EP3080553A1 - Surge-protected sensor element - Google Patents

Surge-protected sensor element

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EP3080553A1
EP3080553A1 EP14814797.8A EP14814797A EP3080553A1 EP 3080553 A1 EP3080553 A1 EP 3080553A1 EP 14814797 A EP14814797 A EP 14814797A EP 3080553 A1 EP3080553 A1 EP 3080553A1
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EP
European Patent Office
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sensor element
sensor
component
input
pptc
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14814797.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Zivorad Golubovic
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Hirschmann Automation and Control GmbH
Original Assignee
Hirschmann Automation and Control GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3080553A1 publication Critical patent/EP3080553A1/en
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    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

Abstract

Disclosed is a surge-protected sensor element (1) comprising at least one sensor (2) for sensing a service parameter, electronic components (3 to 7) and an input (8) for a power supply unit (9), characterized in that an electronic component (3) is connected in series at the input (8) and is designed as a PPTC component.

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Sensorelement mit einem Überspannungsschutz Sensor element with overvoltage protection
Die Erfindung betrifft ein Sensoreiement mit einem Überspannungsschutz mit zumindest einem Sensor zur Erfassung eines Betriebsparameters sowie elektronischen Bauteilen und einem Eingang für eine Stromversorgung, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. The invention relates to a sensor element with an overvoltage protection with at least one sensor for detecting an operating parameter as well as electronic components and an input for a power supply, according to the features of the preamble of claim 1.
Solche Sensorelemente, auch als„intelligente" oder„aktive" Sensorelemente sind bekannt. Diese Sensorelemente umfassen eine Baugruppe, die zumindest einen Sensor beinhalten, mit denen ein Betriebsparameter eines Systemes, einer Anlage, eines Fahrzeuges oder dergleichen erfasst werden soll. In Abhängigkeit des zu erfassendes Betriebsparameters ist der jeweilige Sensor ausgebildet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um berührungslos arbeitende Sensoren, mit denen Betriebsparameter wie zum Beispiel Druck, Temperatur, Drehzahl, Kraft und dergleichen (Aufzählung ist nicht abschließend) erfasst werden. Durch die Erfassung des Betriebsparameters liefert der Sensor ein Ausgangssignal oder aber ihm wird eine Stromversorgung zugeführt, damit er in der Lage ist, den Betriebsparameter zu erfassen und ein Ausgangssignal zu erzeugen. In beiden Fällen wird bei den bekannten Sensorelementen das Ausgangssignal des zumindest einen Sensors durch nachgeschaltete elektronische Bauteile aufbereitet, zum Beispiel verstärkt, gefiltert, auf Plausibilität geprüft oder dergleichen. Danach wird von dem gesamten Sensorelement ein Ausgangssignal zur Verfügung gestellt, welches einer weiteren nachgeschalteten elektronischen Steuer- oder Regeleinheit zur Verfügung gestellt wird, damit es dort weiterverarbeitet, gespeichert, angezeigt oder dergleichen werden kann. Zusammenfassend ist also ein solches Sensorelement (auch als Sensorbaugruppe bezeichnet) meistens als eine kleine und preiswerte Komponente bei einer kompletten Sensorvorrichtung, die auch noch ein Gehäuse, eine Stromversorgung, Anschlüsse und dergleichen umfasst, zu sehen. An die Sensorbaugruppenfläche, die heutzutage nicht mehr als ein paar Quadratzentimeter beträgt, sind Bauraum, Platzbedarf, Herstellkosten, Einfachheit bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit bei er Erfassung des Betriebsparameters die Hauptanforderungen. Such sensor elements, also known as "intelligent" or "active" sensor elements are known. These sensor elements comprise an assembly which includes at least one sensor with which an operating parameter of a system, a system, a vehicle or the like is to be detected. Depending on the operating parameter to be detected, the respective sensor is formed. These are preferably non-contact sensors with which operating parameters such as pressure, temperature, speed, force and the like (enumeration is not exhaustive) are detected. By detecting the operating parameter, the sensor provides an output signal or is supplied with a power supply so as to be able to detect the operating parameter and generate an output signal. In both cases, the output signal of the at least one sensor is processed by downstream electronic components in the known sensor elements, for example amplified, filtered, checked for plausibility or the like. Thereafter, an output signal is provided by the entire sensor element, which is provided to a further downstream electronic control or regulating unit, so that it can be further processed there, stored, displayed or the like. In summary, therefore, such a sensor element (also referred to as a sensor assembly) is usually seen as a small and inexpensive component in a complete sensor device, which also includes a housing, a power supply, connections and the like. On the sensor board surface, which today is not more than a few square centimeters, space requirements, space requirements, manufacturing costs, simplicity and high sensitivity in detecting the operating parameter are the main requirements.
