DE202008013690U1

DE202008013690U1 - Sensor

Info

Publication number: DE202008013690U1
Application number: DE202008013690U
Authority: DE
Original assignee: Metallux AG
Current assignee: Metallux AG
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2018-10-16

Abstract

Sensor, insbesondere Positionssensor, vorzugsweise Foliensensor, der berührungslos mittels magnetischer Kräfte betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (2) und eine Betätigungseinrichtung (3) in einem Gehäuse (16) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Positionssensor, der vorzugsweise berührungslos, mittels magnetischer Kräfte betätigbar ist.
Aus der DE 43 35 004 A1 ist ein Foliensensor bekannt, der als Positionssensor verwendet werden kann. Der bekannte Foliensensor ist dabei als Potentiometer ausgestaltet. Der Foliensensor weist zwei Trägerfolien auf, die mittels einer Distanzfolie relativ zueinander beabstandet sind und jeweils zumindest eine Elektrode aufweisen. Durch Zusammendrücken der Trägerfolien können die Elektroden miteinander kontaktiert werden. Mittels einer entsprechenden Auswerteschaltung kann in herkömmlicher Weise die Position der Berührstelle berechnet werden.
Aus der DE 43 09 442 A1 ist es bekannt, einen Foliensensor so auszugestalten, dass er berührungslos mittels magnetischer Kräfte betätigt werden kann. Hierzu kann der Foliensensor mit einer weichmagnetischen Folie ausgestattet sein, so dass mit Hilfe magnetischer Kräfte eine Kontaktierung der Elektroden der Trägerfolien realisierbar ist.
Aus der EP 1 491 771 B1 ist ebenfalls ein magnetisch betätigbarer Foliensensor bekannt, bei dem außen an einer der Trägerfolien eine ferrohaltige Kunststofffolie angebracht ist, um mittels magnetischer Kräfte die Trägerfolien zum Kontaktieren ihrer Elektroden zusammendrücken zu können.
Bei allen Ausführungsformen erstrecken sich die Folien im nicht betätigten Zustand in zueinander parallelen Ebenen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Sensor der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch andere Einsatzgebiete auszeichnet.
Dieses Problem wird bei der Erfindung dadurch gelöst, dass die zur berührungslosen, magnetischen Betätigung vorgesehene Betätigungseinrichtung einen, insbesondere an der Konkavseite eines gekrümmten Foliensensors angeordneten, Betätigungskörper aufweist, der sich parallel zur Längsachse des Foliensensors erstreckt und der so ausgestaltet ist, dass er mittels magnetischer Kräfte gegen den Foliensensor anziehbar ist, um diesen lokal zu betätigen. Ferner kann der Foliensensor zumindest im Einbauzustand bezüglich einer Längsachse gekrümmt sein.
Der gekrümmte Foliensensor kann in Verbindung mit dem Betätigungskörper beispielsweise in einem zylindrischen Behälter angeordnet werden, der einen vergleichsweise kleinen Durch messer besitzen kann. Der Sensor lässt sich dadurch insbesondere als Füllstandssensor verwenden, der mit Hilfe eines Schwimmers betätigbar ist. Besagter Schwimmer kann hierzu mit einem geeigneten Magnetkrafterzeuger, Elektromagnet oder Dauermagnet, ausgestattet sein.
Der Betätigungskörper kann hierzu eine Schraubenfeder aufweisen, die sich parallel zur Längsachse erstreckt. Eine Schraubenfeder zeichnet sich aus durch eine hohe Elastizität sowie durch geringe Rückstellkräfte in Querrichtung. Mit anderen Worten, es reichen bereits relativ kleine magnetische Kräfte aus, die Schraubenfedern hinreichend zu verbiegen, um die gewünschte Betätigung des Foliensensors zu erzielen.
Die Schraubenfeder kann selbst aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sein.
Zusätzlich oder alternativ kann der Betätigungskörper mehrere Drähte aufweisen, die sich parallel zur Längsachse des Sensors erstrecken und die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. Die einzelnen Drähte besitzen vergleichsweise kleine Querschnitte und sind dementsprechend mit vergleichsweise geringen Kräften quer zu ihrer Längsrichtung durchbiegbar. Dementsprechend reichen bereits relativ geringe magnetische Kräfte aus, die Drähte durchzubiegen. Insbesondere können die Drähte in der zuvor genannten Schraubenfeder angeordnet sein. Vorteilhaft ist es, sowohl die Schraubenfeder als auch die Drähte aus weichmagnetischem Material her zustellen, z. B. aus einem ferromagnetischen Metall, insbesondere Eisen.
In den Figuren ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors näher dargestellt.
Dabei zeigt die
1 einen Querschnitt des Sensors im unbetätigten Zustand,
2 einen Querschnitt des Sensors in einem betätigten Zustand,
und
3 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Sensors.
Entsprechend den 1 bis 3 besteht ein Sensor 1, bei dem es sich vorzugsweise um einen Positionssensor handelt, der insbesondere als Potentiometer ausgestaltet sein kann, aus einer Sensoreinrichtung 2 und einer Betätigungseinrichtung 3. Diese Sensoreinrichtung 2 kann grundsätzlich aus einem herkömmlichen Foliensensor bestehen, der insbesondere bezüglich seiner Längsrichtung gekrümmt ist. Bevorzugt wird für die hier vorgestellte Verwendung eine Ausgestaltung, bei welcher die Sensoreinrichtung 2 die gezeigte gekrümmte Form von selbst aufweist, also mit dieser Form hergestellt ist. Die Sensoreinrichtung 2 besitzt zwei Trägerfolien 4 und 5, die jeweils zumindest eine Elektrode 6 bzw. 7 aufweisen. Die Elektroden 6, 7 können insbesondere eine Potentiometerschaltung bilden, die beispielsweise eine Widerstandsstrecke, eine Kollektorstrecke und einen Konnektor umfasst. Zur beabstandeten Positionierung der beiden Trägerfolien 4, 5 ist außerdem eine Distanzfolie 8 vorgesehen, die rahmenartig ausgestaltet ist und ein offenes Fenster umschließt, in dem die Elektroden 6, 7 angeordnet sind. Zumindest die radial innen liegende Trägerfolie 5 ist flexibel ausgestaltet, so dass sie relativ einfach gegen die radial außen liegende Trägerfolie 4 angedrückt werden kann.
Die Folien 4, 5, 8 der als Foliensensor ausgestalteten Sensoreinrichtung 2 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff, z. B. aus PEEK.
Zum berührungslosen Betätigen des Sensors 1 ist die Betätigungseinrichtung 3 vorgesehen. Diese ist so ausgestaltet, dass sie entsprechend 2 mittels magnetischer Kräfte gegen die radial innen liegende Trägerfolie 5 anziehbar ist, derart, dass diese eine Durchbiegung der inneren Trägerfolie 5 zur Kontaktierung der Elektroden 6, 7 bewirken kann. In 2 ist ein entsprechender Magnetkrafterzeuger 9 dargestellt, der als Dauermagnet oder als Elektromagnet ausgestaltet sein kann.
Die Betätigungseinrichtung 3 weist einen Betätigungskörper 10 auf, der sich parallel zur Längsachse der Sensoreinrichtung 2 erstreckt und der mittels magnetischer Kräfte anzieh bar ist und dabei relativ leicht quer zu seiner Längsrichtung durchbiegbar ist.
Hierzu weist der Betätigungskörper 10 zweckmäßig eine Schraubenfeder 11 auf, die im Beispiel optional mit mehreren Drähten 12 befüllt sein kann. Die Schraubenfeder 11 und/oder die Drähte 12 ermöglichen die erforderliche Biegeelastizität des Betätigungskörpers 10 sowie die Induzierbarkeit der magnetischen Anziehungskräfte. Hierzu können die Drähte 12 vergleichsweise kleine Durchmesser aufweisen, so dass sie vergleichsweise leicht quer zu ihrer Längsrichtung durchbiegbar sind. Beispielsweise sind die Durchmesser 13 maximal doppelt so groß wie ein Durchmesser 14 eines Federdrahts 15, aus dem die Schraubenfeder 11 gewickelt ist. Ferner können die Drähte 12 und/oder die Schraubenfeder 11 aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus einem ferromagnetischen Metall, insbesondere aus Eisen, bestehen.
Im Beispiel ist der Sensor 1, also die Einheit aus Sensoreinrichtung 2 und Betätigungseinrichtung 3, in einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen, Gehäuse 16 angeordnet, das an seinen axialen Enden hermetisch verschlossen sein kann. Der so gebildete Sensor 1 kann mit dem Gehäuse 16 beispielsweise als Füllstandssensor genutzt werden, wobei dann der Magnetkrafterzeuger 9 in einem entsprechenden Schwimmer oder dgl. angeordnet ist.
Entsprechend den 1 bis 3 ist die Sensoreinrichtung 2 bezüglich einer Längsrichtung oder Längsachse des Gehäuses 16 gekrümmt, und zwar insbesondere derart, dass die Sensoreinrichtung 2 flächig an einer Innenseite des Gehäuses 16 anliegt. Bevorzugt erstreckt sich dabei die Sensoreinrichtung 2 in der Umfangsrichtung des Gehäuses 16 in einem Bereich von einschließlich 30% bis einschließlich 50% des Gehäuseumfangs. Die Sensoreinrichtung 2 ist im gezeigten Beispiel selbst als Foliensensor ausgestaltet, und zwar insbesondere als Potentiometer. Die beiden Folien 4, 5 zur Realisierung des Folienpotentiometers 2 sind entsprechend ihrer unterschiedlichen radialen Anordnung in Umfangsrichtung unterschiedlich lang.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4335004 A1 [0002]
- DE 4309442 A1 [0003]
- EP 1491771 B1 [0004]

