ES2924249T3 - Dispositivo de sensor - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo sensor 2 con una carcasa de sensor 4, con un elemento sensor 6 dispuesto en y/o sobre la carcasa del sensor 4 y con un circuito de medición 10 que está conectado eléctricamente con el elemento sensor 6 y está dispuesto en una placa impresa. placa de circuito impreso 8. Para mejorar la calidad de las señales del sensor del dispositivo sensor 2, se propone que la placa de circuito impreso 8 esté dispuesta dentro de la carcasa del sensor 4 y tenga una pluralidad de segmentos de placa de circuito impreso 12, 14, 18 flexiblemente conectados entre sí, con segmentos de placa de circuito impreso adyacentes 12, 14, 18 conectados entre sí estando dispuestos en la carcasa del sensor 4 en un ángulo entre sí que en el estado inclinado de los segmentos de placa de circuito impreso 12, 14, 18, un primer segmento de placa de circuito impreso 12 que lleva el circuito de medición 10 está dispuesto entre un segundo segmento de placa de circuito impreso 14 y un tercer segmento de placa de circuito impreso 18, el segundo segmento de placa de circuito impreso 14 y/o el tercer pri El elemento de la placa de circuito integrado 18 lleva una fuente potencial de interferencia 16, 20, 22 para el circuito de medición 10. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de sensor
La invención se refiere a un dispositivo de sensor con una carcasa de sensor, con un elemento de sensor dispuesto en y/o sobre la carcasa del sensor y con conexiones para medición dispuestas en una placa de circuitos impresos y conectado eléctricamente con el elemento de sensor.
Por ejemplo, es conocido un dispositivo de sensor con un marco sensor que tiene elementos de sensor para la fijación a un eje de un vehículo terrestre. Los elementos de sensor del dispositivo de sensor están conectados por medio de una conexión por cable con una electrónica de evaluación y de control dispuesta lejos del marco del sensor. Además, a partir del documento US2013/014578 A1 es conocido un dispositivo de sensor con una carcasa, estando dispuestos varios componentes de sensor y una placa de circuitos impresos en la carcasa, presentado la placa de circuitos impresos componentes rígidos y flexibles.
El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de sensor del tipo mencionado al principio, que presente una calidad mejorada de las señales de sensor.
De acuerdo con la invención, este objetivo se logra con un dispositivo de sensor con las características de la reivindicación 1.
El dispositivo de sensor de acuerdo con la invención presenta las ventajas particulares de un diseño compacto mientras que al mismo tiempo separa las señales potencialmente perturbadoras de las conexiones para medición. En particular, el dispositivo de sensor puede estar previsto para su fijación en un eje de un vehículo de motor, es decir, el dispositivo de sensor está configurado de manera preferida de tal manera que puede fijarse en un eje de un vehículo de motor.
El elemento de sensor está dispuesto en y/o sobre la carcasa de sensor. Por ejemplo, el elemento de sensor puede estar dispuesto en la cara interior de la carcasa de sensor. También es concebible, por ejemplo, que el elemento de sensor esté dispuesto dentro de la carcasa de sensor y con una distancia con respecto a ella. La carcasa de sensor puede ser una carcasa completamente cerrada, pero también es concebible que la carcasa de sensor presente aberturas o escotaduras. Por ejemplo, la carcasa de sensor puede estar configurada en forma de copa, y el elemento de sensor y la placa de circuitos impresos están dispuestos en la carcasa de sensor, cerrándose o cerrándose al menos parcialmente, por ejemplo solo con un montaje del dispositivo de sensor en un eje de vehículo, la carcasa de sensor mediante el eje de vehículo.