Darüber hinaus ist eine der Hauptanforderungen an ein solches Sensorelement dass es unter allen Betriebsbedingungen einwandfrei funktioniert. In den rauen Umgebungsbedingungen, bei denen oftmals Temperaturen, Feuchtigkeiten und dergleichen schwanken, kann es auch immer wieder vorkommen, dass elektrische Störimpulse auf das Sensorelement und damit auch auf den Sensor selber einwirken. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Sensorelement falsche Ausgangswerte liefert oder im schlimmsten Fall durch einen solchen Störimpuls zeitweise außer Kraft gesetzt wird oder sogar vollständig zerstört wird. In addition, one of the main requirements of such a sensor element is that it function properly under all operating conditions. In the harsh ambient conditions, which often fluctuate temperatures, humidities and the like, it can also happen over and over again that electrical interference pulses act on the sensor element and thus also on the sensor itself. As a result, there is a risk that the sensor element will provide incorrect output values or, in the worst case, be temporarily disabled by such an interference pulse or even completely destroyed.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sensorelement dahingehend zu verbessern, dass es gegenüber elektrischen Störimpulsen, die von außen auf das Sensorelement einwirken können, wirksam geschützt ist. The invention is therefore based on the object to improve a sensor element to the effect that it is effectively protected against electrical interference pulses that can act on the sensor element from the outside.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Eingang des Sensorelementes ein elektronisches Bauteil in Serie geschaltet und als PPTC-Bauteil ausgebildet ist. According to the invention, an electronic component is connected in series at the input of the sensor element and designed as a PPTC component.
Dies hat den Vorteil, dass elektrische Störimpulse von dem in Serie am Eingang geschalteten elektronischen Bauteil aufgenommen und blockiert werden. Bei dem PPTC-Bauteil (PPTC: Polymerie Positive Temperature Coefficient) handelt es sich um einen elektronischen Sicherungsbaustein, der die Funktion eines Übertemperatur-Schutzes mit denen eines Schalters kombiniert. Das PPTC-Bauteil ist ein temperaturabhängiger Baustein mit einem niedrigen Widerstand, sodass er aufgrund dieser Eigenschaften in vorteilhafter Weise am Eingang in Serie geschaltet werden kann, damit die übertragenen Energieversorgungsspannungen und/oder die übertragenen Ausgangssignale nicht gestört, verfälscht oder blockiert werden, wenn das Sensorelement im Normalzustand betrieben wird. Dieses PPTC-Bauteil hat die vorteilhafte Eigenschaft, dass sein Widerstand bei einer bestimmten Erwärmung rapide ansteigt und den Strom begrenzt. In dieser Funktion verriegelt sich das PPTC- Bauteil und bleibt auch dann in diesem Zustand, wenn die Temperaturbelastung sinkt. Eine Rückstellung erfolgt erst, wenn die Versorgungsspannung aus- und wieder eingeschaltet wurde. Dabei hat dieses PPTC-Bauteii den Vorteil, dass es aufgrund dieser Eigenschaften als rücksetzbare Sicherung gegenüber Störimpulsen eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil dieses Bauteiles ist darin zu sehen, dass es gleichermaßen als thermische Sicherung und auch als Überstromschutz dient. Es kann bei Sensorelementen für unterschiedliche Spannungen ausgelegt werden und hat darüber hinaus noch den Vorteil, dass es dann, wenn ein Störimpuls auf das Sensorelement eingewirkt hat, in diesem Schadensfall wie eine rücksetzbare Sicherung wirkt und nicht wie eine herkömmliche Sicherung, insbesondere eine Schmelzsicherung, ausgetauscht werden muss. Dadurch erhöht sich in vorteilhafter Weise die Bedienerfreundlichkeit während der Lebensdauer eines solchen Sensorelementes. This has the advantage that electrical interference pulses are picked up and blocked by the electronic component connected in series at the input. The PPTC (Polymer Positive Positive Coefficient) component is an electronic fuse block that combines the function of over-temperature protection with that of a switch. The PPTC device is a low-resistance, temperature-sensitive device, so it can Because of these characteristics, advantageously