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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Sondierspitzen für Messsonden
und insbesondere ein anbringbares/abnehmbares Sondierspitzensystem
für ein
Messsondierspitzensystem, bei dem die Sondierspitzen des Sondierspitzensystems
auf einem zu testenden Gerät
getrennt von anderen Elementen des Messsondiersystems befestigt
werden können.
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Spannungsmesssonden
empfangen elektrische Signale von einem zu testenden Gerät und koppeln
das empfangene Signal über
ein elektrisches Kabel in ein Messinstrument, wie ein Oszilloskop oder ähnliches,
ein. Eine typische Spannungssonde weist einen Sondenkopf auf mit
einer elektrisch leitenden hohlen Röhre mit einem Träger darin.
Der Träger
hat eine passive oder aktive Schaltungstechnik zum Aufbereiten des
empfangenen Signals vor einer Einkoppelung in das Messinstrument.
Das Ende der hohlen Röhre
weist einen darin angeordneten Isolierstecker auf, wobei eine koaxial
angeordnete Sondierspitze sich aus dem Stecker in beide Richtungen
erstreckt. Der Bereich der Sondierspitze, der in die hohle Röhre reicht,
ist elektrisch mit dem Träger verbunden.
Allgemein werden Spannungsmesssonden beim manuellen Sondieren eines
zu testenden Geräts
eingesetzt oder auf einem Sondierarm befestigt, der auf dem zu testenden
Gerät positioniert
ist. Durch die Anwendung übermäßiger Kraft
auf die Messsonde kann die Sondierspitze kaputtgehen und muss ausgewechselt
werden. Im allgemeinen ist es erforderlich, die Messsonde an einen
Wartungsdienst zu schicken, wo erfahrene Techniker die Sonde zerlegen
und die kaputte Spitze auswechseln. Dies führt zu einem Benutzungsausfall
der Sonde während
der Reparaturzeit und anfallenden Reparaturkosten.
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Das
US-Patent 6,466,000 beschreibt
einen auswechselbaren Sondierspitzenhalter und Messsondenkopf, der
es einem Benutzer erlaubt, eine kaputte Sondierspitze auszuwechseln,
ohne sie an einen Wartungsdienst zu schicken. Der auswechselbare
Sondierspitzenhalter hat einen Aufsatz und Anbringungsarme, die
sich von dem hinteren Ende des Aufsatzes weg erstrecken und die
auf der Außenseite eines
Sondenkopfgehäuses
positioniert werden können.
Der Aufsatz weist eine Reihe von darin ausgebildeten Hohlräumen auf
und ein Bohrloch, das sich von dem innersten Hohlraum zum vorderen
Ende des Aufsatzes erstreckt. Ein federndes Druckelement ist in
dem innersten Hohlraum angeordnet und eine Sondierspitze wird durch
das federnde Druckelement geführt
und in dem Bohrloch angeordnet, wobei sich der Sondierpunkt von
dem Aufsatz nach außen
erstreckt. Das andere Ende der Sondierspitze ist ausgestellt und
bildet einen Kopf, der das federnde Druckelement zwischen dem Aufsatz
und dem Sondierspitzenkopf einklemmt. An dem innersten Hohlraum
anliegend befindet sich ein zweiter Hohlraum, der einen Teil eines
Trägers
aufnimmt, der in einem Sondenkopfgehäuse angeordnet ist.
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Die
Stirnfläche
des Trägers
weist zumindest einen ersten elektrischen Kontakt auf, der mit dem Sondierspitzenkopf
zusammenpasst. Ein dritter Hohlraum nimmt einen Bereich des Sondenkopfgehäuses auf.
Es ist zu bemerken, dass die Sondierspitze nicht sicher in dem Aufsatz
des auswechselbaren Sondierspitzenhalters befestigt ist und dass
die Sondierspitze nur dann sicher in dem auswechselbaren Sondenspitzenhalter
befestigt ist, wenn der Halter auf dem Sondenkopf angeordnet ist.
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Mit
zunehmender Bandbreite der Messung ist es entsprechend notwendig,
dass Messsonden gleiche oder größere Bandbreiten
aufweisen. Eine Hauptschwierigkeit bei der Konstruktion von Messsonden
mit sehr großer
Bandbreite von 5 GHz und mehr besteht in den Kapazitäts- und
Induktivitätsauswirkungen
der Sondierspitzen oder Spitzen. Eine Lösung des Problems besteht darin,
die Sondierspitzen von der aktiven Schaltungstechnik in dem Sondierkopf
der Messsonde zu trennen. Das
US-Patent 6,704,670 beschreibt
ein breitbandiges aktives Sondiersystem, bei dem die Sondierspitzen
oder Spitzen von der Sondenverstärkereinheit
getrennt werden können.