La placa de circuitos impresos presenta una pluralidad de, de manera preferida al menos tres, de manera más preferida exactamente tres, segmentos de placa de circuitos impresos que están conectados de forma flexible entre si. La conexión flexible de los segmentos de placa de circuitos impresos entre si puede ser, por ejemplo, una conexión flexible y/o articulada. El segmento de placa de circuitos impresos que soporta las conexiones para medición está dispuesto en el dispositivo de sensor en la carcasa de sensor de tal manera que, por un lado, el segundo segmento de placa de circuitos impresos y, por otro lado, el tercer segmento de placa de circuitos impresos, de los cuales los segmentos de placa de circuitos impresos en al menos uno soporta una fuente potencial de interferencia para las conexiones para medición, es adyacente al segmento de placa de circuitos impresos que soporta las conexiones para medición.
Las conexiones para medición son de manera preferida una unidad analógica. En particular, las conexiones para medición se pueden utilizar para el procesamiento analógico de señales eléctricas. Por ejemplo, las conexiones para medición pueden tener un convertidor de analógico a digital (CAD). Como ejemplo adicional, las conexiones para medición pueden incluir un convertidor de analógico a digital con un preamplificador, también denominado frontal analógico (AFE).
Perfeccionamientos ventajosos adicionales de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la invención, los segmentos de placa de circuitos impresos dispuestos en ángulo entre si están dispuestos en ángulo recto o en un ángulo de 180°, es decir, paralelos entre si, en el estado inclinado de los segmentos de placa de circuitos impresos. De esta manera, se puede lograr un espacio de instalación comparativamente pequeño para el dispositivo de sensor, estando disponible al mismo tiempo el máximo espacio para el montaje en la placa de circuitos impresos.
La producción de la placa de circuitos impresos y, por lo tanto, también del dispositivo de sensor en conjunto, puede simplificarse si, de acuerdo con otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, la placa de circuitos impresos está configurada en forma de L en el estado sin ángulo de los segmentos de placa de circuitos impresos, y si el primer segmento de placa de circuitos impresos que soporta las conexiones para medición forma un extremo de un lado de la L. El estado sin ángulo de la placa de circuitos impresos es un estado plano, es decir, todos los segmentos de placa de circuitos impresos están dispuestos en un plano.
Otro perfeccionamiento ventajoso de acuerdo con la invención, las áreas de la placa de circuitos impresos con espesor de placa de circuitos impresos reducido forman las conexiones flexibles entre los segmentos de placa de circuitos impresos. Esto puede simplificar la fabricación de la placa de circuitos impresos. Las áreas de placa de circuitos impresos con espesor reducido de la placa de circuitos impresos pueden crearse, por ejemplo, dado que en estas áreas está fresada la placa de circuitos impresos, con lo cual se reduce en cada caso el espesor de la placa de circuitos impresos en estas áreas fresadas. Una placa de circuitos impresos configurada de esta manera tiene la ventaja de que puede fabricarse y dotarse como una placa de circuitos impresos convencional que es rígida en general. Otra ventaja es que, por ejemplo, no se requieren contactos enchufables entre los segmentos individuales de la placa de circuitos impresos para su conexión.
Por ejemplo, para una buena idoneidad del dispositivo de sensor para su uso en o sobre un vehículo de motor, de acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la invención, la fuente potencial de interferencia o las fuentes potenciales de interferencia también presentan una unidad central de procesamiento, también denominada Central Processing Unit (CPU) y/o una fuente de alimentación denominada Power Supply y/o un controlador de red de controlador, también denominado controlador de Controller Area Network (CAN). De acuerdo con otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, las conexiones para medición están dispuestas en la placa de circuitos impresos orientadas hacia el elemento de sensor, en particular directa e inmediatamente. Por lo tanto, el primer segmento de placa de circuitos impresos con las conexiones para medición está dispuesto frente al elemento de sensor. Con el perfeccionamiento descrito anteriormente, se puede lograr de manera ventajosa, entre otras cosas, una longitud particularmente reducida de, por ejemplo, líneas de conexión eléctricas entre las conexiones para medición y el elemento de sensor.