at the input can be connected in series, so that the transmitted power supply voltages and / or the transmitted output signals are not disturbed, falsified or blocked when the sensor element is operated in the normal state. This PPTC device has the advantageous property that its resistance rapidly increases with a certain heating and limits the current. In this function, the PPTC component locks and remains in that state even when the temperature load decreases. A reset occurs only when the supply voltage has been switched off and on again. This PPTC component has the advantage that, due to these properties, it can be used as a resettable fuse with respect to interference pulses. Another advantage of this component is the fact that it serves equally as a thermal fuse and also as overcurrent protection. It can be designed for sensor elements for different voltages and also has the advantage that when an interference pulse has acted on the sensor element, in this case of damage acts as a resettable fuse and not like a conventional fuse, in particular a fuse exchanged must become. This advantageously increases the user-friendliness during the life of such a sensor element.
PPTC-Bausteine werden auch als Polymer-PTCs bezeichnet. PPTC devices are also referred to as polymer PTCs.
In Weiterbildung der Erfindung beträgt der Stromverbrauch des Sensorelementes kleiner gleich 100 mA, vorzugsweise kleiner gleich 50 mA. In a further development of the invention, the power consumption of the sensor element is less than or equal to 100 mA, preferably less than or equal to 50 mA.
Wenn ein Sensorelement als stand-alone Systemkomponente zu sehen ist, muss das Sensorelement bzw. der Sensor den EMV-Test auch nach EN 61000-4-5 minimal Level 1 bestehen, also einen Störimpuls wie beispielsweise bei einem Blitzschlag oder Surge (engl.) verkraften. Hierbei handelt es sich um einen Test mit einer Störspannung Vgen = 500V/Rgen = 2 Ohm. Level 2 fordert sogar Vgen =1000V/Rgen = 2 Ohm. (Vgen: Spannung des Störimpulsgenerators, Rgen: Innenwiderstand des Störimpulsgenerators). Um die Störimpulsenergie zu absorbieren, benötigt man bisher in bekannter Weise unakzeptable große Kondensatoren, insbesondere Elkos (Elektrolytkondensatoren), für eine Sensorbaugruppe. Um die Störimpulsenergie zu vermeiden (zum Beispiel über einen seriellen Widerstand), benötigt man umgekehrt ein serielles Element, um den Strom zu reduzieren. Dieses Element muss den Spannungsabfall und die entstandene Verlustleistung während des Störimpulses aushalten können. Wenn der Stromverbrauch der Sensorbaugruppe unter allen Bedingungen kleiner/gleich 50 Milliampere (<50 mA) beträgt, kann man dafür die erfindungsgemäße PTC Resetab!e Fuse (PPTC) in einer Kombination mit anderen geeigneten Komponenten einsetzen. Somit ist es sogar möglich, den Level 2 des Tests zu bestehen. Der PPTC gewährleistet bis zu einem Störimpuls mit 1500 V immer einen minimalen Widerstand von zum Beispiel Rpptcjnin = 6,5 Ohm und begrenzt damit den maximalen Strom der ganzen Sensorbaugruppe auf einen akzeptablen Wert (Imax = Vgen/Rpptc_min). Eine Diode, insbesondere eine TVS-Diode, und ein Kondensator, insbesondere ein SMD-Elko, sind im Eingang des Sensorelementes in der Lage, die restliche Energie des Störimpulses problemlos aufzunehmen. Dabei ist die entstandenen Eingangspannung für weiter benötigten DCDC Regler kleiner als 50 V, was problemlos angenommen werden kann. If a sensor element is to be seen as a stand-alone system component, then the sensor element or the sensor must also pass the EMC test according to EN 61000-4-5 minimum level 1, ie an interference pulse such as in the case of a lightning strike or surge. handle. This is a test with an interference voltage Vgen = 500V / Rgen = 2 ohms. Level 2 even requires Vgen = 1000V / Rgen = 2 ohms. (Vgen: voltage of the interfering pulse generator, Rgen: internal resistance of the interfering pulse generator). To absorb the glitch energy, it has hitherto been necessary in a known manner unacceptable large Capacitors, in particular electrolytic capacitors, for a sensor assembly. In order to avoid the glitch energy (for example, via a serial resistor), conversely, a serial element is needed to reduce the current. This element must be