device for obtaining a Base voltage for the sensor component provided from the supply voltage. At a common supply voltage this is especially useful when the stimulus coil and the sensor component have different requirements to the supply voltage. It can also be a demodulator for obtaining a modulated to the ground voltage test AC voltage for the Stimulus coil may be provided. This training is particularly advantageous because then the provision of a generating means for the test signal in the area of the sensor can be avoided. Rather, the test signal, that of the stimulus coil supplied will, from the outside supplied together with the supply voltage for the sensor component in the sensor. By the demodulating device according to the invention the test AC voltage is demodulated from the supply voltage and thus applied to the stimulus coil. Alternatively, it is of course, too possible, over one certain start signal that modulates on the supply voltage for the sensor component is to cause a device inside the probe to apply the stimulus coil accordingly.

Die Extraktionseinrichtung kann dabei als Regelungsanordnung ausgebildet sein, die Spannungsspitzen aus einer Gleichspannung ausregelt. Dies bewährt sich besonders dann, wenn die Test-Wechselspannung als Spannungsspitzen bzw. als Rechteckspannung vorgesehen ist, die auf einem Gleichspannungsoffset aufmoduliert sind. Durch eine solche Regelungseinrichtung wird dem Sensorbauteil die Gleichspannung ohne die Spannungsspitzen bereitgestellt, was einen zuverlässigen Betrieb der erfindungsgemäßen Erstvorrichtung gewährleistet.The Extraction device can be designed as a control arrangement be, the voltage peaks from a DC voltage corrects. This proven especially if the test AC voltage is a voltage spike or is provided as a square wave voltage, which is based on a DC offset are modulated. By such a control device is the Sensor component provided the DC voltage without the voltage spikes, what a reliable Operation of the first device according to the invention guaranteed.

Die Demoduliereinrichtung kann dabei eine Schalteinrichtung zum selektiven Beaufschlagen der Stimulusspule mit einem Stimulusstrom aufweisen. Diese Schalteinrichtung schaltet den Stimulusstrom ein, wenn die Versorgungsspannung einen vorbestimmten Spannungswert überschreitet. Die Schalteinrichtung schaltet den Stimulusstrom wieder aus, wenn die Versorgungsspannung einen bestimmten Spannungswert unterschreitet. Mit einer solchen Demoduliereinrichtung lässt sich eine Stimulusspule besonders einfach und zuverlässig betreiben. Selbstverständlich kann die Zuordnung zu bestimmten Spannungswerten im Hinblick auf das Ein- und Ausschalten der Stimulusspule auch umgekehrt vorliegen, es ist dabei nur maßgeblich, dass die Stimulusspule im Zusammenhang mit einer bestimmten Eigenschaft der Versorgungsspannung eingeschaltet und wieder ausgeschaltet wird.The Demoduliereinrichtung can thereby a switching device for selective Subjecting the stimulus coil to a stimulus current. These Switching device switches on the stimulus current when the supply voltage exceeds a predetermined voltage value. The switching device switches the stimulus current off again when the supply voltage falls below a certain voltage value. With such Demoduliereinrichtung leaves operate a stimulus coil particularly easy and reliable. Of course The assignment to certain voltage values with regard to the switching on and off of the stimulus coil is also reversed, it is only relevant that the stimulus coil is associated with a specific property the supply voltage is switched on and off again.

Die Schalteinrichtung kann dabei auch so ausgebildet sein, dass der Stimulusstrom ausgeschaltet wird, wenn die Versorgungsspannung einen vorbestimmten Spannungswert länger als eine vorgegebene Maximalzeit überschreitet. Dadurch wird einer Überlastung der Stimulusspule wirksam vorgebeugt. Hinzu kommt, dass eine Stimulusspule mit besonders dünner Drahtstärke ver wendet werden kann, wodurch sich auf geringen Raum eine große Zahl von Wicklungen vorsehen lässt. Dies begünstigt eine zuverlässige Anregung eines Hallsensors. Dabei kann auch die Funktion des Ausschaltens der Schalteinrichtung von außen geprüft werden, in dem die Versorgungsspannung absichtlich über einen vorgegebenen Maximalzeitwert hinaus auf einem Testniveau gehalten wird. Wenn die Sicherheitsabschaltung arbeitet, dann wird dies das Signal des erfindungsgemäßen Messfühlers merklich beeinflussen.The switching device can also be designed so that the stimulus current is turned off when the supply voltage exceeds a predetermined voltage value longer than a predetermined maximum time. As a result, an overload of the stimulus coil is effectively prevented. In addition, a stimulus coil with a particularly thin wire thickness can be used ver, which can be provided in a small space, a large number of windings. This favors a reliable excitation of a Hall sensor. In this case, the function of switching off the switching device can be checked from the outside, in which the supply voltage intentionally beyond a predetermined maximum time on a test level is held. If the safety shutdown works, then this will significantly affect the signal of the sensor according to the invention.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Platine vorgesehen, der einen Stromausgangsanschluss und einen Spannungsausgangsanschluss aufweist. Auf der Platine sind ein Stromausgangsanschlussbereich und ein Spannungsausgangsanschlussbereich vorgesehen, die jeweils mit elektronischen Bauteilen bestückt werden. Der Messfühler wird vorzugsweise so ausgebildet, dass bei bestücktem Stromausgangsanschlussbereich ein sich in der Stromhöhe änderndes Messsignal ausgegeben wird. Bei bestücktem Spannungsausgangsanschlussbereich wird ein sich in der Spannungshöhe änderndes Messsignal ausgegeben. Dabei können separate Stromausgangsanschlüsse und Spannungsausgangsanschlüsse vorgesehen sein. Bei einer solchen Ausbildung wird ein und derselben Platine eine Vielzahl von verschiedenen Ausbildungen von Messfühlern bereitgestellt. Dies bewirkt eine kostengünstige Herstellung.In a development of the invention, a circuit board is provided which a power output terminal and a voltage output terminal. On the board are a current output terminal area and a voltage output terminal area provided, which are each equipped with electronic components. The sensor will preferably designed so that when equipped Stromausgangsanschlussbereich a changing in current level Measuring signal is output. With populated voltage output connection area becomes a measuring signal that changes in voltage level output. It can separate power output connections and voltage output terminals be provided. With such a training becomes one and the same Board provided a variety of different configurations of probes. This causes a cost-effective production.

Im Bereich des Sensorbauteils kann eine digital arbeitende Abtastvorrichtung vorgesehen sein, die das vom Sensorbauteil abgegebene Signal darauf hin abtastet, ob es ein vorbestimmtes Messsignal darstellt. Beim Vorliegen eines solchen vorbestimmten Messsignals wird an einem Ausgangsanschluss ein erstes vorbestimmtes Ausgangssignal abgegeben, das vorzugsweise mit dem Messsignal übereinstimmt. Beispielsweise kann dies am Beispiel eines Schienenfahrzeugs eine normale Impulsfolge sein, die von einem Hallsensor erzeugt wird, wenn in seinem Bereich ein Zahnrad Änderungen eines Magnetfelds erzeugt. Eine solche Impulsfolge deutet auf eine Bewegung des Fahrzeugs hin. Wenn die Abtastvorrichtung beim Abtasten eines zweiten vorbestimmten Messsignals ein zweites vorbestimmtes Ausgangssignal abgibt, dann kann die Funktion des Messfühlers zusätzlich auf einfache Weise überprüft werden. Man spricht in einem solchen Fall von einer Mittenspannungsanzeige. Das zweite vorherbestimmte Messsignal wird dann vorzugsweise so gewählt, dass es dem Stillstand des Schienenfahrzeugs entspricht. Für den Fall des Stillstands des Schienenfahrzeugs wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die zwischen der Ausgangsspannung des Messfühlers in stromlosen Zustand und der Ausgangsspannung des Messfühlers für den Fall des Ausgebens einer Bewegung des Fahrzeugs liegt. Wird keine solche Mittenspannung festgestellt, obwohl sich das Fahrzeug in Betrieb befindet und obwohl – beispielsweise aus einer Zusatzinformation – man weiß, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt, dann muss ein Defekt im Bereich des Messfühlers vorliegen.in the Area of the sensor component may be a digital scanning device be provided, which is the signal emitted by the sensor component signal scans whether it represents a predetermined measurement signal. At the Presence of such a predetermined measurement signal is at a Output terminal issued a first predetermined output signal, which preferably coincides with the measurement signal. For example this can be a normal pulse sequence using the example of a rail vehicle which is generated by a Hall sensor when in its area a gear changes of a magnetic field. Such a pulse sequence indicates a movement of the vehicle. When the scanning device is scanning a second predetermined measurement signal, a second predetermined output signal In addition, the function of the probe can be additionally checked in a simple manner. One speaks in such a case of a mid-voltage display. The second predetermined measurement signal is then preferably so selected that it corresponds to the standstill of the rail vehicle. In the case the stoppage of the rail vehicle becomes an output voltage generated between the output voltage of the sensor in de-energized state and the output voltage of the probe in case the output of a movement of the vehicle is located. Will not be such Center voltage detected, although the vehicle is in operation located and though - for example from an additional information - man White, that the vehicle does not move, then a defect in the area of probe available.

Eine solche Abtastvorrichtung lässt sich nicht nur durch einen Mikrocontroller bereitstellen. In einer besonders einfachen Ausführungsform weist die Abtastvorrichtung ein zeitlich versetzt aktivierbares und zurücksetzbares Monoflop auf, das beim Abtasten des ersten vorbestimmten Ausgangssignals wiederkehrend zurückgesetzt werden kann. Eine mit dem Ausgang des Monoflops verbundene Spannungserzeugungsstufe gibt bei getriggertem Monoflop die vom Sensorbauteil abgegebene Spannung am Ausgangsanschluss ab. Kippt das Monoflop in den Ausgangszustand zurück, wird eine Mittenspannung am Ausgangsanschluss abgegeben.A such scanning device leaves not just deploy through a microcontroller. In a particularly simple embodiment the scanning device has a time-delayed activation and resettable Monoflop recurring upon sampling of the first predetermined output signal reset can be. A voltage generation stage connected to the output of the monoflop When the monoflop is triggered, it outputs the signal emitted by the sensor component Voltage at the output connection. Tilts the monoflop back to its original state delivered a center voltage at the output terminal.