Eines oder mehrere Sondenkabel, die an die Sondenverstärkereinheit
zur Übermittlung
von von einer Sondeneinheit empfangenen Signalen angeschlossen sind,
sind an eine Sondierspitzeneinheit angeschlossen. Verschiedene Typen
von Sondenspitzeneinheiten können
an die Sondenverstärkereinheit
angeschlossen sein. Die Sondenspitzeneinheit kann Schaltungstechnik
enthalten, die von Leiterbahnen bis zu verschiedenen resistiven,
kapazitive und/oder elektronischen Elementen reicht. Ein Vorteil
einer solchen Sondenkonstruktion, statt einer größeren Messsonde mit Sondenverstärkerschalttechnik,
liegt darin, dass sie ein Platzieren der wesentlich kleineren Sondenspitzeneinheit
auf schwer zu erreichenden Kontakten auf einem zu testenden Gerät ermöglicht.
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Die
Sondenspitzeneinheit kann ein einziges oder verschiedene Enden aufweisen
und umfasst Sondenanschlusspunkte zum elektrischen Anschluss von
Sondierspitzeneinheiten an die Sondenspitzeneinheit. Die Sondierspitzeneinheiten
umfassen eine Sondierspitze und können Impedanzelemente wie Widerstände umfassen.
Die Sondierspitzeneinheiten werden an den Sondenanschlusspunkten
der Sondenspitzeneinheit durch Auflöten oder durch Druckanschlüsse befestigt.
Verschiedene Typen von Sondierspitzeneinheiten können auf die Sondenspitzenpunkte
gelötet
werden. Dazu gehören auflötbare, aufsteckbare,
oberflächenmontierbare und
keilförmige
Sondenspitzeneinheiten. Die verschiedenen Sondierspitzeneinheiten
ermöglichen
es, die elektrischen Charakteristiken des Sondiersystems zu ändern oder
eine beschädigte
Sondierspitzeneinheit durch Ablöten
der vorhandenen Sondierspitzeeinheit und Anlöten von Auswechselsondierspitzeneinheiten
an die Sondenanschlusspunkte auszuwechseln. Ein Nachteil dieser
Konstruktion besteht darin, dass jede Sondierspitzeneinheit an einen der
Sondenanschlusspunkte gelötet
werden muss. Außerdem
birgt ein ständiges
Anlöten
und Ablöten der
Sondierspitzeneinheiten an die Sondenanschlusspunkte die Gefahr
der Beschädigung
des Sondierkontaktpunktes und bedeutet damit den Verlust der Sondenspitzeneinheit.
Des Weiteren muss die Sondenspitzeneinheit bei bestimmten Sondieranwendungen
mit einzelnen oder mehreren Enden an die Sondierpunkte des zu testenden
Geräts
angelötet werden.
Dadurch kann es für
einen Benutzer erforderlich sein, das zu testende Gerät mit mehreren Sondenspitzeneinheiten
zu besetzen, wodurch die Kosten für die Sondierlösung steigen.
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Die
US-Patentanmeldungsveröffentlichung
US 20004/0008046 beschreibt
ein Patronensystem, das einen Hauptsondierkopfkörper mit darin angeordneter
Elektronik und eine Sondierspitzenpatrone mit einer Sondierspitze
umfasst. Die Sondierspitzenpatrone ist als umschaltbar und auswechselbar
offenbart und kann mehrere unterschiedliche Typen von Sondierspitzen
umfassen. Die Sondierspitzenpatrone hat Halteflächen in Form von Nuten oder
Schlitzen, die auf jeder Seite der Sondenspitzenpatrone ausgebildet
sind. Der Sondenkopf weist einen Satz Spannbacken auf, die mit den
Halteflächen
der Sondenspitzenpatrone in Eingriff gelangen, um die Sondenpatrone
festzuhalten.
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Eine
Schwierigkeit bei diesem System besteht in dem höheren Risiko, eine schlechte
Verbindung zu erhalten, da zwei Verbindungen zwischen der Sondenspitze
und der Sonde selbst erforderlich sind (Verbindung zwischen Sonde
und Patrone und Verbindung zwischen Patrone und Sondenspitze), als
dies bei einem System der Fall ist, das nur eine Verbindung zwischen
Sondenspitze und Sonde umfasst.
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Es
wird ein anbringbares/abnehmbares Sondierspitzensystem für ein Messsondensystem
benötigt,
bei dem Sondierspitzen leicht auf einem zu testenden Gerät angebracht
werden können,
ohne an andere Elemente des Messsondiersystems angeschlossen zu
werden. Das Sondierspitzensystem muss kostengünstig sein und leicht auf dem übrigen Messsondiersystem
anzubringen sein, ohne dass ein Löten erforderlich ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gesichtspunkte
der vorliegenden Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen dargelegt.