able to withstand the voltage drop and the resulting power loss during the interference pulse. If the current consumption of the sensor assembly under all conditions is less than or equal to 50 milliamps (<50 mA), one can use for this purpose the PTC Resetab Fuse (PPTC) according to the invention in combination with other suitable components. Thus, it is even possible to pass the level 2 of the test. The PPTC always provides a minimum resistance of, for example, Rpptcjnin = 6.5 ohms, up to a 1500 V glitch, limiting the maximum current of the whole sensor assembly to an acceptable value (Imax = Vgen / Rpptc_min). A diode, in particular a TVS diode, and a capacitor, in particular an SMD capacitor, are in the input of the sensor element capable of easily picking up the remaining energy of the interference pulse. The resulting input voltage for further required DCDC controller is less than 50 V, which can be assumed without problems.
In Weiterbildung der Erfindung weist das Sensorelement Mittel zur Durchführung eines Reset auf. Wie vorstehend beschrieben wird das PPTC-Bauteil durch Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung rückgesetzt. Hierzu sind in vorteilhafter Weise Mittel wie zum Beispiel Schalter, Taster oder dergleichen vorgesehen, mit denen dieses Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung realisiert werden kann. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Sensorelement zur Verfügung gesteilt, welches äußerst bedienerfreundlich ist. In a development of the invention, the sensor element has means for carrying out a reset. As described above, the PPTC component is reset by switching the supply voltage off and on again. For this purpose, means such as switches, buttons or the like are provided in an advantageous manner, with which this switching off and on again the supply voltage can be realized. As a result, a sensor element is available available in an advantageous manner, which is extremely user-friendly.
Zur Realisierung eines solchen Sensorelementes ist es in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor sowie die dazugehörigen elektronischen Bauteile, gegebenenfalls auch die Mittel zur Durchführung eines Reset, auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Dadurch iässt sich entsprechend der Anforderungen auf kleiner Fläche (vorzugsweise weniger als ein paar Quadratzentimeter) das erfindungsgemäße Sensorelement realisieren. Falls erforderlich kann auch die Stromversorgung des Sensorelementes, wie beispielweise eine Batterie, ein Akku, ein Photovoltaik-Element oder dergleichen, auf der Leiterplatte angeordnet sein. in Weiterbildung der Erfindung weist das Sensorelement ein Gehäuse auf, innerhalb dessen der zumindest eine Sensor, die elektronischen Bauteile und gegebenenfalls weitere Elemente des Sensoreiementes untergebracht sind. Das Gehäuse kann ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse sein, in dem die einzelnen Bauteile des Sensorelementes angeordnet werden. Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Sensorelement mit seinem zumindest einen Sensor, den elektronischen Bauteilen, der Leiterplatte und gegebenenfalls weiteren Mitteln mit einem Kunststoff umspritzt wird, sodass es vor äußeren Einflüssen wie Verunreinigungen, insbesondere mit metallischen Partikeln, Feuchtigkeit und mechanischen Einwirkungen wirksam geschützt ist. To realize such a sensor element, it is provided in a further development of the invention that the at least one sensor and the associated electronic components, if appropriate also the means for carrying out a reset, are arranged on a common printed circuit board. As a result, the sensor element according to the invention can be realized in accordance with the requirements on a small area (preferably less than a few square centimeters). If necessary, the power supply of the sensor element, such as a battery, a battery, a photovoltaic element or the like, be arranged on the circuit board. In a further development of the invention, the sensor element has a housing, within which the at least one sensor, the electronic components and optionally further elements of the sensor element are accommodated. The housing may be a one- or multi-part housing, in which the individual components of the sensor element are arranged. Alternatively, it is conceivable that the sensor element is encapsulated with its at least one sensor, the electronic components, the circuit board and optionally other means with a plastic, so that it effectively protects against external influences such as impurities, especially with metallic particles, moisture and mechanical effects is.