Die Erfindung umfasst auch eine Messvorrichtung mit einem der oben angegebenen Messfühler, wobei eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die vom Messfühler abgegebenen Signale mit einem oder mehreren Referenzwerten vergleicht.The The invention also includes a measuring device with one of the above Probe, wherein an evaluation unit is provided, which emitted by the probe Comparing signals with one or more reference values.

Das Messfühlergehäuse wird vorzugsweise mit einem Außenrohr sowie mit einer in der als Außenrohr eingesetzten Abschlusskappe oder mit einer in das Außenrohr eingesetzten Anschlusskappe bereitgestellt. Im Bereich der Abschlusskappe ist wenigstens ein Sensor angeordnet. Im Bereich der Anschlusskappe kann ein elektrischer Anschlussbereich angeordnet sein, wobei das Außenrohr einen umgeformten Haltebereich aufweist, der so ausgebildet ist, dass die Abschlusskappe bzw. die Anschlusskappe in dem Außenrohr gehalten ist. Durch ein solches Umformen lässt sich mit einer Abschlusskappe oder Anschlusskappe auf besonders einfache und schnelle Weise ein umweltdichter Messfühler herstellen.The Sensor housing is preferably with an outer tube as well as with an outer tube inserted end cap or with a in the outer tube provided connection cap provided. In the area of the end cap at least one sensor is arranged. In the area of the connection cap an electrical connection region can be arranged, wherein the outer tube a reshaped holding area, which is formed so that the end cap or the cap in the outer tube is held. By such reshaping can be with a graduation cap or Connection cap in a particularly simple and fast way an environmentally sealed probe produce.

Dabei ist in wenigstens einem Übergangsbereich zwischen Außenrohr und Abschlusskappe ein Anlaufabsatz mit einem darin eingesetzten Gummidichtring vorgesehen.there is in at least one transition area between outer tube and end cap a run-up paragraph with an inserted therein Rubber seal provided.

Gerade mit einer Anschlusskappe lassen sich ein elektrischer Anschluss, eine Zugentlastung, eine Abdichtung und ein Knickschutz auf einfache Weise und in einem bereitstellen.Just with a connection cap can be an electrical connection, a strain relief, a seal and a bend protection in a simple manner and deploy in one.

Die erfindungsgemäße Ausbildung sieht in dem Außenrohr eine Haltekappe vor, in deren Bereich wenigstens ein Sensor angeordnet ist. Die Haltekappe gliedert sich dabei in zwei Kappen schalen, die sich auch zu einem Kappeneinsatz ergänzen können. Mit einer solchen Ausbildung lässt sich der erfindungsgemäße Messfühler besonders einfach herstellen. Die Haltekappe wird zur Montage des Sensors aufgeteilt und danach durch Zusammensetzen der beiden Kappenschalen fertig gestellt. Anschließend kann die Haltekappe so in das Außenrohr eingeführt werden. Mit einer solchen Haltekappe kann eine Ausrichtung eines Sensors bezüglich des Außenrohrs auf besonders einfache Weise hergestellt werden.The inventive training looks in the outer tube a holding cap in front of which at least one sensor is arranged is. The retaining cap is divided into two caps shells, the can also complement each other to a cap insert. With such training let yourself the sensor according to the invention particularly easy to make. The retaining cap is used for mounting the sensor split and then by assembling the two cap shells finished. Subsequently The retaining cap can be inserted into the outer tube so. With such a retaining cap can be an orientation of a sensor in terms of of the outer tube be made in a particularly simple manner.

Im Bereich der Kappenschalen kann wenigstens ein Flexfolienkanal ausgebildet sein, der von der Trennebene der Kappenschalen aufgeteilt wird. In einen solchen Flexfolienkanal lässt sich eine Flexfolie besonders einfach einlegen. Wenn die Trennebene durch den Flexfolienkanal verläuft, dann kann die Flexfolie zur Montage in eine der Kappenschalen eingelegt werden. Durch Aufsetzen der zweiten Kappenschale wird der Flexfolienkanal geschlossen. Der Flexfolienkanal wird dabei vorzugsweise als symmetrisch durchgehender Kanal ausgebildet, wobei in einem Kanalzentralbereich eine Sensorkammer vorgesehen ist. In einer solchen Sensorkammer kann ein auf einer Flexfolie vorgesehener Sensor besonders einfach und passgenau angeordnet werden. Dies bietet sich besonders für Sensoren an, deren Ausrichtung bezüglich der Kappenschalen von Bedeutung für das Messergebnis ist.in the In the area of the cap shells, at least one flex foil channel can be formed be divided by the dividing plane of the cap shells. In such a Flexfolienkanal a Flexfolie can be particularly just insert. If the parting plane through the Flexfolienkanal runs, then the flex foil can be inserted into one of the cap shells for installation become. By placing the second cap shell is the Flexfolienkanal closed. The Flexfolienkanal is preferably as symmetrical formed through the continuous channel, wherein in a channel central area a sensor chamber is provided. In such a sensor chamber For example, a sensor provided on a flex foil can be particularly simple and be arranged precisely. This is particularly suitable for sensors whose orientation regarding the cap shells is of importance for the measurement result.

Ein besonders dichtes Messfühlergehäuse ergibt sich dann, wenn eine in das Außenrohr eingesetzte Abschlusskappe vorgesehen ist, die auch die Kappenschalen umschließt. Die Kappenschalen sind dabei im Inneren der Abschlusskappe angeordnet und werden von dieser zusammengehalten.One particularly dense sensor housing results Then, if one in the outer tube inserted end cap is provided, which is also the cap shells encloses. The cap shells are arranged inside the end cap and are held together by this.

Zur Verbesserung der Halterung der Kappenschalen im Inneren der Abschlusskappe können die Kappenschalen Rastnasen aufweisen, die in Rastöffnungen der Abschlusskappe eingreifen. Ebenso können auch umgekehrt die Kappenschalen Rastöffnungen aufweisen, in die Rastnasen der Abschlusskappe eingreifen.to Improvement of the holder of the cap shells inside the end cap can they Cap shells have latching lugs in latching openings of the end cap intervention. Likewise conversely, the cap shells have latching openings in the Engage locking lugs of the end cap.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messfühlers weist eine Leiterplatte mit einem ersten und mit einem zweiten starren Leiterplattenbereich auf. Dazwischen erstreckt sich ein flexibler Leiterplattenbereich, wobei auf den flexiblen Leiterplattenbereich wenigstens ein Sensorbauteil angeordnet ist. Der erste und der zweite starre Leiterplattenbereich sind aneinander liegend angeordnet. Mit einem solchen Messfühler lässt sich eine besonders genaue winklige Anordnung eines Sensorbauteils bezüglich der beiden starren Leiterplattenbereiche erreichen. Durch die Länge des flexiblen Leiterplattenbereichs und durch die Anordnung des Sensorbauteils auf dem flexiblen Leiterplattenbereich lässt sich nämlich mit dessen Winkel bezüglich der starren Leiterplattenbereiche sehr genau vorherbestimmen. Wenn die starren Leiterplattenbereiche aneinander liegen, dann bildet der dazwischen liegende flexible Leiterplattenbereich nämlich einen Bogen mit sehr genau vorherbestimmbarer Biegelinie aus. Durch die Position des Sensorbauteils auf dieser Biegelinie ergibt sich die winklige Verdrehung des Sensorbauteils bezüglich der flexiblen Leiterplattenbereiche.A particularly advantageous embodiment a sensor according to the invention has a Printed circuit board with a first and a second rigid printed circuit board area on. In between, there is a flexible circuit board area, wherein on the flexible printed circuit board area at least one sensor component is arranged. The first and second rigid circuit board area are arranged next to each other. With such a sensor can be a particularly accurate angular arrangement of a sensor component with respect to reach both rigid circuit board areas. By the length of the flexible PCB area and by the arrangement of the sensor component on the flexible circuit board area can namely namely with its angle with respect to the Predict rigid PCB areas very accurately. If the rigid circuit board areas lie together, then forms the intermediate flexible printed circuit board area namely one Bow with very precisely predeterminable bending line. By the Position of the sensor component on this bending line results in the angular twisting of the sensor component with respect to the flexible printed circuit board areas.

Zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Leiterplattenbereich sind dabei Verbindungselemente vorgesehen, die ein Verrutschen der starren Leiterplattenbereiche gegeneinander verhindern.to Improvement of the connection between the first and second printed circuit board area are fasteners provided which slipping the prevent rigid PCB areas from each other.

Das Messfühlergehäuse weist Vorteilhafterweise Führungsschienen für den ersten und den zweiten starren Leiterplattenbereich auf, in denen diese geführt werden. Auf diese Weise lässt sich eine besonders genaue winklige Anordnung des Sensorbauteils bezüglich des Messfühlergehäuses erreichen.The Sensor housing points Advantageously, guide rails for the first and the second rigid circuit board area in which this guided become. That way a particularly accurate angular arrangement of the sensor component in terms of reach the sensor housing.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung mit aneinander liegenden starren Leiterplattenbereichen lässt sich auf besonders einfache Weise eine Kontaktierung mit einem Anschlussstecker oder einer Anschlussbuchse erreichen. Dazu werden im Bereich eines Kontaktrandes der Leiterplatte offen liegende Leiterbahnen auf dem ersten oder auf dem zweiten starren Leiterplattenbereich vorgesehen. Auf diese offen liegenden Leiterbahnen kann dann eine elektrische Anschlussbuchse aufgesteckt werden, wobei die Anschlussbuchse wenigstens einen Federkontaktbereich aufweist. Dieser Federkontaktbereich tritt einerseits mit einem der beiden starren Leiterplattenbereiche und andererseits mit einer Leiterbahn auf dem anderen starren Leiterplattenbereich in Kontakt. Es ist auch möglich, im Federkontaktbereich zwei Kontaktfedern vorzusehen, von denen je eine eine Leiterbahn auf einer der beiden starren Leiterplattenbereichen kontaktiert.With the training of the invention with adjacent rigid PCB areas can be in a particularly simple way contacting with a connector or reach a connection socket. This will be in the area of a Kontaktrandes the circuit board exposed traces on the provided on the first or on the second rigid circuit board area. On these exposed tracks then an electric Connection socket are plugged, the socket at least having a spring contact area. This spring contact area occurs on the one hand with one of the two rigid PCB areas and on the other with a trace on the other rigid circuit board area in contact. It is also possible, to provide two contact springs in the spring contact area, of which one each a trace on one of the two rigid circuit board areas contacted.