Claims

Sensor, insbesondere Positionssensor, vorzugsweise Foliensensor, der berührungslos mittels magnetischer Kräfte betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (2) und eine Betätigungseinrichtung (3) in einem Gehäuse (16) angeordnet sind.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) einen zylindrischen, insbesondere eine kreiszylindrischen, Querschnitt aufweist.
Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2) bezüglich einer Längsrichtung des Gehäuses (16) gekrümmt ist.
Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2) bezüglich der Längsrichtung des Gehäuses (16) so gekrümmt ist, dass die Sensoreinrichtung (2) an einer Innenseite des Gehäuses (16) flächig anliegt.
Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensoreinrichtung (2) in Umfangsrichtung um etwa 30% bis 50% des Gehäuses (16) erstreckt.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (3) eine magnetisch anziehbare Schraubenfeder (11) aufweist, die sich parallel zur Längsrichtung des Gehäuses (16) erstreckt.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (3) magnetisch anziehbare Drähte (12) aufweist, die sich parallel zur Längsrichtung des Gehäuses (16) erstrecken.
Sensor nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (12) in der Schraubenfeder (11) angeordnet sind.
Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (13) eines der Drähte (12) oder jedes Drahts (12) maximal zweimal so groß ist wie ein Durchmesser (14) eines Federdrahts (15), mit dem die Schraubenfeder (11) gebildet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) hermetisch abgedichtet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) als Füllstandssensor ausgestaltet ist.