Es concebible, por ejemplo, que el lado posterior del primer segmento de placa de circuitos impresos, que está alejado de las conexiones para medición, esté vacío y sin tratar. Sin embargo, de acuerdo con otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, el lado posterior de al menos el primer segmento de placa de circuitos impresos, que está alejado de las conexiones para medición, presenta un blindaje. El blindaje, también denominado apantallamiento, es un blindaje, por ejemplo, contra (en particular las conexiones para medición) señales y/o campos y/o radiación eléctricos perturbadores. El blindaje puede estar configurado, de manera preferida, plano.
Elementos de sensor que detectan tensiones o deformaciones mecánicas, es ventajoso de acuerdo con la invención
disponer el elemento de sensor en un soporte de sensor.
El soporte de sensor puede corresponder, por ejemplo, a una membrana. Por ejemplo, el soporte de sensor es un soporte metálico.
Se puede lograr una forma constructiva especialmente compacta del dispositivo de sensor si, de acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la invención, el soporte de sensor forma una pared exterior de la carcasa de sensor o es parte integrante de una pared exterior de la carcasa de sensor.
En principio, el elemento de sensor puede estar configurado para detectar cualquier magnitud. Por ejemplo, es concebible que el elemento de sensor presente un sensor de temperatura o que el elemento de presente tenga un elemento de captación de luz que recibe luce. Por otra parte, de acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la invención, el elemento de sensor presenta una banda extensométrica. La banda extensométrica puede estar dispuesta, por ejemplo, sobre un soporte de sensor, en particular la banda extensométrica puede estar instalada sobre el soporte de sensor. El soporte de sensor puede estar configurado, por ejemplo, como un resorte de lámina y/o al mismo tiempo ser parte integrante de la carcasa de sensor.
De acuerdo con otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, las conexiones para medición presentan un sensor de temperatura. Con la ayuda del sensor de temperatura, se puede lograr de manera ventajosa una mejora en el valor informativo de los resultados de medición obtenidos con el dispositivo de sensor. El sensor de temperatura sirve en particular para linealizar valores de medición, por ejemplo, del elemento de sensor.
El uso del dispositivo de sensor descrito para medir una carga de un eje de un vehículo de motor es especialmente ventajoso. El vehículo de motor puede ser en particular un vehículo comercial, de manera preferida un camión.
A continuación, se describen con más detalle ejemplos de realización de la invención mediante el dibujo. En el dibujo muestran en una representación a manera de esbozo y esquemática
la Figura 1
un recorte de un eje de vehículo con un dispositivo de sensor en una vista en sección,
la Figura 2
el corte del eje de vehículo con el dispositivo de sensor según la Figura 1 en una vista superior y
la Figura 3
una placa de circuitos impresos del dispositivo de sensor según la Figura 1.
Los elementos correspondientes se proporcionan con los mismos símbolos de referencia en todas las figuras.
La Figura 1 muestra una vista en sección (a lo largo de la línea A - A en la Figura 2) de un dispositivo 2 de sensor fijado a un eje 1 de un vehículo de motor no representado aquí. El dispositivo 2 de sensor se utiliza, por ejemplo, para medir una carga por eje en el eje 1 del vehículo de motor.
El dispositivo 2 de sensor presenta una carcasa 4 de sensor y un elemento 6 de sensor dispuestos en la carcasa 4 de sensor. Además, en la carcasa 4 de sensor está dispuesta una placa 8 de circuitos impresos del dispositivo 2 de sensor. Una cubierta 9 de carcasa de la carcasa 4 de sensor puede ser, por ejemplo, un componente de plástico.
La carcasa de sensor puede estar completamente cerrada; por el contrario, en el presente ejemplo de realización, la carcasa 4 de sensor está diseñada de tal manera que encierra de forma protectora, entre otras cosas, la placa 8 de circuitos impresos y el elemento 6 de sensor, sin embargo no los sella o cierra herméticamente con respecto al entorno de la carcasa 4 de sensor.