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt in vorteilhafter Weise die Anwendung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Erfassung von Betriebsparametern von Arbeitsmaschinen, insbesondere stationären oder mobilen Baumaschinen oder Kränen. Bei solchen Arbeitsmaschinen ist es schon im normalen Betrieb sehr wichtig, dass deren Betriebsparameter zuverlässig und dauerhaft fehlerfrei erfasst werden, da hiervon der sicherheitsreievante Betrieb solcher Arbeitsmaschinen wesentlich abhängt. Aus diesem Grund sind oftmals auch Sensorelemente bzw. deren Sensoren doppelt oder mehrfach wegen der vorgeschriebenen Redundanz vorhanden. Mit dem erfindungsgemäßen PPTC-Bauteil wird das Sensoreiement für solche Arbeitsmaschinen wirksam vor äußeren elektrischen Störimpulsen (in vorteilhafter Weise vor kurzen Impulsen, insbesondere im Mikrosekundenbereich, beispielsweise im Bereich um 50 Mikrosekunden) geschützt, die beim Betrieb solcher Arbeitsmaschinen durchaus häufig vorkommen können. Im Normallfall, dass heisst, wenn keine Störung von aussen, insbesondere kein Störsignal oder kein Störimpuls, vorliegt, zeigt das PPTC-Bauteil keine Wirkung. Erst im Störfall, dass heisst wenn ein Störimpuls auf das Sensorelement von aussen einwirkt, reagiert das PPTC-Bauteil als stabiler Hochspannungswiderstand und reduziert damit wirksam die auf das PPTC-Bauteil einwirkenden Spannungen beziehungsweise Ströme auf ein solches Mass, bei dem das Sensorelement keinen Schaden mehr nimmt. Dies wird dadurch erreicht, dass das PPTC-Bauteil bei kleinem Raumvolumen (verglichen mit anderen bekannten Sicherungselementen) nicht legiert. Die Rücksetzbarkeit dieses Bauteils hat darüber hinaus den Vorteil, dass dann, wenn ein anderes Störsignal (nicht der zuvor beschriebene Störimpuls) das Sensorelement "quasi ausgeschaltet" hat, eine Rücksetzung und Wiederinbetriebnahme schnell und unkompliziert erfolgen kann, sodass die Arbeit mit der Arbeitsmaschine nur kurz unterbrochen werden musste. In a further development of the invention, the application of a sensor element according to the invention for detecting operating parameters of working machines, in particular stationary or mobile construction machines or cranes is advantageously carried out. In such machines, it is already very important in normal operation that their operating parameters are reliably and permanently detected error-free, as this depends on the safety-critical operation of such machines essential. For this reason, sensor elements or their sensors are often double or multiple because of the prescribed redundancy available. With the PPTC component according to the invention, the sensor element for such working machines is effectively protected against external electrical interference pulses (advantageously short pulses, in particular in the microsecond range, for example in the range around 50 microseconds), which can quite often occur during the operation of such machines. In the normal case, ie if there is no external interference, in particular no interference signal or no interference pulse, the PPTC component has no effect. Only in the event of a fault, that is to say when an interference pulse acts on the sensor element from the outside, the PPTC component reacts as a stable high-voltage resistor and thus effectively reduces the voltages or currents acting on the PPTC component to such a degree that the sensor element is no longer damaged takes. This will be done ensures that the PPTC component does not alloy in a small volume of space (compared to other known security elements). The resiliency of this component also has the advantage that when another interference signal (not the interference pulse described above) has the sensor element "quasi off", a reset and recommissioning can be done quickly and easily, so that the work with the machine only briefly had to be interrupted.