In bevorzugten Ausführungsformen
kann ein anbringbares/abnehmbares Sondierspitzensystem auf einem
Gerät befestigt
und an einer Messsonde angebracht werden. Das Sondierspitzensystem
weist eine Gehäuse
mit einem Sondierspitzenbefestigungselement und gegenüberliegenden
Anbringungsarmen auf, die sich in einer im wesentlichen orthogonalen Richtung
von dem Sondierspitzenbefestigungselement weg erstrecken. Die Anbringungsarme
definieren eine Innenfläche
des Sondierspitzenbefestigungselements, in welchem mindestens ein
erstes nicht zusammendrückbares,
federndes Element angeordnet ist. Erste und zweite Sondierspitzen
sind über
dem nicht zusammendrückbaren,
federnden Element angeordnet und an dem Gehäuse mittels Rastvorrichtungen
befestigt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die ersten und zweiten Sondierspitzen elektrisch
leitende Leitungen, die von ersten und zweiten resistiven Elementen
ausgehen. Die resistiven Elemente sind an dem Gehäuse mittels
Rastvorrichtungen befestigt, die erste und zweite Sätze auf
der Innenfläche des
Sondenspitzenbefestigungselements ausgebildete Einkerbungen aufweist.
Die Einkerbungen jedes Satzes Einkerbungen sind jeweils allgemein
vertikal ausgerichtet und durch eine auf der Innenfläche des Sondenspitzenbefestigungselements
ausgebildete Ausnehmung getrennt, die das nicht zusammendrückbare,
federnde Element aufnimmt. Eine der Einkerbungen jedes Satzes Einkerbungen
weist einen Kanalbereich auf, der sich von der Innenfläche zu einem
im wesentlichen kreisförmigen
Bereich erstreckt. Die andere der Einkerbungen jedes Satzes Einkerbungen
weist ein Bohrloch auf, das sich zu einer Stirnfläche des
Sondierspitzenbefestigungselements erstreckt. Eine elektrisch leitende
Leitung, die sich von jedem der ersten und zweiten resistiven Elemente
in die entgegengesetzte Richtung von der Sondierspitzenleitung erstreckt,
führt durch
die Bohrlöcher
in dem Sondierspitzenbefestigungselement und wird in den kreisförmigen Bereichen
der jeweiligen ersten und zweiten Sätze Einkerbungen befestigt,
indem sie durch die Kanalbereiche der Einkerbungen führt. Eine
der Einkerbungen der ersten und zweiten Sätze Einkerbungen erstreckt
sich von der oberen Fläche
der Ausnehmung in der Innenfläche des
Sondenspitzenbefestigungselements zu der oberen Fläche des
Sondenspitzenbefestigungselements. Die andere der Einkerbungen der
ersten und zweiten Sätze
Einkerbungen erstreckt sich von der Bodenfläche der Ausnehmung zu einem
Unterteil.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die ersten und zweiten Sondierspitzen ausgebildet
als Teil eines flexiblen Trägermaterials
mit entsprechenden ersten und zweiten Sondierspitzenarmen, die durch
eine in dem flexiblen Trägermaterial ausgebildete
Einkerbung definiert sind, und mit mindestens ersten und zweiten
elektrisch leitenden Bahnen. Eine der elektrisch leitenden Bahnen
verläuft entlang
eines der Sondierspitzenarme und die andere elektrisch leitende
Bahn verläuft
entlang des anderen Sondierspitzenarmes, wobei sie so die ersten und
zweiten Sondierspitzen bilden. Die proximalen Enden der ersten und
zweiten Leiterbahnen bilden jeweilige Kontaktstellen auf dem flexiblen
Trägermaterial,
die anliegend an das nicht zusammendrückbare, federnde Element und
von diesem wegweisend angeordnet sind. Die distalen Enden der ersten
und zweiten Leiterbahnen bilden Kontaktstellen auf den ersten und
zweiten Sondierspitzenarmen. Bei jeweiligen ersten und zweiten resistiven
Elementen mit gegenüberliegenden
elektrisch leitenden Leitungen kann eine der elektrisch leitenden
Leitungen an die Kontaktstellen auf den ersten und zweiten Sondierspitzenarmen
gekoppelt sein. Die anderen leitenden Leitungen jedes jeweiligen
ersten und zweiten resistiven Elements bilden die jeweiligen ersten
und zweiten Sondierspitzen. Jede der leitenden Kontaktstellen auf
den ersten und zweiten Sondierspitzenarmen kann mit einer elektrisch
leitenden Öffnung
ausgebildet sein, die eine der elektrisch leitenden Leitungen der
ersten und zweiten resistiven Elemente aufnimmt.