Der Federkontaktbereich weist dabei je zwei gegenüberliegende Klammerkontakte auf, die gegen eine dazwischen eingeschobene Leiterplatte federnverschieblich ausgebildet sind. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute und dauerhafte Kontaktierung erreichen.Of the Spring contact area has in each case two opposite clamp contacts on, the spring-displaceable against an inserted therebetween printed circuit board are formed. In this way, a particularly good and achieve permanent contact.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Teils eines ersten erfindungsgemäßen Messfühlers, 1 shows a schematic circuit diagram of a part of a first sensor according to the invention,

2 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Hall-Sensors IC101, der als Sensorelement im Messfühler gemäß 1 eingesetzt ist, 2 shows a schematic diagram of a Hall sensor IC101, as a sensor element in the sensor according to 1 is used,

3 zeigt einen typischen Verlauf einer Versorgungsspannung, die ein Testsignal für den Messfühler aus 1 aufweist, 3 shows a typical course of a supply voltage, which is a test signal for the probe 1 having,

4 zeigt eine Teil des Verlaufs der Versorgungsspannung aus 3 in vergrößerter Darstellung, 4 shows a part of the course of the supply voltage 3 in an enlarged view,

5 zeigt eine Antwort des Messfühlers 1 auf einen Versorgungsspannungsverlauf gemäß 3, 5 shows a response from the probe 1 to a supply voltage according to 3 .

6 zeigt einen Querschnitt durch eine Leiterplatte, auf der der Messfühler nach 1 aufgebaut ist, 6 shows a cross section through a printed circuit board on which the sensor after 1 is constructed,

7 zeigt eine Draufsicht auf eine Schaltkarte für die Leiterplatte nach 6, 7 shows a plan view of a circuit board for the circuit board 6 .

8 zeigt einen Querschnitt durch einen ersten Teil eines erfindungsgemäßen Messfühlers, 8th shows a cross section through a first part of a sensor according to the invention,

9 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren Teil eines Messfühlers nach 8, 9 shows a cross section through another part of a probe after 8th .

10 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Teils eines zweiten erfindungsgemäßen Messfühlers, 10 shows a schematic circuit diagram of a part of a second sensor according to the invention,

11 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Teils eines dritten erfindungsgemäßen Messfühlers, 11 shows a schematic circuit diagram of a part of a third sensor according to the invention,

12 zeigt einen Signalverlauf für Komponenten des Messfühlers aus 11, 12 shows a waveform for components of the probe 11 .

13 zeigt ein Blockschaltbild, das den Messfühler nach 1 veranschaulicht, und 13 shows a block diagram, the sensor after 1 illustrated, and

14 zeigt ein Blockschaltbild, das die Messfühler nach 10 und 11 sowie eines weiteren Messfühlers veranschaulicht. 14 shows a block diagram, the sensors after 10 and 11 and another sensor.

Bei allen folgenden Schaltungsbeschreibungen werden für das Verständnis der Funktion der betreffenden Schaltung nicht not wendige Bauteile weggelassen. Hierzu zählen beispielsweise passive Bauteile, die einer Überlastung der anderen Bauteile entgegenwirken, wie beispielsweise Strombegrenzungswiderstände, EMV-Komponenten, Siebkondensatoren, Verpolungsschutzdioden u.ä.at All the following circuit descriptions are for the understanding of Function of the circuit concerned not agile components omitted. Which includes For example, passive components that overload the other components counteract such as current limiting resistors, EMC components, Filter capacitors, reverse polarity protection diodes and the like

1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines ersten erfindungsgemäßen Messfühlers 1, der als Impulsgeber in Verbindung mit einem hier nicht gezeigten Zahnrad auf einer Achse eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist. 1 shows a schematic diagram of a first sensor according to the invention 1 which is arranged as a pulse generator in connection with a gear, not shown here, on an axle of a rail vehicle.

Der Messfühler 1 weist einen Versorgungsspannungsanschluss X101 zur Beaufschlagung mit einer Spannung V_S, einen Masseanschluss X102 und einen Signalausgangsanschluss X103 auf. Der Masseanschluss X102 zieht sich als zentrale Masse GND1 durch die gesamte Schaltung des Messfühlers 1.The sensor 1 has a supply voltage terminal X101 for application of a voltage V _S , a ground terminal X102, and a signal output terminal X103. The ground terminal X102 extends as the center ground GND1 through the entire circuit of the probe 1 ,

In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind nur zwei Schnittstellenanschlüsse vorgesehen. Dann wird das Ausgangssignal als Funktion der Gesamtstromaufnahme gebildetIn an embodiment not shown here only two interface connections are provided. Then that will be Output signal formed as a function of the total current consumption

In dieser Ansicht ist nicht dargestellt, dass der Messfühler 1 zwei identische Schaltungen gemäß 1 aufweist. Dies erfolgt zur Redundanz, zum Vergleich und für eine hier nicht veranschaulichte Generierung eines entsprechenden korrigierten Gesamt-Ergebnissignals aus zwei Einzel-Ausgangssignalen.In this view is not shown that the probe 1 two identical circuits according to 1 having. This is done for redundancy, for comparison and for a not illustrated here generation of a corresponding corrected total result signal from two individual output signals.

Der zentrale Teil der Schaltung wird durch einen Sensor 2 gebildet. Als Sensorelement dient ein Hall-Sensor IC101, dessen Schaltung in 2 schematisch dargestellt ist. Dieser Baustein liefert ein digitales Ausgangssignal ("open collector"). Es wird die magnetische Flussdichtedifferenz zwischen den bei den auf dem Baustein integrierten Hall-Elementen ausgewertet. Wird eine Differenz von mehr als 2,5 mT überschritten, so schaltet ein Ausgangstransistor den Ausgang des Hall-Sensors IC101.The central part of the circuit is powered by a sensor 2 educated. As a sensor element is a Hall sensor IC101, the circuit in 2 is shown schematically. This block provides a digital output signal ("open collector"). The magnetic flux density difference between the Hall elements integrated on the module is evaluated. If a difference of more than 2.5 mT is exceeded, an output transistor switches the output of the Hall sensor IC101.

Um die Zähne eines nicht-magnetischen Zahnrads, das im wesentlichen kein Magnetfeld erzeugt, detektieren zu können, wird ein hier nicht gezeigter Dauermagnet auf der Rückseite des Hall-Sensors IC101 aufgeklebt. Der Dauermagnet ist so groß, dass er gleich alle beide Hall-Sensoren IC101 abdeckt (z.B. Doppelgeber), nämlich das IC101 und ein hier nicht dargestelltes weiteres IC einer weiteren Schaltung. Dies erfolgt so, weil bei zwei Einzelmagneten eine gegenseitige Beeinflussung erfolgen könnte (Abstoßung oder Verzerrung des magnetischen Feldes). Das Zahnrad ist so im Bereich von Hall-Probes 3 des Sensorelements IC101 angeordnet, dass dessen Zähne an den Hall-Probes 3 vorbeistreichen, ohne diese zu berühren. Die Zähne des Zahnrads bewirken dabei eine Magnetfeldänderung. Dies erkennt der Hall-Sensor IC101 und schaltet dementsprechend seinen Ausgang "Pin 2".In order to detect the teeth of a non-magnetic gear, which generates substantially no magnetic field, a permanent magnet, not shown here, is glued to the back of the Hall sensor IC101. The permanent magnet is so large that it covers all the two Hall sensors IC101 (eg double encoder), namely the IC101 and another IC, not shown here, of another circuit. This is done because with two individual magnets mutual interference could occur (repulsion or distortion of the magnetic field). The gear is in the range of Hall probes 3 of the sensor element IC101 arranged that its teeth to the Hall probes 3 pass by without touching them. The teeth of the gear cause a magnetic field change. This is detected by the Hall sensor IC101 and accordingly switches its output "Pin 2".

Mittels des Kondensators C108 wird die untere Grenzfrequenz des Sensorelements festgelegt. Es sollen Impulse bis zu 1Hz erkannt werden. Also wurde die Grenzfrequenz auf 1 Hz gelegt.through of the capacitor C108 becomes the lower limit frequency of the sensor element established. It should be recognized pulses up to 1Hz. So it was the cutoff frequency is set to 1 Hz.

Mit einer hier nicht gezeigten Tiefpaßschaltung aus einem am Anschluss Vs angeordneten Widerstands und einem zwischen den Anschlüssen "1" und "3" bzw. "4" angeordneten Kondesator wird ggf. ein EMV-Schutz für das Sensorelement IC101 vorgesehen.With a low-pass circuit, not shown here from one at the port Vs arranged resistor and a between the terminals "1" and "3" or "4" arranged condenser is possibly a EMC protection for provided the sensor element IC101.

Die Stromquelle 4 wird durch einen npn-Transistor T105, durch zwei Widerstände R119 und R121 sowie durch eine Referenz- Zenerdiode D107 gebildet, die wie in 1 gezeigt zwischen der Versorgungsspannung V_S und den Anschluß "Pin 2" des Hall-Sensors IC101 verschaltet sind. Schaltet der Ausgangstransistor (open collector) des Hall-Sensors IC101 nach „Low", so fließt ein Strom durch die Referenz-Z-Diode D107, den Widerstand R121 und der Basis des Transistors T105. Am Widerstand R119 liegt die Spannung der Referenz-Z-Diode an. Daraus ergibt sich ein vorbestimmter Stromfluß am Emitter des Transistors T105. Es ist auch denkbar, diesen Strom durch mehrere Transistoren bereitzustellen, wenn die Wärmebelastung für den Transistor T105 zu groß ist. Dies kann durch einen zweiten, hier nicht gezeigten pnp-Transistor erfolgen, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors T105 verbunden ist und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors T105 verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors ist mit dem Anschluß "2" des Hall-Sensors IC101 verbunden.The power source 4 is formed by an npn transistor T105, by two resistors R119 and R121, and by a reference Zener diode D107, which, as in FIG 1 shown connected between the supply voltage V _S and the pin "pin 2" of the Hall sensor IC101 are connected. When the output transistor (open collector) of the Hall sensor IC101 turns "low", a current flows through the reference Zener diode D107, the resistor R121 and the base of the transistor T105, and the voltage of the reference Z is applied to the resistor R119 -Diode at. This results in a predetermined current flow at the emitter of the transistor T105. It is also conceivable to provide this current through a plurality of transistors if the heat load for transistor T105 is too high. This can be done by a second, not shown here pnp transistor whose base is connected to the collector of the transistor T105 and whose collector is connected to the base of the transistor T105. The emitter of this transistor is connected to the terminal "2" of the Hall sensor IC101.