Die Ausgestaltung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Sensoreiementes ist in der einzigen Figur gezeigt. The embodiment of an exemplary sensor element according to the invention is shown in the single FIGURE.
Das Sensorelement 1 weist, soweit im Einzelnen dargestellt, einen Sensor 2 auf, wobei auch mehr als ein Sensor 2 vorhanden sein kann. Weiterhin sind elektronische Bauteile 3 bis 7 vorhanden. Bei dem elektronischen Bauteil 3 handelt es sich um das erfindungsgemäß in Serie geschaltete PPTC-Bauteil, bei dem elektronischen Bauteil 4 um eine Diode, bei dem elektronischen Bauteil 5 ebenfalls um eine Diode, insbesondere eine Shottky-Diode, bei dem elektronischen Bauteil 6 um einen Kondensator, insbesondere um einen Elektrolyt-Kondensator und bei dem elektronischen Bauteil 7 um einen Lastwiderstand. The sensor element 1, as far as shown in detail, a sensor 2, wherein more than one sensor 2 may be present. Furthermore, electronic components 3 to 7 are present. The electronic component 3 is the PPTC component connected in series in accordance with the invention, the electronic component 4 being a diode, the electronic component 5 likewise a diode, in particular a Shottky diode, in the case of the electronic component 6 Capacitor, in particular an electrolytic capacitor and the electronic component 7 by a load resistor.
Das Sensorelement 1 weist einen Eingang 8, insbesondere zwei Eingangsklemmen oder dergleichen, auf. Über diesen Eingang 8 wird das Sensorelement 1 mit Energie versorgt. Diese Energie kommt von einer Stromversorgung 9, die entweder von außen an das Sensorelement 1 angekoppelt ist oder auch in dem Sensorelement 1 selber integriert ist. The sensor element 1 has an input 8, in particular two input terminals or the like. About this input 8, the sensor element 1 is supplied with energy. This energy comes from a power supply 9, which is either coupled from the outside to the sensor element 1 or also integrated in the sensor element 1 itself.
Zur Simulation eines von außen auf das Sensorelement 1 einwirkenden elektrischen Störimpulses ist ein Störimpuisgenerator 10 zeitweise an den Eingang 8 des Sensorelementes 1 angeschlossen. Mit dem Störimpulsgenerator 10 wird in Abhängigkeit vorgebbarer Testbedingungen ein Störimpuls auf den Eingang 8 gegeben. Da in erfindungsgemäßer Weise das elektronische Bauteil 3 in Serie geschaltet ist und als PPTC-Bauteil ausgebildet ist, wird die Energie dieses Störimpulses von diesem Bauteil aufgenommen und somit verhindert, dass der Störimpuls auf die übrigen Bauteile des Sensorelementes 1 , insbesondere auf den Sensor 2, in nachteiliger Weise einwirken kann. Für die Simulation eines solchen Störimpulses wird der Störimpulsgenerator 10 über ein elektronisches Bauteil 11 , beispielsweise ein Kondensator, an den Eingang 8 angeschlossen. In order to simulate an electrical interference pulse acting externally on the sensor element 1, an interference pulse generator 10 is temporarily connected to the input 8 of the sensor element 1. With the interference pulse generator 10, an interference pulse is applied to the input 8 in dependence on specifiable test conditions. Since in the inventive manner, the electronic component 3 is connected in series and is designed as a PPTC component, the energy of this interference pulse is absorbed by this component and thus prevents the interference pulse to the other components of the sensor element 1, in particular to the Sensor 2, can act in a disadvantageous manner. For the simulation of such an interference pulse, the interference pulse generator 10 is connected to the input 8 via an electronic component 11, for example a capacitor.