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Alternativ
können
die resistiven Elemente und andere passive elektrische Elemente
auf einem flexiblen Trägermaterial
angeordnet sein und elektrisch mit den jeweiligen ersten und zweiten
Leiterbahnen gekoppelt sein. Die resistiven und elektrischen Elemente
können
die Form diskreter Bauelemente, gedruckter Widerstände, Kondensatoren oder ähnliches
annehmen.
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Das
flexible Trägermaterial
hat eine darin ausgebildete Öffnung
und seitliche Verlängerungen, die
entsprechende nach unten weisende Absätze auf den Seiten des flexiblen
Trägermaterials
ausbildet. Die Öffnung
ist über
einer nach außen
weisenden Ausragung auf der Innenfläche des Sondierspitzenbefestigungselements
angeordnet. Ausnehmungen sind in den gegenüberliegenden Anbringungsarmen ausgebildet,
die sich von der oberen Fläche
aus nach unten erstrecken, um abgesetzte Flächen in den Anbringungsarmen,
die am Sondierspitzenbefestigungssystem anliegen, auszubilden. Die
Ausnehmungen nehmen die seitlichen Verlängerungen des flexiblen Trägermaterials
auf, wobei die nach unten weisenden Absätze der seitlichen Verlängerungen mit
den abgesetzten Flächen
der Ausnehmungen in Eingriff gelangen. Die Kombination der flexiblen
Trägermaterialöffnung,
die mit der Ausragung auf der Innenfläche des Sondierspitzenbefestigungselementes
in Eingriff steht, und der seitlichen Verlängerungen des flexiblen Trägermaterials,
die mit den Ausnehmungen in den Verlängerungsarmen in Eingriff steht,
verrastet die ersten und zweiten Sondierspitzen mit dem Gehäuse.
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Die
Gegenstände,
Vorteile und neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind
aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Kombination mit
den beigefügten
Ansprüchen
und beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der ersten Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3A mit 3F sind
Draufsichten verschiedener Sondierspitzen in der ersten Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten ersten Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer weiteren Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten weiteren Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht in Darstellung einer ersten
Ausführungsform des
anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems 10 der vorliegenden
Erfindung. Das Sondierspitzensystem 10 hat ein Gehäuse 12 mit
einem Sondierspitzenbefestigungselement 14 und im Wesentlichen
orthogonalen Anbringungsarmen 16, 18, die sich
vom Sondierspitzenbefestigungselement 14 aus erstrecken,
wie am besten in 2 zu sehen. Das Gehäuse 12 wird
vorzugsweise aus einem nicht leitenden, für den Spritzguss geeigneten
Material, wie ABS-Kunststoff,
Polycarbonat, ABS-Polycarbonat-Mischung oder ähnlichem gebildet. Die distalen Enden
der Anbringungsarme 16, 18 sind mit nach innen
ausgerichteten Schrägflächen 20 ausgebildet. Die
Innenfläche 24 jedes
der Anbringungsarme 16, 18 weist einen segmentierten
Steg 26 auf, wobei jedes Segment 28, 30 eine
abgeschrägte
rückwärtige Fläche 32 aufweist.
Die segmentierten Stege 26 greifen in Kanäle 34 auf
beiden Seiten des Gehäuses 36 des
Sondierspitzenelements 38 ein. Jeder Kanal 34 hat
eine im Kanal ausgebildete Nabe 40, die zwischen den Segmenten 28, 30 der
segmentierten Stege 26 gefasst wird, um das Sondierspitzensystem 10 an
dem Sondierspitzenelement 38 zu befestigen. Das Sondierspitzenelement 38 umfasst
einen im Gehäuse 36 angeordneten
Träger
mit darauf angebrachter Schaltungstechnik zum Aufbereiten elektrischer
Signale, die von einem zu testenden Gerät in ein Sondierspitzenelement 38 über erste
und zweite am Gehäuse 12 befestigte
Sondierspitzen 42, 44 eingekoppelt werden. Elektrische
Kontaktstifte ragen aus der vorderen Fläche des Sondierspitzenelements 38 und
kontaktieren die Sondierspitzen 42, 44 des Sondierspitzensystems 10.
Die aufbereiteten Signale werden über Koaxialkabel 46, 48 in
einen Sondenkörper
mit zusätzlicher
Schaltungstechnik zur weiteren Aufbereitung der erfassten Signale
eingekoppelt. Die aufbereiteten elektrischen Signale in dem Sondenkopf
werden über
ein Koaxialkabel in ein Messinstrument, wie ein Oszilloskop oder ähnliches, eingekoppelt.