Der Strom durch die Stromquelle 4 und der Speisestrom des Hall-Sensors IC101 – der Eigenbedarf des Bausteins – ergeben den "High"-Wert des Impulsgeberstromsignals, der als eines der beiden vorgesehenen Ausgangssignale am Signalausgangsanschluss X103 anliegt. Ist der Ausgangstransistor des Sensor-ICs IC101 gesperrt, so fließt kein Strom durch die Stromquelle. Es fließt nur der Speisestrom des Sensor-ICs IC101. Dieser stellt den „Low"-Wert des Impulsgeberstromsignals mit einem vorbestimmten Wert dar, der als das andere der beiden vorgesehenen Ausgangssignale am Signalausgangsanschluss X103 anliegt.The current through the power source 4 and the supply current of the Hall sensor IC101 - the intrinsic demand of the module - give the "high" value of the pulse generator current signal, which is applied as one of the two provided output signals at the signal output terminal X103. If the output transistor of the IC101 IC is disabled, current will not flow through the power source. Only the supply current of the IC101 sensor IC flows. This represents the "low" value of the pulser current signal having a predetermined value applied to the signal output terminal X103 as the other of the two output signals provided.

Mit den vorbeschriebenen Komponenten, fachgerechte Umsetzung und Vorsehen von zusätzlichen üblichen passiven Bauteilen vorausgesetzt, ist der Messfühler 1 betriebsbereit. Bei Anregung durch das sich mit einer bestimmten Frequenz drehende Zahnrad wird ein Rechteckstrom erzeugt, dessen Frequenz sich aus dem Produkt der Drehfrequenz und der Zähnezahl des Zahnrads ergibt.Assuming the above components, professional implementation and provision of additional conventional passive components, the sensor is 1 operational. When excited by the rotating at a certain frequency gear a rectangular current is generated, the frequency of which results from the product of the rotational frequency and the number of teeth of the gear.

Zur Erkennung eines Defekts im Bereich einer Sensorspitze, in der der Sensor 2 angeordnet ist, wird die Versorgungsspannung Vs durch einen Zerstörungsdetektor 5 abgeschaltet. Zur Erkennung eines Defekts ist eine Sens-Leiterbahn 6 im Bereich des Sensors vorgesehen, deren Zustand von einem Flip-Flop 7 abgetastet wird, das einen FET T108 betätigt.To detect a defect in the area of a sensor tip, in which the sensor 2 is arranged, the supply voltage Vs by a destruction detector 5 off. To detect a defect is a Sens trace 6 provided in the region of the sensor whose state is controlled by a flip-flop 7 is sampled, which operates a FET T108.

Nach dem Einschalten des Messfühlers durch Anlegen der Versorgungsspannung Vs ist ein npn-Transistor T110 des Flip-Flops 7 gesperrt. Wenn T110 sperrt, dann wird der npn-Transistor T111 über einen Widerstände R137 und über einen nicht gezeigten Basiswiderstand leitend. Dies führt dazu, daß der Transistor T110 gesperrt bleibt. Aufgrund des Sperrens von T110, sperrt auch der pnp-Transistor T109, so daß durch die Z-Diode D114 über den Widerstand R125 ein Strom fließt und es entsteht am Feldeffekttransistor T108 eine vorbestimmte GS-Spannung. Diese reicht aus, den FET T108 durchzuschalten und nachgeschaltete Funktionsblöcke des Messfühlers 1 mit Energie zu versorgen.After switching on the sensor by applying the supply voltage Vs is an npn transistor T110 of the flip-flop 7 blocked. When T110 turns off, the npn transistor T111 becomes conductive through a resistor R137 and via a base resistor, not shown. This causes the transistor T110 remains disabled. Due to the blocking of T110, the pnp transistor T109 also turns off, so that a current flows through the Zener diode D114 via the resistor R125, and a predetermined DC voltage is produced at the field effect transistor T108. This is sufficient to switch through the FET T108 and downstream function blocks of the sensor 1 to provide energy.

Kommt es nun vor, daß der Messfühler beschädigt wird, indem ihn das sich drehende Polrad bzw. Zahnrad „abfräst", so wird die Sens-Leiterbahn 6 auf einer hier nicht gezeigten Trägerplatine unterbrochen. Dadurch lädt sich ein hier nicht gezeigter Kondensator über Widerstände auf und der npn-Transistor T112 wird leitend. Der npn-Transistor T111 sperrt und der npn-Transistor T110 wird über den Widerstand R110 und über einen weiteren, hier nicht gezeigten Widerstand leitend. Wenn der Transistor T110 leitet, sperrt der Transistor T111. Das Sper ren von T111 erfolgt dann unabhängig davon, ob die Leiterbahn auf der Trägerplatine unterbrochen bleibt, oder aber ob z.B. durch das leitende Polrad (Zahnrad) wieder eine leitende Verbindung entsteht (gespeicherter Zustand). Es ist nämlich zwischen der Basis des Transistors T112 und dem Anschluß "3" der Sens-Leiterbahn 6 ein hier nicht dargestellter Kondensator vorgesehen, der durch das Wiederleitendwerden der Sense- Leiterbahn 6 entladen wird. Dieses Entladen wird mittels eines geeigneten, hier nicht dargestellten Widerstandes verzögert.If it now happens that the sensor is damaged by "milling off" the rotating rotor or gearwheel, the sensor trace becomes damaged 6 interrupted on a carrier board, not shown here. As a result, a capacitor, not shown here, charges via resistors and the NPN transistor T112 becomes conductive. The npn transistor T111 is turned off and the npn transistor T110 is turned on via the resistor R110 and via another resistor, not shown here. When transistor T110 conducts, transistor T111 turns off. The locking ren of T111 then takes place regardless of whether the trace remains interrupted on the carrier board, or whether, for example by the conductive pole (gear) again a conductive connection is formed (stored state). Namely, it is between the base of the transistor T112 and the terminal "3" of the Sens track 6 a capacitor, not shown here, provided by the Wiederleitendwerden the sense-track 6 unloaded. This discharge is delayed by means of a suitable, not shown resistor.

Der Transistor T110 bleibt fortan leitend. Daher wird der pnp-Transistor T109 über einen hier nicht dargestellten Widerstand ebenfalls leitend und schließt die Z-Diode D114 kurz, wodurch der FET T108 sperrt. Die nachfolgenden Schaltungsblöcke, insbesondere die Stromquelle 4, sind somit spannungslos. Dadurch ist es nicht möglich, dass der Messfühler 1 Impulse abgibt, die aufgrund eines Defekts entstehen und eventuell zu Fehlinterpretationen in der übergeordneten Auswerteeinheit führen, an die der Messfühler 1 angeschlossen ist.The transistor T110 remains conductive. Therefore, the PNP transistor T109 also becomes conductive via a resistor, not shown, and short-circuits the Zener diode D114, thereby disabling the FET T108. The following circuit blocks, in particular the current source 4 , are thus tensionless. As a result, it is not possible for the probe 1 Outputs pulses that arise due to a defect and may lead to misinterpretations in the higher-level evaluation unit to which the sensor 1 connected.

Bereits ein kurzzeitiges Unterbrechen der Sens-Leiterbahn 6 ist ausreichend, um den Messfühler 1 dauerhaft zu deaktivieren. Der gespeicherte Abschaltzustand wird beim Aus/Einschalten der Versorgungsspannung wieder aufgehoben. Liegt nach dem Einschalten der Versorgungsspannung der Zustand einer aufgetrennten Sens-Leiterbahn immer noch vor, so wird die Versorgungsspannung für die nachfolgenden Schaltungsblöcke wieder abgeschaltet, und zwar wie oben beschrieben.Already a momentary interruption of the Sens trace 6 is sufficient to the sensor 1 permanently disable. The stored switch-off state is canceled when the supply voltage is switched off / on again. If, after the supply voltage has been switched on, the state of a disconnected sense printed circuit is still present, the supply voltage for the subsequent circuit blocks is switched off again, as described above.

Der Messfühler 1 weist noch eine Sensortestschaltung 8 auf, mit der der Sensor 2 selektiv stimuliert werden kann. Dies wird durch ein sich in der Flußdichte änderndes Magnetfeld er reicht, das von einer Stimulusspule 9 erzeugt wird. Dieses Magnetfeld simuliert ein sich drehendes Polrad (Zahnrad), das normalerweise während der Fahrt beispielsweise eines Zuges für eine Magnetfeldänderung sorgt, wie oben beschrieben wurde.The sensor 1 still has a sensor test circuit 8th on, with which the sensor 2 can be selectively stimulated. This is achieved by a flux density changing magnetic field, that of a stimulus coil 9 is produced. This magnetic field simulates a rotating flywheel (gearwheel) that normally provides magnetic field change during travel of, for example, a train, as described above.

Mittels dieser Magnetfeldstimulation läßt sich der Sensor 2 auf seine Funktion hin testen. Für den Fall, daß der Sensor 2 an einem Schienenfahrzeug eingesetzt wird, wird die Testfunktion nach erfolgtem Stillstand des Schienenfahrzeugs angestoßen und dauert ca. 5 Sekunden. Um sich von einem periodischen Signal (Frequenzsignal während der Fahrt) zu unterscheiden, wird ein Stimulus in der Form eines speziellen Codes verwendet, der auf die Versorgungsspannung Vs aufmoduliert wird.By means of this magnetic field stimulation, the sensor can be 2 test for its function. In the event that the sensor 2 is used on a rail vehicle, the test function is triggered after the standstill of the rail vehicle and takes about 5 seconds. To distinguish itself from a periodic signal (frequency signal while driving), a stimulus is used in the form of a special code which is modulated onto the supply voltage Vs.