Je nach Ausgestaltung der Stromversorgung 9 (Energiequelle) kann diese direkt an den Eingang 8 angeschlossen werden. In diesem Beispielfall ist die Stromversorgung 9 über zwei weitere in Serie geschaltete elektronische Bauteile 12, 13 (hier als Spulen ausgebildet) an den Eingang 8 angeschlossen. Depending on the configuration of the power supply 9 (power source), this can be connected directly to the input 8. In this example, the power supply 9 is connected via two further series-connected electronic components 12, 13 (designed here as coils) to the input 8.
Diese in der Figur gezeigte Schaltung gewährleistet gleichzeitig auch andere Forderungen eines Sensoreingangsfiiters, nämlich wie: This circuit shown in the figure simultaneously ensures other requirements of a sensor input filter, namely:
- niedriger seriellen Spannungsabfall  - low serial voltage drop
- Verpolungsschutz  - reverse polarity protection
- UBmax im industriellen und automotiven Bereich  - UBmax in the industrial and automotive sector
- Low-Pass Filter - Low-pass filter
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Sensoreiement1. Sensoreiement
2. Sensor 2nd sensor
3. Elektronisches Bauteil 3. Electronic component
4. Elektronisches Bauteil4. Electronic component
5. Elektronisches Bauteil5. Electronic component
6. Elektronisches Bauteil6. Electronic component
7. Elektronisches Bauteil7. Electronic component
8. Eingang 8. Entrance
9. Stromversorgung 9. Power supply
10. Störimpulsgenerator10. Interference pulse generator
11. Elektronisches Bauteii11. Electronic component
12. Elektronisches Bauteii12. Electronic component
13. Elektronisches Bauteii 13. Electronic component

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Sensorelement mit einem Überspannungsschutz PATENT CHECK Sensor element with overvoltage protection
1 . Sensorelement (1) mit einem Überspannungsschutz mit zumindest einem Sensor (2) zur Erfassung eines Betriebsparameters sowie elektronischen Bauteilen (3 bis 7) und einem Eingang (8) für eine Stromversorgung (9), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Eingang (8) ein elektronisches Bauteil (3) in Serie geschaltet und als PPTC-Bauteil ausgebildet ist. 1 . Sensor element (1) with an overvoltage protection with at least one sensor (2) for detecting an operating parameter and electronic components (3 to 7) and an input (8) for a power supply (9), characterized in that at the input (8) electronic component (3) connected in series and formed as a PPTC component.
2. Sensorelement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbrauch des Sensorelementes (1 ) £ 100 Milliampere, vorzugsweise 50 Milliampere, beträgt. Second sensor element (1) according to claim 1, characterized in that the power consumption of the sensor element (1) is £ 100 milliamps, preferably 50 milliamps.
3. Sensorelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1) Mittel zur Durchführung eines Reset aufweist. 3. Sensor element (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor element (1) comprises means for performing a reset.
4. Sensorelement (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (2) sowie die dazugehörigen elektronischen Bauteilen (3 bis 7) auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. 4. Sensor element (1) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one sensor (2) and the associated electronic components (3 to 7) are arranged on a common printed circuit board.
5. Sensorelement (1) nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensoreiement (1) ein Gehäuse aufweist. 5. Sensor element (1) according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the sensor element (1) has a housing.
6. Anwendung eines Sensorelementes (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erfassung von Betriebsparametern von Arbeitsmaschinen, insbesondere stationären oder mobilen Baumaschinen oder Kränen. 6. Application of a sensor element (1) according to at least one of the preceding claims for detecting operating parameters of working machines, in particular stationary or mobile construction machines or cranes.
EP14814797.8A 2013-12-13 2014-12-09 Surge-protected sensor element Withdrawn EP3080553A1 (en)

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