Alternativ kann das Sondierspitzensystem 10 direkt an einem Sondenkörper einer
Messsonde befestigt sein. Der Sondenkörper hat dann die Kanäle 34 auf
den Seiten ausgebildet, wobei die Kanäle die Kanalnaben 40 aufweisen,
die zwischen den Segmenten 28, 30 der segmentierten
Stege 26 auf den Anbringungsarmen 16, 18 gefasst
werden.
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Das
Sondierspitzenbefestigungselement 14 hat Außen- und
Innenflächen 50, 52,
wobei die Innenfläche 52 durch
die Stellung der Anbringungsarme 16, 18 im Verhältnis zum
Sondenspitzenbefestigungselement 14 definiert wird. Die
Innenfläche 52 weist
darin ausgebildete Öffnungen 54 auf,
die nicht zusammendrückbare,
federnde Elemente 56 aufnehmen. Vorzugsweise sind die nicht
zusammendrückbaren,
federnden Elemente 56 aus Elastomermaterial, wie Silikonmaterial.
Jede Öffnung 54 ist
vorzugsweise mit einer mittig angeordneten Ausragung 58 ausgebildet,
die in einer Ausnehmung aufgenommen wird, die in der rückwärtigen Fläche jedes
nicht zusammendrückbaren,
federnden Elements 56 ausgebildet ist. Die Ausragungen 58 und
Ausnehmungen helfen, die nicht zusammendrückbaren, federnden Elemente 56 in
den Öffnungen 54 zu
halten.
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Die
Innenfläche
des Sondierspitzenbefestigungselements weist auch eine nach außen weisende,
zwischen den Öffnungen 54 angeordnete
Ausragung 60 auf. Die Ausragung 60 hat eine abgeschrägte vordere
Fläche 62 und
eine Bodenfläche 64,
die eine abgesetzte Fläche
definiert. Die Anbringungsarme 16, 18 weisen darin
ausgebildete Ausnehmungen 66 an dem Übergang zwischen den Armen 16, 18 und
dem Sondierspitzenbefestigungselement 14 auf. Die Ausnehmungen 66 ragen
von der oberen Fläche der
Anbringungsarme 16, 18 aus nach unten und bilden
eine abgesetzte Fläche 68 in
einem gewissen Abstand entlang der Arme.
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In
einer ersten Ausführung
der ersten und zweiten Sondierspitzen 42, 44 sind
Teile der Sondierspitzen auf einem flexiblen Trägermaterial 70 ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das flexible Trägermaterial 70 ein
Polyamidmaterial, wie etwa KAPTON®, hergestellt
und vertrieben durch E.I. DuPont De Nemours and Company, Wilmington,
Delaware. Das flexible Trägermaterial 70 weist
erste und zweite Sondierspitzenarme 72, 74 auf,
die durch eine Einkerbung 76 zwischen den Sondierspitzenarmen
definiert sind. Erste und zweite elektrisch leitende Bahnen 78, 80 sind
auf dem flexiblen Trägermaterial 70 ausgebildet,
wobei eine der elektrisch leitenden Bahnen 78 sich entlang
eines der Sondierspitzenarme 72 und die andere elektrisch
leitende Bahn 80 sich entlang des anderen Sondierspitzenarmes 74 erstreckt.
Elektrische Kontaktstellen 82, 84 sind auf den
jeweiligen proximalen und distalen Enden 86, 88 jeder
der elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 ausgebildet.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist ein nicht leitendes Material über den elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 mit
Ausnahme der elektrischen Kontaktstellen 82, 84 angeordnet,
um zu verhindern, dass die Bahnen einen Kurzschluss in der Schaltungstechnik
auf dem zu testenden Geräts
verursachen. Jede der elektrischen Kontaktstellen 82 auf den
distalen Enden 86 der elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 nimmt
ein resistives Element 90 mit gegenüberliegenden elektrisch leitenden
Leitungen 92, 94 auf. Eine der Leitungen 92 jedes
der resistiven Elemente 90 ist elektrisch an eine jeweilige
elektrisch leitenden Kontaktstelle 84 der ersten und zweiten elektrisch
leitenden Bahnen 78, 80 gekoppelt und die anderen
Leitungen 94 der resistiven Elemente 90 werden
als die Sondierspitzen 42, 44 verwendet.
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Das
flexible Trägermaterial 70 ist
auch mit sich seitlichen erstreckenden Ausragungen 96 ausgebildet,
die nach unten weisende abgesetzte Flächen 98 ausbilden.
Eine Öffnung 100 ist
in dem flexiblen Trägermaterial 70 zwischen
den proximalen elektrischen Kontaktstellen 82 der elektrisch
leitenden Bahnen 78, 80 ausgebildet. Die Größe und Form der Öffnung 100 stimmt
mit der Größe und Form
der nach außen
ragenden Ausragung 60 auf der Innenfläche 52 des Sondierspitzenbefestigungselements 14 überein.