Im Testbetrieb wird die Versorgungsspannung von 15V (Normalbetrieb) zeitweise auf 21V hochgeschaltet. Die Sensortestschaltung erkennt dies und leitet selbstständig die Aktivierung der Spule ein, was zu einer Magnetfeldänderung führt.in the Test operation will be the supply voltage of 15V (normal operation) temporarily switched up to 21V. The sensor test circuit detects this and leads independently the activation of the coil, resulting in a magnetic field change leads.

Die Referenz-Z-Diode D111 erzeugt eine von der Versorgungsspannung Vs unabhängige Referenzspannung Vref. Mittels dieser Referenzspannung Vref wird der Schaltpunkt für den OP IC102 – Typ rail-to-rail – festgelegt. Der OP IC 102 vergleicht diese Spannung am „+"-Eingang "5" mit der sich durch den Spannungsteiler R117/R118 ergebenden und von der Versorgungsspannung Vs abhängigen Spannung am „-"-Eingang "6". Er wird hier als „Komparator" eingesetzt, der sowohl nach 0V (Low) wie auch nach U_b (High) schalten kann.The reference Zener diode D111 generates a reference voltage Vref independent of the supply voltage Vs. This reference voltage Vref defines the switching point for OP IC102 - type rail-to-rail. The OP IC 102 compares this voltage at the "+" input "5" with the voltage at the "-" input "6" resulting from the voltage divider R117 / R118 and dependent on the supply voltage Vs. It is used here as a "comparator", which can switch both to 0V (low) as well as to U _b (high).

Je nach Gesamttoleranz (Toleranz, Temperatur, Lebensdauer) der verwendeten Bauteile liegt – bezogen auf die Versorgungsspannung – die Schaltschwelle bei ca. 18V. Dies bedeutet, daß bei der Versorgungsspannung im Normalbetrieb von 15,2V der Ausgang des OP IC102 aufgrund seiner rail-to-rail Eigenschaften annähernd den Wert der Versorgungsspannung annimmt. Liegt der Testfall vor, d.h. dass die Versorgungsspannung auf 21,2V hochgeschaltet wird, so schaltet der Ausgang "7" des OP IC102 auf 0V.ever according to total tolerance (tolerance, temperature, service life) of the used Components lies - related to the supply voltage - the Switching threshold at approx. 18V. This means that at the supply voltage in normal operation of 15.2V the output of the OP IC102 due to its rail-to-rail characteristics approximate takes the value of the supply voltage. If the test case is i.e. that the supply voltage is switched up to 21.2V, the output "7" of the OP IC102 switches to 0V.

Im Testbetrieb (21,2V) ist der OP-Ausgang "7" von IC102 zeitweise auf 0V. Über einen hier nicht gezeigten Widerstand wird der pnp-Transistor T104 angesteuert und er schaltet die Versorgungsspannung Vs durch. Dadurch liegt an der Basis des npn-Transistor T101 eine Spannung an – Z-Diode D105. Gleichzeitig wird über einen hier nicht gezeigten Widerstand der npn-Transistor T102 (T202) leitend gesteuert und er legt das GND-Potential an die Stimulusspule 9. Durch die Stimulusspule 9 fließt somit ein vorbestimmter Strom.In test mode (21.2V), the OP output "7" of IC102 is temporarily at 0V. Via a resistor, not shown here, the pnp transistor T104 is driven and it switches on the supply voltage Vs. As a result, a voltage is applied to the base of the npn transistor T101 - Zener diode D105. At the same time, the npn transistor T102 (T202) is conductively controlled via a resistor, not shown here, and it applies the GND potential to the stimulus coil 9 , Through the stimulus coil 9 thus flows a predetermined current.

Der Spulenstrom bewirkt eine Flußdichteänderung zwischen den beiden Hallelementen des Sensors IC 101 von ≥ 2,5mT.Of the Coil current causes a flux density change between the two Hall elements of the sensor IC 101 of ≥ 2.5mT.

Um eine Beschädigung der Stimulusspule 9 durch zu lange Beaufschlagung mit Spulenstrom zu verhindern, falls die Versorgungsspannung versehentlich zu lange auf einem Testniveau gehalten wird, ist eine Sicherheitsabschaltung 10 vorgesehen. Am „+"-Eingang "5" des Komparators IC103 liegt eine vorbestimmte Spannung an, die mittels einer Referenz-Z-Diode D113 erzeugt wird. Über einen Widerstand R124 wird der Kondensator C112 aufgeladen. Wird nun am „-"-Eingang "6" des Komparators IC103 die vorbestimmte Spannung überschritten, so schaltet der Komparator IC103 (open collector) seinen Ausgang auf 0V und er schließt die Z-Diode D105 kurz. Dadurch wird die weitere Ansteuerung der Stimulusspule 9 unterbunden.To damage the stimulus coil 9 Preventing coil current from being applied too long if the supply voltage is inadvertently held at a test level for too long is a safety shutdown 10 intended. At the "+" input "5" of the comparator IC103 is a predetermined voltage, which is generated by means of a reference Zener diode D113.The capacitor C112 is charged via a resistor R124 "of the comparator IC103 exceeded the predetermined voltage, the comparator IC103 (open collector) switches its output to 0V and it short-circuits the Z-diode D105. This will further control the stimulus coil 9 prevented.

Im Normalbetrieb, bei dem Vs ca. 15,2V ist, ist der OP-Ausgang "7" von IC102 auf U_b. Somit wird über einen nicht gezeigten Widerstand der npn-Transistor T103 leitend. Dies bewirkt, dass der für die Abschaltung der Spulenansteuerung notwendige Kondensator C112 entladen wird. Der pnp-Transistor T104 sperrt. Die Stimulusspule 9 erhält keinen Strom.In normal operation, where Vs is about 15.2V, the OP output is "7" from IC102 to U _b . Thus, via a resistor, not shown, the npn transistor T103 becomes conductive. This causes the capacitor C112 necessary for the turn-off of the coil drive to be discharged. The pnp transistor T104 blocks. The stimulus coil 9 does not receive power.

Der Stromfluß der Stimulusspule wird im Normalbetrieb unterbunden. Die GND-Anbindung der Spule wird mit dem npn-Transistor T102 aufgehoben. Dieser sperrt, da der pnp-Transistor T104 sperrt. Aufgrund des Sperrens des Transistors T104 sperrt auch der npn-Transistor T101. Zudem kann eine Diode vor der Stimulusspule ebenfalls einen ungewollten Stromfluß durch die Stimulusspule 9 im Normalbetrieb verhindern.The current flow of the stimulus coil is prevented in normal operation. The GND connection of the coil is canceled with the npn transistor T102. This blocks because the pnp transistor T104 blocks. Due to the blocking of the transistor T104, the npn transistor T101 also turns off. In addition, a diode in front of the stimulus coil also an unwanted current flow through the stimulus coil 9 prevent in normal operation.

3 zeigt einen typischen Verlauf einer Versorgungsspannung, die ein Testsignal für den Messfühler aus 1 aufweist. 4 zeigt einen Teil der Versorgungsspannung aus 3 in vergrößerter Darstellung. Das Testsignal wurde in 3 in fünf Bereiche "1" bis "5" unterteilt, die jeweils eine Dauer von 1s wiedergeben. 3 shows a typical course of a supply voltage, which is a test signal for the probe 1 having. 4 shows part of the supply voltage 3 in an enlarged view. The test signal was in 3 divided into five areas "1" to "5", each representing a duration of 1s.

Das Testsignal hat zwei Funktionen. Zum einen wird dem Sensor 2 ein sich veränderndes Magnetfeld vorgegeben (Testzyklen 1 bis 3). Hiermit lässt sich das Sensorelement und die hier nicht dargestellte, nachgeschaltete Signalanpassung überprüfen. Dieser Test dauert ca. 3s. Die Testzyklen 4 und 5 (21V Dauersignal) dienen dazu, die Sicherheitsabschaltung 10 zu testen. Dies ist wichtig, da dadurch eine Überlastung der Spule verhindert wird. Die Testzyklen 4 und 5 dauern zusammen ca. 2s. Nach ca. 500ms muß die Sicherheitsabschaltung 10 der Sti mulusspule 9 aktiv werden. Da das Testsignal gemäß 3 und 4 und die zu erwartende Antwort des Sensors 9 gemäß 5 bekannt sind, lässt sich in der übergeordneten Auswerteeinheit ein Vergleich der beiden Signale durchführen und entsprechend bewerten.The test signal has two functions. First, the sensor 2 a changing magnetic field predetermined (test cycles 1 to 3). This makes it possible to check the sensor element and the downstream signal adaptation (not shown here). This test lasts about 3s. The test cycles 4 and 5 (21V continuous signal) are used for the safety shutdown 10 to test. This is important because it prevents overloading of the coil. The test cycles 4 and 5 together take about 2 s. After about 500ms, the safety shutdown must 10 the magnetic coil 9 to become active. Since the test signal according to 3 and 4 and the expected response of the sensor 9 according to 5 are known, can be in the parent evaluation a comparison of the two signals perform and rate accordingly.

6, 7, 8 und 9 veranschaulichen den mechanischen Aufbau des erfindungsgemäßen Messfühlers 1. 6 . 7 . 8th and 9 illustrate the mechanical structure of the probe according to the invention 1 ,

6 zeigt dabei eine Platine 12, auf der zwei Schaltungen gemäß 1 untergebracht sind. 6 shows a circuit board 12 , on the two circuits according to 1 are housed.

Die Platine 12 gliedert sich in einen ersten starren Leiterplattenbereich 13, in einen zweiten starren Leiterplattenbereich 14 sowie in einen flexiblen Leiterplattenbereich 15, der zwischen dem ersten starren Leiterplattenbereich 13 und dem zweiten starren Leiterplattenbereich 14 ausgebildet ist. Die Platine 12 weist dabei eine durchgehende Polyimidfolie 16 auf, die leicht biegsam ist.The board 12 is divided into a first rigid circuit board area 13 into a second rigid circuit board area 14 as well as in a flexible PCB area 15 that is between the first rigid PCB area 13 and the second rigid circuit board area 14 is trained. The board 12 has a continuous polyimide film 16 on, which is easily bendable.