En la placa 8 de circuitos impresos están dispuestas conexiones 10 para medición, que están conectadas eléctricamente con el elemento 6 de sensor por medio de una línea 11 de conexión eléctrica que establece contacto eléctrico entre el elemento 6 de sensor y la placa 8 de circuitos impresos. La placa 8 de circuitos impresos dispuesta dentro de la carcasa 4 de sensor presenta una pluralidad de segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos que están conectados de manera flexible entre si.
Para mayor claridad, la placa 8 de circuitos impresos se muestra en la Figura 3 en una disposición plana, aún no insertada en la carcasa 4 de sensor. En esta disposición plana, la placa 8 de circuitos impresos está configurada en forma de L.
La placa 8 de circuitos impresos presenta un primer segmento 12 de placa de circuitos impresos que soporta las conexiones 10 para medición. Este segmento 12 de placa de circuitos impresos forma un extremo de una pata 19 de la L.
El primer segmento 12 de placa de circuitos impresos también soporta un sensor 13 de temperatura que presenta las conexiones 10 para medición. Las conexiones 10 para medición y el sensor 13 de temperatura pueden, por ejemplo, estar combinados en una carcasa de componente común o, como se muestra en las Figuras 1 a 3 en este ejemplo de realización, pueden disponerse independientemente uno del otro, de manera preferida uno al lado del otro, en placa 8 de circuitos impresos, de manera preferida juntos en el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos.
Un segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos, que está dispuesto dentro de la placa 8 de circuitos impresos adyacente al primer segmento 12 de placa de circuitos impresos, soporta una fuente 16 potencial de interferencia para las conexiones 10 para medición. Un tercer segmento 18 de placa de circuitos impresos, que está dispuesto dentro del circuito placa 8 adyacente al segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos, soporta dos fuentes 20, 22 potenciales de interferencia para las conexiones 10 para medición.
Los segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos están conectados entre si de forma flexible. Para ello, una primera región 24 de espesor de placa de circuitos impresos reducido de la placa 8 de circuitos impresos forma una conexión 26 flexible entre el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos y el segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos. Además, una segunda región 28 de espesor de placa de circuitos impresos reducido de la placa 8 de circuitos impresos forma una conexión 30 flexible entre el segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos y el tercer segmento 18 de placa de circuitos impresos.
En las Figuras 1, 2 se puede identificar que los segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos adyacentes e conectados entre si están cada uno dispuesto uno con respecto al otro en la carcasa 4 de sensor de tal manera que en el estado con ángulo de los segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos, el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos, que soporta las conexiones 10 para medición, está dispuesto entre el segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos y el tercer segmento 18 de placa de circuitos impresos. Los segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos dispuestos en ángulo entre si están dispuestos en ángulo recto o en un ángulo de 180° entre si en el estado inclinado de los segmentos 12, 14, 18 de placa de circuitos impresos, específicamente aquí el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos y el segundo segmento 14 de la placa de circuitos impresos están dispuestos en ángulo recto entre si, y el segundo segmento 14 de placa de circuitos impresos y el tercer segmento 18 de placa de circuitos impresos están dispuestos en un ángulo de 180°, es decir paralelos entre si. Además, el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos y el tercer segmento 18 de placa de circuitos impresos, que no están conectados entre si, también están dispuestos aquí en ángulo recto entre si.
El elemento 6 de sensor está dispuesto sobre un soporte 32 de sensor. El soporte 32 de sensor puede ser, por ejemplo, un soporte metálico. El soporte de sensor puede ser, por ejemplo, una membrana metálica, en particular una membrana de medición. El elemento 6 de sensor presenta, por ejemplo, una banda extensométrica no representada aquí en detalle.