Das flexible Trägermaterial 70,
welches die ersten und zweiten Sondierspitzen 42, 44 umfasst,
ist in dem Gehäuse 12 eingerastet
und in diesem befestigt durch Einstecken der sich seitlich erstreckenden
Ausragungen 96 des flexiblen Trägermaterials 70 in
die Ausnehmungen 66 in den Anbringungsarmen 16, 18 und
durch Einstecken der sich nach außen erstreckenden Ausragung 60 auf
der Innenfläche 52 des
Sondierspitzenbefestigungselement 14 in die Öffnung 100 in
dem flexiblen Trägermaterial 70.
Die nach unten weisenden abgesetzten Flächen 98 der sich seitlich
erstreckenden Ausragungen 96 gelangen mit den abgesetzten
Flächen 68 der Ausnehmungen 66 in
Eingriff, wobei die Öffnung 100 mit
der abgesetzten Fläche 64 der
sich nach außen erstreckenden
Ausragung 60 in Eingriff gelangt. Die Verrastung des flexiblen
Trägermaterials 70 in
dem Gehäuse 12 bringt
das flexible Trägermaterial 70 über den
nicht zusammendrückbaren,
federnden Elementen 56 in Stellung, wobei die proximalen
elektrischen Kontaktstellen 82 der elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 von
den nicht zusammendrückbaren, federnden
Elementen 56 weg weisen.
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3A mit 3E stellen
verschiedene Ausführungen
der Sondierspitzen 42, 44 dar, bei denen ein flexibles
Trägermaterial 70 verwendet
wird. 3A zeigt sehr kurze Sondierspitzenarme 72, 74, wobei
die eine der elektrisch leitenden Leitungen 92 der resistiven
Elemente 90 an den distalen elektrischen Kontaktstellen 84 der
elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 durch Verlöten oder ähnliches
befestigt sind. Die elektrisch leitenden Leitungen 92 der
mit den elektrischen Kontaktstellen 84 verbundenen resistiven
Elemente 90 werden eingestellt, so dass die resistiven
Elemente 90 so nah wie möglich an den elektrischen Kontaktstellen 84 in
Stellung gebracht werden. Die gegenüberliegenden elektrisch leitenden
Leitungen 94 des resistiven Elements 90 fungieren
als die Sondierspitzen 42, 44 und können durch den
Benutzer auf eine gewünschte
Länge eingestellt werden.
Der Abstand zwischen den Sondierspitzenarmen 72, 74,
wie er durch den Schlitz 76 zwischen den Armen definiert
ist, kann entsprechend den Bedürfnissen
des Benutzers variiert werden. Bei der kommerziellen Ausführungsform
der Erfindung sind die Sondierspitzenarme 72, 74 0,080,
0,2 und 1 Inch lang. Die bevorzugten in der Erfindung verwendeten resistiven
Elemente 90 weisen elektrisch leitende Leitungen 92, 94 mit
Durchmessern von 0,008 und 0,020 Inch auf. Die Sondierspitzen 42, 44 in
den 3B und 3C sind
mit in den distalen elektrischen Kontaktstellen 84 der
elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 ausgebildeten
elektrisch leitenden Öffnungen 102, 104 dargestellt.
Die elektrisch leitenden Öffnungen 102, 104 schaffen
eine Öffnung,
durch welche die elektrisch leitenden Leitungen 92 der
resistiven Elemente 90 gesteckt werden und an den elektrischen
Kontaktstellen 84 angelötet
werden können. 3D stellt
Sondierspitzen 42, 44 dar, bei denen die distalen
elektrischen Kontaktstellen 84 die Sondierspitzen 42, 44 sind.
Die elektrischen Kontaktstellen 84 sind durch Verlöten elektrisch
an Sondierpunkte auf dem zu testenden Gerät angeschlossen. 3E stellt
eine weitere Ausführungsform
der Sondierspitzen 42, 44 dar, bei denen passive
elektrische Elemente, wie resistive oder kapazitive Elemente 91, 93 auf
den Sondierspitzenarmen 72, 74 angebracht und
durch die elektrisch leitenden Bahnen 78, 80 verbunden
sind. Die resistiven und kapazitiven Elemente 91, 93 können Teil
einer kompensierten RC-Dämpfungsschaltung
bilden. Die resistiven und kapazitiven Elemente 91, 93 können die
Form eines diskreten Bauelements oder unter Verwendung allgemein
bekannter Dickschichtverarbeitungsverfahren aufgedruckter Elemente
annehmen. Die resistiven und kapazitiven Elemente 91, 93 können auch
in den Sondierspitzenarmen 78, 80 in Verbindung
mit den an den elektrischen Kontaktstellen 84 auf den Sondierspitzenarmen
aufgelöteten
resistiven Elementen 90 angebracht sein.