Die Polyimidfolie 16 ist auf ihrer Oberseite und auf ihrer Unterseite mit Leiterbahnen 17 aus Kupfer versehen. Untenseitig hat die Platine 12 in der in 6 linksseitigen Hälfte einen ersten steifen Glasfaserkartenbereich 18 und rechtsseitig einen zweiten Glasfaserkartenbereich 19. Der erste Glasfaserkartenbereich 18 ist untenseitig mit zwei Zentriernoppen 20 Versehen, die in Zentrieröffnungen 21 im zweiten Glasfaserkartenbereich 19 einsteckbar sind. Hierzu bildet der flexible Leiterplattenbereich 15 eine Art Scharnier, um die der erste starre Leiterplattenbereich 13 und der zweite starre Leiterplattenbereich 14 geschwenkt werden können.The polyimide film 16 is on its top and on its underside with tracks 17 made of copper. The bottom has the board 12 in the in 6 left-side half a first stiff fiber optic card area 18 and on the right side a second fiber optic card area 19 , The first fiber optic card area 18 is at the bottom with two center knobs 20 By mistake, in centering holes 21 in the second fiber optic card area 19 are pluggable. The flexible PCB area forms for this purpose 15 a kind of hinge around which the first rigid circuit board area 13 and the second rigid circuit board area 14 can be swiveled.

Auf der Oberseite der Platine 12 ist im flexiblen Leiterplattenbereich 15 ein Sensor-Stimulator 22 aufgesetzt. Der Sensor-Stimulator 22 bildet einen Teil der Sensortestschaltung 8 aus 1. Auf der Unterseite der Platine 12 sind im flexiblen Leiterplattenbereich 15 die beiden Sensorelemente IC101 der beiden Schaltungen gemäß 1 vorgesehen.On the top of the board 12 is in the flexible PCB area 15 a sensor stimulator 22 placed. The sensor stimulator 22 forms part of the sensor test circuit 8th out 1 , On the bottom of the board 12 are in the flexible PCB area 15 the two sensor elements IC101 of the two circuits according to 1 intended.

Außerdem sind noch weitere Bauelemente der Schaltungen gemäß 1 vorgesehen, und zwar sowohl auf dem flexiblen Leiterplattenbereich 15 als auch auf dem ersten starren Leiterplattenbereich 13 und dem zweiten starren Leiterplattenbereich 14. Die Oberseite der Platine 12 ist mit einer Lötstoplackschicht 23 versehen. Auf der Unterseite der Platine 12 ist im flexiblen Leiterplattenbereich 15 eine Deckfolie 24 angebracht. Auf der Oberseite der Platine 12 sind randseitig Kontaktzungen 25 von der Lötstoplackschicht 23 freigelassen.In addition, other components of the circuits according to 1 provided, both on the flexible circuit board area 15 as well as on the first rigid PCB area 13 and the second rigid circuit board area 14 , The top of the board 12 is with a Lötstoplackschicht 23 Mistake. On the bottom of the board 12 is in the flexible PCB area 15 a cover sheet 24 appropriate. On the top of the board 12 are edges on the reeds 25 from the Lötstoplackschicht 23 released.

7 zeigt eine Draufsicht auf den Sensor-Stimulator 22 aus 1. Der Sensor-Stimulator 22 ist auf einem Leiterplattenisolationsmaterial aufgebaut, auf dem die beiden Sens-Leiterbahnen 6 aus 1 aus Kupfer auf kaschiert sind. Der Sensor-Stimulator 22 weist dabei zwei Vertiefungen für die beiden Spulen 9 auf, die in diese Vertiefungen eingepasst sind. Die Spulen 9 sind über in dieser Ansicht nicht gezeigte Durchkontakte auf die Unterseite des Sensor-Stimulators 22 verbunden. Dort werden sie auf der Platine 12 angelötet. Ebenso sind die beiden Sens-Leiterbahnen 6 an deren Enden mit Durchkontakten verbunden, an denen sie mit der Platine 12 verbunden werden. 7 shows a plan view of the sensor stimulator 22 out 1 , The sensor stimulator 22 is built on a PCB insulation material, on which the two Sens-tracks 6 out 1 made of copper are laminated on. The sensor stimulator 22 has two recesses for the two coils 9 on, which are fitted in these wells. The spools 9 are via contacts, not shown in this view, on the underside of the sensor stimulator 22 connected. There they will be on the board 12 soldered. Likewise, the two Sens interconnects 6 at the ends connected with vias, where they connect to the board 12 get connected.

8 zeigt einen Teilbereich des montierten Messfühlers 1 in vergrößerter geschnittener Darstellung. Der Messfühler 1 weist ein Außenrohr 26 aus Stahlblech oder Aluguss mit einer darin angeordneten Abschlusskappe 27 aus Kunststoff, Messing oder Alu auf. Die Abschlusskappe 27 ist mit einem O-Ring 28 gegenüber dem Außenrohr 26 abgedichtet. Im Inneren der Abschlusskappe 27 ist eine Haltekappe 29 für die Platine 12 vorgesehen. Dabei gliedert sich die Haltekappe 29 in zwei Kappenschalen 30, die sich jeweils komplementär ergänzen. 8th shows a portion of the mounted sensor 1 in enlarged cut representation. The sensor 1 has an outer tube 26 made of sheet steel or cast aluminum with an end cap arranged in it 27 made of plastic, brass or aluminum. The graduation cap 27 is with an O-ring 28 opposite the outer tube 26 sealed. Inside the end cap 27 is a retaining cap 29 for the board 12 intended. Here, the holding cap is divided 29 in two cap shells 30 , which complement each other in a complementary way.

Dabei ist in den Kappenschalen 30 ein Flexfolienkanal 31 freigelassen, der den flexiblen Leiterplattenbereich 15 der Platine 12 aufnimmt. Rastnasen 31 der Haltekappe 29 greifen dabei in Rastöffnungen 32 in der Abschlusskappe 27 ein.It is in the cap shells 30 a flex foil channel 31 released the flexible circuit board area 15 the board 12 receives. locking lugs 31 the retaining cap 29 engage in detent openings 32 in the graduation cap 27 one.

Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, wird in der Haltekappe 29 ein Dauermagnet 33 gehalten. Kantenschutzstege 34, die als Bestandteil der Kappenschalen 30 ausgeformt sind, verhindern dabei, dass die Flexfolie der Leiterbahn 17 am Dauermagnet 33 scheuert.As you can see in this view especially well, is in the retaining cap 29 a permanent magnet 33 held. Edge protection lands 34 as part of the cap shells 30 are formed, prevent the fact that the flex foil of the conductor 17 on the permanent magnet 33 scrubs.

Es bleibt noch zu erwähnen, dass auf der Innenseite des Außenrohrs 26 Führungsschienen 35 vorgesehen sind, in denen der erste Glasfaserkartenbereich 18 und der zweite Glasfaserkartenbereich 19 geführt sind.It remains to mention that on the inside of the outer tube 26 guide rails 35 are provided, in which the first fiber optic card area 18 and the second fiber optic card area 19 are guided.

An der Oberseite des Außenrohrs 26 sind noch Bördelkanten 36 ausgebildet, die in einem hier nicht veranschaulichten Umformungsschritt so umgebördelt werden, dass die Abschlusskappe 27 fest im Außenrohr 26 verankert ist.At the top of the outer tube 26 are still flanged edges 36 trained, which are flanged in a forming step, not illustrated here, so that the end cap 27 firmly in the outer tube 26 is anchored.

Durchtrittskanäle 37 gewähren einen Durchtritt beispielsweise von flüssigem Klebstoff zwischen dem Bereich des Dauermagnet 33 und der Innenseite des Außenrohrs 26 unterhalb der Haltekappe 29.Passageways 37 allow a passage of, for example, liquid adhesive between the area of the permanent magnet 33 and the inside of the outer tube 26 below the retaining cap 29 ,

9 zeigt einen Abschnitt des Messfühlers 1, der gegenüber dem in 8 gezeigten Bereich am anderen Ende des Außenrohrs 26 gelegen ist. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, ist eine mit einem Kabel 38 verbundene Anschlusskappe 39 in das andere Ende des Außenrohrs 26 eingesteckt. Die Anschlusskappe 39 ist aus Kunststoff gefertigt und mit einem O-Ring 40 gegenüber dem Außenrohr 26 abgedichtet. Bördelbereiche 41 des Außenrohrs 26 werden in einem hier nicht gezeigten Herstellungsschritt umgebördelt und halten die Anschlusskappe 39 fest im Außenrohr 26. Das Kabel 38 mündet in Kontaktfedern 42, von denen je zwei einen Klammerkontakt bilden. Die Kontaktfedern 42 treten jeweils mit einer Kontaktzunge 25 in Kontakt. Zur Erzielung der Feder- und Klemmwirkung sind die Kontaktfedern 42 schräg in der Anschlusskappe 39 angeordnet. Es handelt sich um gedrehte Kontakte, an die die Einzellitzen des Kabels 38 angecrimpt. Die Kontaktfedern 42 sind dabei in der als Formteil ausgebildeten Anschlusskappe 39 eingegossen. 9 shows a section of the probe 1 who is facing the in 8th shown area at the other end of the outer tube 26 is located. As you can see in this view, one is with a cable 38 connected connection cap 39 in the other end of the outer tube 26 plugged in. The connection cap 39 is made of plastic and with an O-ring 40 opposite the outer tube 26 sealed. Bördelbereiche 41 of the outer tube 26 are crimped in a manufacturing step, not shown here and hold the connection cap 39 firmly in the outer tube 26 , The cable 38 flows into contact springs 42 of which two each form a clamp contact. The contact springs 42 each with a contact tongue 25 in contact. To achieve the spring and clamping effect are the contact springs 42 diagonally in the connection cap 39 arranged. These are turned contacts to which the individual strands of the cable 38 crimped. The contact springs 42 are in the formed as a molding connection cap 39 cast.

Über ein hier nicht gezeigtes Kodierelement in Form einer Kodiernut an der der Platine 12, am Sensorgehäuse in Form des Außenrohrs 26 und an der Anschlusskappe 39 ist ein richtiges Einsetzen und verpolungssicherer Betrieb der Anschlusskappe 39 an der Platine 12 gewährleistet.About a coding element not shown here in the form of a coding groove on the board 12 , on the sensor housing in the form of the outer tube 26 and on the connection cap 39 is a correct insertion and reverse polarity safe operation of the connection cap 39 on the board 12 guaranteed.