En el presente ejemplo de realización, el soporte 32 de sensor está tensado y sujeto entre un primer soporte 34 de sujeción metálico y un segundo soporte 36 de sujeción metálico, que son parte integrante del dispositivo 2 de sensor. El primer soporte 34 de sujeción y el segundo soporte 36 están fijados junto con la carcasa 4 de sensor y el soporte 32 de sensor al eje 1 de vehículo, por ejemplo mediante tornillos no representados aquí. En el ejemplo de realización aquí mostrado, partes de los soportes 34, 36 de sujeción son a la vez parte integrante de la carcasa 4 de sensor. Las conexiones 10 para medición está dispuestas frente al elemento 6 de sensor en la placa 8 de circuitos impresos, concretamente en el primer segmento 12 de placa de circuitos impresos de la placa 8 de circuitos impresos. En este ejemplo de realización, el lado posterior de al menos el primer segmento 12 de la placa de circuitos impresos que se aleja de las conexiones 10 para medición presenta un blindaje 38.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (2) de sensor con una carcasa (4) de sensor, con un elemento (6) de sensor dispuesto en y/o sobre la carcasa (4) de sensor y con conexiones (10) para medición dispuestas en una placa (8) de circuitos impresos y eléctricamente conectadas al elemento (6) de sensor, estando dispuesta la placa (8) de circuitos impresos dentro de la carcasa (4) de sensor y presentando una pluralidad de segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos conectados de forma flexible entre sí,
estando dispuestos los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos adyacentes conectados entre sí en la carcasa (4) de sensor en ángulo entre sí de tal manera que en el estado inclinado de los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos, un primer segmento (12) de placa de circuitos impresos, que porta las conexiones (10) de medición, está dispuesto entre un segundo segmento (14) de placa de circuitos impresos y un tercer segmento (18) de placa de circuitos impresos, portando el segundo segmento (14) de placa de circuitos impresos y/o el tercer segmento (18) de placa de circuitos impresos una fuente (16, 20, 22) potencial de interferencia para las conexiones (10) para medición, caracterizado por que el elemento (6) de sensor es un elemento (6) de sensor que detecta tensiones o deformaciones mecánicas y está dispuesto en un soporte (32) de sensor, estando conectadas eléctricamente las conexiones (10) para medición con el elemento (6) de sensor por medio de una línea (11 ) de conexión eléctrica, que contacta eléctricamente el elemento (6) de sensor con la placa (8) de circuitos impresos.
2. Dispositivo de sensor según la reivindicación 1, caracterizado por que los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos dispuestos en ángulo entre sí están dispuestos en ángulo recto o en un ángulo de 180° entre sí en el estado inclinado de los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos.
3. Dispositivo de sensor según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la placa (8) de circuitos impresos está configurada en forma de L en el estado no inclinado de los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos que porta las conexiones (10) para mediciones, y que el primer segmento (12) de placa de circuitos impresos forma un extremo de una pata (19) de la L.
4. Dispositivo de sensor según con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las regiones (24, 28) de espesor reducido de la placa de circuitos impresos de la placa (8) de circuitos impresos forman las conexiones (26, 30) flexibles entre los segmentos (12, 14, 18) de placa de circuitos impresos.
5. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fuente potencial de interferencia o fuentes (16, 20, 22) potenciales de interferencia presentan una unidad central de procesamiento y/o una fuente de alimentación y/o un controlador de controlador de red.
6. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las conexiones (10) para medición está dispuestas orientadas hacia el elemento (6) de sensor en la placa (8) de circuitos impresos.
7. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las conexiones (10) para medición alejadas de la parte posterior de al menos el primer segmento (12) de placa de circuitos impresos presenta un blindaje (38).
8. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el soporte (32) de sensor forma una pared exterior de la carcasa (4) de sensor o es parte integrante de una pared exterior de la carcasa (4) de sensor.
9. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento (6) de sensor presenta una banda extensométrica.
10. Dispositivo de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las conexiones (10) para medición presentan un sensor (13) de temperatura.
11. Uso de un dispositivo (2) de sensor según una de las reivindicaciones anteriores para medir una carga por eje de un eje (1) de un vehículo de motor.
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