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3F stellt
eine weitere Ausführungsform der
Sondierspitzen 42, 44 dar. Die elektrisch leitenden
Bahnen 78, 80 sind als Übertragungsleitungen mit gesteuerter
Impedanz ausgeführt.
In der Darstellung der 3F sind die Übertragungsleitungen mit gesteuerter
Impedanz als koplanare Wellenleiter mit einer Signalleiterbahn 95 und
anliegenden Erdungsleitungen 97, die auf beiden Seiten
der Signalleiterbahn 95 angeordnet sind, ausgeführt. Elektrische Kontaktstellen 82 sind
auf den proximalen Enden 86 jeder der Signalleiterbahnen
und Erdungsleitungen 95, 97 ausgebildet, wobei
die distalen Enden 88 der Signalleiterbahnen 95 elektrische
Kontaktstellen 84 aufweisen. Wie mit Bezug auf 3E beschrieben, können passive
elektrische Elemente, wie resistive und kapazitive Elemente auf
den Sondierspitzenarmen elektrisch verbunden mit den Signalleiterbahnen und
Erdungsleitungen 95, 97 angebracht sein, um Teil
einer kompensierten RC-Dämpfungsschaltung zu
bilden. Die Übertragungsleitung
mit gesteuerter Impedanz kann auch als Mikrostreifenübertragungsleitung
ausgebildet sein, wobei die Erdungsleitung unter der Signalleiterbahn
liegt.
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4 stellt
ein Beispiel eines zusammengesetzten anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems 10 dar.
Das flexible Trägermaterial 70 wird
in dem Gehäuse 12 angebracht,
wobei die Sondierspitzenarme 78, 80 sich von dem
Gehäuse 12 nach
unten erstrecken. Resistive Elemente 90 sind auf die distalen
elektrischen Kontaktstellen 84 auf den Sondierspitzenarmen 78, 80 aufgelötet, wobei
die Leitungen 94 der resistiven Elemente als die Sondierspitzen
fungieren.
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Mit
Bezug auf 5 ist eine weitere Ausführungsform
des anbringbaren/abnehmbaren Sondierspitzensystems 10 der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente aus den vorhergehenden Zeichungsfiguren
sind gleich beschriftet. In der Ausführungsform der 5 sind
die in der Innenfläche des
Sondierspitzenbefestigungselements ausgebildeten Öffnungen
durch eine im Wesentlichen rechtwinklige Ausnehmung 110 mit
Deckenflächen 112, Bodenflächen 114 und
Seitenflächen 116 ersetzt. Zwei
Sätze Einkerbungen 118, 120 sind
in der Innenfläche 52 des
Sondierungsspitzenbefestigungselements 14 ausgebildet,
wobei jeder Satz Einkerbungen allgemein vertikal angeordnete erste
und zweite Einkerbungen 122, 124 aufweist, wie
am besten in 6 zu sehen ist. Die erste Einkerbung 122 in
jedem Satz Einkerbungen 118, 120 ist zwischen
der oberen Fläche 126 des
Sondierspitzenbefestigungselements 14 und der oberen Deckenfläche 112 der Ausnehmung 110 angeordnet.
Die Einkerbung weist einen Kanalbereich 128 auf, der sich
von der Innenfläche
zu einem im Wesentlichen kreisförmigen
Bereich 130 erstreckt. Ein Bereich der Einkerbung, der sich
von der oberen Fläche
des Sondierspitzenbefestigungselements 14 erstreckt, kann
eine U-förmige Form 132 aufweisen,
die sich jenseits des Randes des Kanals 128 und der kreisförmigen Bereiche 130 der
Einkerbung 122 erstreckt. Die zweite Einkerbung 124 erstreckt
sich von der Bodenfläche 114 der
Ausnehmung 110 zu einem Punkt in einem gewissen Abstand
entlang des Sondierspitzenbefestigungselements 14, um eine
Sockelfläche 134 auszubilden. Die
zweite Einkerbung 124 weist eine im Wesentlichen U-förmige Form
auf. Bohrlöcher 136 sind
in dem Sondierspitzenbefestigungselement 14 ausgebildet
und erstrecken sich von den zweiten Einkerbungen 124 zur
vorderen Fläche 50 des
Sondierspitzenbefestigungssystems 14, wie am besten in 7 zu
sehen ist.
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In
der Ausnehmung 110 in dem Sondierspitzenbefestigungselement
ist ein nicht zusammendrückbares,
federndes Element 54 angeordnet. Das nicht zusammendrückbare,
federnde Element 54 weist eine im Wesentlichen rechtwinklige
Form auf, die der Ausnehmung 110 in dem Sondierspitzenbefestigungselement 14 entspricht.