Zur Montage des Messfühlers 1 wird dabei wie folgt vorgegangen. Zunächst wird die Platine 12 mit zwei Messfühlerschaltungen gemäß 1 und der Bestückung gemäß 6 und 7 hergestellt. Die Platine 12 wird dann so umgebogen, dass der erste Glasfaserkartenbereich 18 am zweiten Glasfaserkartenbe reich 19 anliegt. In diesem Zustand werden die beiden Halbschalen bezüglich der Platine 12 positioniert und zusammengefügt. Dabei wird der Dauermagnet 33 zwischen die beiden Kappenschalen 30 eingefügt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann Klebstoff in dem Bereich zwischen die beiden Kappenschalen 30 eingebracht werden. Nach dem Aushärten des Klebstoffs kann der so fertig gestellte Teil des Messfühlers 1 geprüft werden, und zwar auf seine mechanische und elektrische Funktion.For mounting the sensor 1 The procedure is as follows. First, the board 12 with two sensor circuits according to 1 and the equipment according to 6 and 7 produced. The board 12 is then bent over so that the first fiber optic card area 18 on the second Glasfaserkarten rich 19 is applied. In this state, the two half-shells with respect to the board 12 positioned and put together. This is the permanent magnet 33 between the two cap shells 30 inserted. In a preferred embodiment, adhesive may be in the area between the two cap shells 30 be introduced. After the adhesive has cured, the part of the probe that has been completed in this way can be replaced 1 be tested for its mechanical and electrical function.

Anschließend wird die Platine 12 in das Außenrohr 26 eingeschoben. Die Abschlusskappe 27 wird über die aus den beiden Kappenschalen 30 gebildete Haltekappe 29 gestülpt, bis die Rastnasen 31 in den Rastöffnungen 32 einrasten, wie es in 8 gezeigt ist. Anschließend wird der Börtelbereich 36 umgebördelt. Danach wird der Messfühler 1 geprüft. Zur Endmontage wird die Anschlusskappe 39 auf die Platine 12 aufgesteckt und der Bördelbereich 41 umgebördelt.Subsequently, the board 12 in the outer tube 26 inserted. The graduation cap 27 gets over from the two cap shells 30 formed retaining cap 29 slipped up until the locking lugs 31 in the detent openings 32 snap into place as it is in 8th is shown. Subsequently, the Börtelbereich 36 crimped. Then the sensor becomes 1 checked. For final assembly, the connection cap 39 on the board 12 attached and the crimping area 41 crimped.

In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Anschlusskappe 39 auch als abgewinkelte Anschlusskappe ausgeführt sein.In an embodiment not shown here, the connection cap 39 also be designed as angled connection cap.

Hinter der Kunststoffkappe 27 ist eine Trägerplatine integriert, die unteranderem zur Aufnahme der Spulen dient. Auf dieser Trägerplatine ist pro Geber eine Sens-Leiterbahn aufgebracht.Behind the plastic cap 27 a carrier board is integrated, which serves among other things to accommodate the coils. On this carrier board, a sense strip is applied per encoder.

10 zeigt ein schematisches Schaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen Messfühlers 1'. Der Messfühler 1' stimmt in wesentlichen Teilen mit dem Messfühler 1 aus 1 überein. Gleiche Bestandteile haben die selben Bezugsziffern. Der Mess fühler 1' arbeitet mit einem Signalausgangsanschluss X102, an dem eine veränderliche Spannungshöhe ausgegeben wird. Am Masseanschluss X103 wird eine systemweite Masse angelegt. 10 shows a schematic diagram of a second sensor according to the invention 1' , The sensor 1' agrees in essential parts with the probe 1 out 1 match. Same components have the same reference numbers. The measuring sensor 1' operates with a signal output terminal X102 at which a variable voltage level is output. At the ground connection X103, a system-wide ground is applied.

Das Ausgangssignal des Sensorbausteins IC101 ist das Eingangssignal eines als nicht-invertierenden Verstärker beschaltenen OP IC102 mit rail-to-rail Ausgang. Hier nicht gezeigte Widerstände bestimmen die Verstärkung des OP IC102. Außerdem ist ein Widerstand als Schutzwiderstand gegen EMV-Störungen und zur Leistungsreduzierung des Verstärkers im Fall eines Kurzschlußes an den Ausgangspins vorgesehen.The Output signal of the sensor chip IC101 is the input signal an OP IC102 connected as a non-inverting amplifier with rail-to-rail exit. Determine resistors not shown here the reinforcement of the OP IC102. Furthermore is a resistor as a protective resistor against EMC interference and for reducing the power of the amplifier in the event of a short to the Output pins provided.

Schaltet der Ausgangstransistor des Sensorbauteils IC101 aufgrund einer Anregung an den Hall-Probes 3 gem. 2, so schaltet der Ausgang "1" des OP IC102 auf „Low". Somit liegt am Ausgangsspannungspin X104 des Gebers „Low"-Signal (0V).Switches the output transistor of the sensor component IC101 due to a stimulus to the Hall probe 3 gem. 2 , the output "1" of the OP IC102 switches to "Low." This means that the output voltage pin X104 of the encoder has a low signal (0V).

Sperrt der Ausgangstransistor des Hall-Sensors IC101, so schaltet der OP IC102 aufgrund eines nicht gezeigten pull-up Widerstands auf „High". Somit liegt am Ausgangsspannungspin X102 des Gebers „High"-Signal (U_b).If the output transistor of the Hall sensor IC101 blocks, the OP IC102 switches to "High" due to a pull-up resistor (not shown) .Thus, the output voltage pin X102 of the encoder has a "High" signal (U _b ).

Der OP IC102 (IC202) bietet die Möglichkeit, einen begrenzten Strom am Ausgangspin X102 des Messfühlers 1' fließen zu lassen. Dieser Fall wird als "Pegelanpassung" bezeichnet.The OP IC102 (IC202) offers the possibility of a limited current at the output pin X102 of the probe 1' to flow. This case is called "level adjustment".

Der Messfühler 1 und der Messfühler 1' können mit derselben Platine aufgebaut werden, wenn dafür Leiterbahnen und Drahtbrücken vorgesehen werden. Um ausgehend vom Messfühler 1' zum Messfühler 1 zu kommen, wird zunächst einfach das IC102 weggelassen. Der Masseanschluss X102 wird an die Systemmasse gelegt. In den Punkten "B" und "C" in 10 wird eine Draht brücke durch die Z-Diode D107 ersetzt. Der Widerstand R101 wird durch den Widerstand R121 ersetzt und der Widerstand R119 wird zusammen mit dem Transistor T105 zwischen die Punkte "A", "C" und "D" in 10 geschaltet.The sensor 1 and the probe 1' can be built with the same board, if it is provided for tracks and jumpers. To start from the sensor 1' to the sensor 1 At first, the IC102 is simply omitted. The ground connection X102 is connected to the system ground. In the points "B" and "C" in 10 a wire bridge is replaced by the zener diode D107. The resistor R101 is replaced by the resistor R121, and the resistor R119 is coupled with the transistor T105 between the points "A", "C" and "D" in FIG 10 connected.

Eine weitere Anwendung ergibt sich dann, wenn ausgehend vom Messfühler 1' aus 10 ein hier nicht dargestellter Messfühler bereitgestellt wird, der einen sog. "Transistorausgang" aufweist. Durch entsprechende Brückenbeschaltung und Minderbestückung der Leiterplatte besteht die Möglichkeit, das Ausgangssignal des Sensorbauteils IC101 direkt als Ausgangssignal des Messfühlers zu verwenden, das am Ausgangsanschluss X102 angelegt wird. Der Anschluss X103 wird stattdessen als Systemmasse GND verwendet. Der angesteuerte Ausgangstransistor des Sensors 2 sorgt für ein „Low"-Signal, pull-up Widerstand zwischen den Anschlüssen "1" und "2" sorgt bei einem gesperrten Ausgangstransistor von IC101 für ein „High"-Signal am Ausgang. Außerdem kann ein Widerstand zwischen Anschluss "2" von IC101 und dem Anschluß X102 als Schutzwiderstand gegen EMV-Störungen und dient auch zur Reduzierung des Kurzschlußstroms am Ausgangspin.Another application arises when starting from the probe 1' out 10 a sensor, not shown here, is provided which has a so-called "transistor output". By means of appropriate bridge wiring and reduced provision of the printed circuit board, it is possible to use the output signal of the sensor component IC101 directly as the output signal of the sensor, which is applied to the output terminal X102. The X103 connector is used instead as the system ground GND. The driven output transistor of the sensor 2 provides a "low" signal, pull-up resistance between terminals "1" and "2" provides a high output signal at a locked output transistor of IC101. In addition, a resistor between terminal "2" of IC101 and terminal X102 can function as a protective resistor against EMC interference and also serves to reduce the short-circuit current at the output pin.

11 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Teils eines dritten erfindungsgemäßen Messfühlers 1''. Der Messfühler 1'' ist so konfiguriert, dass er als Funktionszeichen eine sog. "Mittenspannung" abgibt, wenn er im Betrieb den Stillstand eines Fahrzeugs anzeigt: Um eine Unterbrechung oder einen Kurzschluß der Anschlußpins des Gebers erkennen zu können, wird im Stillstand des Zuges beim Impulsgeber mit Mittenspannungsausgang der Ruhepegel auf einen Wert zwischen 6V und 8V gesetzt. 11 shows a schematic diagram of a portion of a third sensor according to the invention 1'' , The sensor 1'' is configured so that he gives as a function symbol a so-called "center voltage" when he indicates the operation of a vehicle standstill: To detect an interruption or short circuit of the connector pins of the encoder, is at standstill of the train at the pulse generator with center voltage output of the idle level to a value between 6V and 8V set.

Im Normalbetrieb (Zug fährt) wird vom Impulsgeber ein Frequenzsignal abgegeben, dessen Spannungswert zwischen 0V und der Versorgungsspannung wechselt.in the Normal operation (train drives) the pulse generator outputs a frequency signal whose voltage value between 0V and the supply voltage changes.

Da ein Teil der Schaltung für die Mittenspannungserzeugung, nämlich das Monoflop IC105 und der analoge Schalter bzw. MUX/Switch IC104, mit 5V arbeitet, wird mittels des Widerstands R116 und der 5V Referenz-Z-Diode D111 aus der Versorgungsspannung Vs für diese Bauelemente eine Versorgungsspannung von 5 V erzeugt.There a part of the circuit for the center voltage generation, namely the monoflop IC105 and the analog switch or MUX / switch IC104, works with 5V, using the resistor R116 and the 5V reference Zener diode D111 from the supply voltage Vs for these devices a supply voltage generated by 5V.