Die freiliegende Fläche 138 des
nicht zusammendrückbaren,
federnden Elements 54 weist darin ausgebildete Einkerbungen 140 auf,
die auf die Einkerbungen 122, 124 in der Innenfläche 52 des
Sondierspitzenbefestigungselements 14 ausgerichtet sind.
Eine der elektrisch leitenden Leitungen 94 jedes der resistiven
Elemente 90 verläuft
durch eines der jeweiligen Bohrlöcher 136 in dem
Sondierspitzenbefestigungselement 14. Die freiliegenden
elektrisch leitenden Leitungen 92 auf der Seite der Innenfläche 52 des Sondierspitzenbefestigungselement 14 sind
nach oben gebogen und verlaufen durch die Kanalbereiche 128 des
Paares erster Einkerbungen 122 und verrasten in dem kreisförmigen Bereich 130,
wobei die elektrisch leitenden Leitungen 92 in Kontakt
mit dem nicht zusammendrückbaren,
federnden Element 54 stehen. Alle überflüssigen elektrisch leitenden
Leitungen 92 werden an der oberen Fläche des Sondenspitzenbefestigungselements 14 abgetrennt.
Die Einkerbungen 122, 124 richten die jeweiligen
elektrisch leitenden Leitungen 92 auf die Kontaktstifte
des Sondierkopfelements 38 aus. Durch Kombination der Bohrlöcher 136 und
der Einkerbungen 122, 124 in dem Sondierspitzenbefestigungselement 14 werden
die resistiven Elemente 90 in dem Sondierspitzensystem
befestigt. Die anderen elektrisch leitenden Leitungen 94 der
resistiven Elemente 90 bilden die Sondierspitzen 42, 44.
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Das
anbringbare/abnehmbare Sondierspitzensystem 10 der vorliegenden
Erfindung liefert eine kostengünstige
Lösung
für das
Platzieren mehrerer Sondierspitzen 42, 44 unterschiedlicher
Form auf einem zu testenden Gerät.
Die Sondierspitzen 42, 44 mehrerer Adapter 10 können an
verschiedene Sondierpunkte auf einem zu testenden Gerät angelötet sein.
Jedes Sondierspitzensystem 10 kann dann nacheinander an
der Messsonde durch Verschieben der Anbringungsarme 16, 18 entlang
der Kanäle 34 in dem
Sondierkopfelement 38 oder dem Sondenkörper angebracht werden bis
die Kanalnaben 40 zwischen den Segmenten 28, 30 der
Anbringungsarmstege 26 gefasst sind. Das Sondierspitzensystem 10 wird
von der Messsonde abgenommen durch Hebeln der Anbringungsarmstege 26 über die
Kanalnaben 40 hinaus, wobei die abgeschrägten Endflächen 20 der
Anbringungsarme 16, 18 eingesetzt werden. Wenn
die Sondierspitzen 42, 44 eines der Sondierspitzensysteme 10 beschädigt werden,
sind sie einfach durch ein anderes Sondierspitzensystem 10 zu
ersetzen, ohne dass die Messsonde zur Wartung eingesendet werden
muss.
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Ein
anbringbares/abnehmbares Sondierspitzensystem 10 ist beschrieben
worden, das ein Gehäuse 12 aufweist,
in dem Sondierspitzen 42, 44 befestigt sind. Das
Gehäuse 12 hat
Anbringungsarme 16, 18, die das Sondierspitzensystem 10 an
eine Messsonde anschließen.
Das Gehäuse 12 hat
auch ein Sondierspitzenbefestigungselement 14, welches ein
nicht zusammendrückbares, federndes
Element 56 aufnimmt. Verschiedene Typen von Sondierspitzen 42, 44 sind
an dem Gehäuse 12 über ein
Rastelement befestigt. Die Sondierspitzen 42, 44 können ein
flexibles Trägermaterial 70 mit
darauf ausgebildeten elektrisch leitenden Bahnen 72, 74 als
Sondierspitzen 42, 44 umfassen. Resistive Elemente 90 können auch
elektrisch an die elektrisch leitenden Bahnen 72, 74 gekoppelt
sein, wobei die elektrisch leitenden Leitungen 94 der resistiven
Elemente 90 die Sondierspitzen 42, 44 sind.
Die Sondierspitzen 42, 44 können auch einfach die elektrisch
leitenden Leitungen 94 der resistiven Elemente 90 sein.
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Es
wird für
den Fachmann unschwer zu erkennen sein, dass viele Änderungen
an den Einzelheiten der oben beschriebenen Ausführungsformen dieser Erfindung
vorgenommen werden können, ohne
von deren zugrundeliegenden Prinzipien abzuweichen. Der Umfang der
vorliegenden Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt
werden.