Über den Widerstand R101 und der Z-Diode D110 wird das Ausgangssignal des Sensors IC101 (open collector – Ausgang "2") auf einen Pegel zwischen 4,7V (Ausgangstransistor des Sensors sperrt) und 0V (Ausgangstransistor des Sensors leitet) begrenzt. Dadurch wird der npn-Transistor T107 angesteuert. Über einen nicht gezeigten Widerstand wird der Kondensator C112 entladen. Dies geschieht bei jeder ansteigenden Flanke des vom IC101 abgegebenen Frequenzsignals. Eine hier nicht gezeigte Diode begrenzt negative Schaltspitzen, die bei der fallenden Flanke des Frequenzsignals entstehen. Bleibt die Ansteuerung des npn-Transistors T107 aus, so kann sich der Kondensatoren C112 über den Widerstand R127 aufladen.On the Resistor R101 and Zener diode D110 will be the output of the Sensor IC101 (open collector - output "2") to a level between 4.7V (output transistor the sensor locks) and 0V (output transistor of the sensor conducts) limited. As a result, the npn transistor T107 is driven. About one not shown resistor, the capacitor C112 is discharged. This occurs on each rising edge of the IC101 delivered Frequency signal. A diode not shown here limits negative Switching peaks at the falling edge of the frequency signal arise. If the drive of the npn transistor T107 remains off, thus, the capacitor C112 can charge via the resistor R127.

Die Schaltzeit t₁ des Monoflops ergibt sich aus dem Wert R127 und C112 nach der Gleichung t1=ln3·R·C The switching time t _{1 of} the monoflop results from the value R127 and C112 according to the equation t 1 = Ln3 * R * C

Wird der Transistor T107 vor Ablauf der Zeit t₁ wieder leitend, so ist das Monoflop wieder zurückgesetzt (retriggerbar). Im Normalfall (Fahrbetrieb) wird das Monoflop ständig re getriggert, so daß der Ausgang des IC105 auf „High" (5V) bleibt. Erfolgt kein retriggern (Zugstillstand), so geht der Ausgang auf „Low" (0V), wie in 12 in der mittleren Kurve auf der rechten Seite veranschaulicht ist.If the transistor T107 before the time t ₁ again conductive, the monoflop is reset (retriggerable). Normally (driving), the monoflop is constantly re-triggered, so that the output of the IC105 remains at "High" (5V) .If no retriggering occurs, the output goes to "Low" (0V), as in 12 is illustrated in the middle curve on the right.

Das Ausgangssignal des Monoflops IC105 steuert den Analogschalters IC104 an. Bei einem „High"-Signal (d.h. Fahrbetrieb detektiert) am Steuereingang "1" des Analogschalters IC104 dessen Eingang "6" bzw. das Frequenzsignal des Sensors 2 an den nachfolgenden "+"-Eingang des OP IC102 durchgeschaltet. Im Fall des Zugstillstands liegt die über den Spannungsteiler R135 und R138 eingestellte Spannung am OP IC102 an, denn der Schalter IC104 reicht das an seinem Eingang "Pin 4" anliegende Signal durch. Es ergibt sich hierbei eine sog. „Vormittenspannung". Die sich letztendlich ergebende Mittenspannung wird mittels des Verstärkungsfaktors des OP IC102 festgelegt. Die Verstärkung wird durch die Widerstände R103 und R100 vorgegeben. Der Verstärkungsfaktor wurde so groß gewählt, dass das auf 4,7V geklemmte interne Sensorsignal am Sensorausgang X102 sicher im Bereich von 0V bis U_b liegt. Für die Mittenspannung bedeutet dies, daß sie nominal einen Wert von ca. 7V annimmt. Ein hier nicht gezeigter Widerstand am Ausgang "Pin 6" des OP IC102 ist ein Schutzwiderstand gegen EMV-Störungen und dient auch zur Leistungsreduzierung des Verstärkers im Fall eines Kurzschlusses an den Ausgangspins X102 und X103.The output of the monostable IC105 drives the analog switch IC104. At a "high" signal (ie driving operation detected) at the control input "1" of the analog switch IC104 whose input "6" or the frequency signal of the sensor 2 connected to the following "+" input of the OP IC102. In the case of a tie-break, the voltage set via the voltage divider R135 and R138 is present at the OP IC102, because the switch IC104 passes the signal present at its input "Pin 4". This results in a so-called "pre-emphasis voltage." The resulting final center voltage is determined by means of the amplification factor of the OP IC 102. The gain is set by the resistors R103 and R100 The amplification factor was chosen so large that the clamped to 4.7V internal sensor signal at the sensor output X102 is safely in the range of 0V to U _b For the center voltage, this means that it assumes a nominal value of about 7 V. A resistor (not shown here) at the output "pin 6" of the OP IC102 is a protective resistor against EMC interference and also serves to reduce the power of the amplifier in the event of a short circuit at the output pins X102 and X103.

13 zeigt ein Blockschaltbild, das die funktionalen Einheiten des Messfühlers 1 nach 1 sowie deren Zusammenwirken veranschaulicht. Wie man besonders gut in 13 sieht, ist zusätzlich eine Schutzbeschaltung 11 vorgesehen, die einen Verpolschutz und einen EMV-Schutz beinhaltet. 13 shows a block diagram showing the functional units of the probe 1 to 1 and their interaction is illustrated. How to be particularly good in 13 sees, is additionally a protective circuit 11 provided, which includes reverse polarity protection and EMC protection.

14 zeigt ein Blockschaltbild, das die Messfühler nach 10 und 11 sowie eines weiteren Messfühlers veranschaulicht. Zusätzlich ist eine Schutzbeschaltung 11 vorgesehen, die einen Verpolschutz und einen EMV-Schutz beinhaltet. 14 shows a block diagram, the sensors after 10 and 11 and another sensor. In addition, a protective circuit 11 provided, which includes reverse polarity protection and EMC protection.

Wie man besonders gut in 14 sieht, ist die erfindungsgemäße Anordnung so gewählt, dass die Module "Mittenspannung", "Pegelanpassung" und "Transistorausgang" durch einfache Bestückungsmaßnahmen auf derselben Leiterplatte vorgesehen werden können.How to be particularly good in 14 sees, the arrangement according to the invention is chosen so that the modules "center voltage", "level adjustment" and "transistor output" can be provided by simple placement measures on the same circuit board.

1',1''1 ', 1' ': Messfühlerprobe
22: Sensorsensor
33: Hall-ProbeHall probe
44: Stromquellepower source
55: Zerstörungsdetektordestruction detector
66: Sens-LeiterbahnSens-conductor track
77: Flip-FlopFlip-flop
88th: SensortestschaltungSensor test circuit
99: Stimulusspulestimulus coil
1010: SicherheitsSecurity
: abschaltungshutdown
1111: Schutzabschaltungprotection shutdown
1212: Platinecircuit board
1313: erster starrer Leifirst rigid lei
: terplattenbereichterplattenbereich
1414: zweiter starrersecond rigid
: LeiterplattenbeLeiterplattenbe
: reichrich
1515: flexibler Leiterflexible ladder
: plattenbereichplate area
1616: Polyimidfoliepolyimide film
1717: Leiterbahnconductor path
1818: erster Glasfaserfirst glass fiber
: kartenbereichcard business
1919: zweiter Glasfasersecond glass fiber
: kartenbereichcard business
2020: Zentriernoppencentering knobs
2121: Zentrieröffnungcentering
2222: Sensor-StimulatorSensor stimulator
2323: Lötstoplackschichtsolder resist layer
2424: Deckfoliecover sheet
2525: Kontaktzungecontact tongue
2626: Außenrohrouter tube
2727: Abschlusskappeend cap
2828: O-RingO-ring
2929: Haltekapperetaining cap
3030: Kappenschalecap shell
3131: Rastnaselocking lug
3232: Rastöffnunglatching opening
3333: Dauermagnetpermanent magnet
3434: KantenschutzstegEdge protection bar
3535: Führungsschieneguide rail
3636: Börtelbereichrollover
3737: DurchtrittskanalPassageway
3838: Kabelelectric wire
3939: Anschlusskappeconnection cap
4040: O-RingO-ring
4141: Börtelbereichrollover
Kontaktfedercontact spring

Claims

Sensor with at least one electromagnetic sensor component (IC101) for generating a periodic measurement signal and with a stimulus coil arranged in the region of the sensor component (IC101) ( 9 ) for generating an electromagnetic stimulus field for the sensor component (IC101), wherein at least one sensor component (IC101) and at least one stimulus coil (IC101) 9 ) Have connections (U1, GND1) for a common supply voltage (Vs) and for the sensor component an extraction device ( 4 ) is provided for obtaining a base voltage or a base current from the supply voltage, characterized by a sensor test circuit ( 8th ) for obtaining a test voltage for the stimulus coil modulated on the supply voltage ( 9 ), wherein the modulation takes place after a code deviating from the periodic measurement signal.

Measuring sensor according to claim 1, characterized in that the extraction device ( 4 ) is designed as a control arrangement that corrects voltage spikes from a DC voltage.

Sensor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the sensor test circuit ( 8th ) a switching device (T101) for selectively applying to the stimulus coil ( 9 ) having a stimulus current, wherein the switching means (T101) turns on the stimulus current when the supply voltage exceeds a predetermined voltage value and wherein the switching means (T101) turns off the stimulus current when the supply voltage falls below a certain voltage level.

probe according to claim 3, characterized in that the switching device (T101) turns off the stimulus current when the supply voltage exceeds the predetermined voltage value for longer than a predetermined maximum time.

probe according to one of the preceding claims, characterized in that a circuit board is provided which has a current output connection and a voltage output terminal, wherein on the board a current output terminal region and a voltage output terminal region each for loading is provided by electronic components, wherein the sensor further is designed so that when equipped Stromausgangsanschlussbereich a changing in current level Measuring signal and when equipped Voltage output connection area is changing in voltage level Measuring signal at the current output connection or at the voltage output connection is applied.

Measuring device with at least one sensor ( 1 ) according to any one of the preceding claims and having an evaluation unit which is the one from the sensor ( 1 ) compares emitted signals with one or more reference values.