СЕНСОРНЫЙ МОДУЛЬ МОДУЛЬНОГО ШТЕКЕРНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК G01R15/18 

Изобретение касается сенсорного модуля для модульного штекерного соединителя.

Модульные штекерные соединители применяются, в частности, в производстве машин и оборудования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Модульный штекерный соединитель известен, например, из EP 1 353 412 A2. Через такие штекерные соединители направляется ряд разных сигналов данных и токов. В таких штекерных соединителях часто имеется недостаток места.

В US 2008/0048646 A1 и DE 10 2007 035 184 A1 показаны соответственно дисковидные сенсоры тока, имеющие серединный ввод для кабеля.

В US 2011/0148561 A1 показан кольцевой сенсор, который собран из отдельных катушечных сегментов.

В DE 20 2007 018 306 U1 показан модульный штекерный соединитель, имеющий модуль 6, который выполнен в виде измерительного устройства.

Чтобы, например, можно было лучше контролировать машины или оборудование, было бы, в принципе, предпочтительно иметь возможность контроля входящих в машину или оборудование сигналов и/или токов. По ним могли бы, например, делаться прогнозы о состоянии машины.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить сенсорный элемент для модульного штекерного соединителя, который может применяться компактно при экономии места, и, тем не менее, работает эффективно.

Задача решается с помощью сенсорного модуля для модульного штекерного соединителя с признаками независимого п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предлагаемый изобретением сенсорный модуль предусмотрен для применения в модульном штекерном соединителе. Такие штекерные соединители содержат, как правило, так называемую шарнирную раму, в которую могут вставляться несколько, часто различных, модулей. Количество мест для модулей в шарнирной раме ограничено. Предлагаемый здесь сенсорный модуль состоит из сердцевинного сегмента и по меньшей мере двух расположенных вокруг него наружных сегментов. В собранном состоянии эти сегменты образуют друг с другом полость.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления сенсорный модуль образован из гантелеобразного сердцевинного сегмента и четырех расположенных вокруг него наружных сегментов. Отдельные сегменты состоят, как правило, из полимерного материала и технологически очень легки в изготовлении.

Предпочтительно полость, которую образуют друг с другом сегменты, имеет форму тора. Эта форма тора особенно пригодна для помещения конструктивного элемента сенсора.

Форма тора предпочтительно достигается за счет того, что наружные сегменты имеют направленную к сердцевинному сегменту вогнутость, на поверхностях которой нанесены по нескольку токопроводящих дорожек, при этом на внешней поверхности сердцевинного сегмента нанесены несколько токопроводящих дорожек.

Предпочтительно каждая отдельная токопроводящая дорожка имеет места контакта, с помощью которых токопроводящая дорожка одного сегмента может электрически соединяться по меньшей мере с одной токопроводящей дорожкой другого сегмента. Эти места контакта могут быть выполнены, например, как припойный столбиковый вывод на печатной плате. Когда все токопроводящие дорожки соединены с помощью мест контакта, образуется форма так называемой кольцевой катушки.

Предпочтительно отдельные токопроводящие дорожки имеют по два места контакта, и одна токопроводящая дорожка одного сегмента электрически соединена по меньшей мере с двумя токопроводящими дорожками другого сегмента. Благодаря этому достигается форма кольцевой катушки.

Предпочтительно места контакта выполнены или, соответственно, сконструированы плоскими. Соответствующие места контакта имеют большую площадь, чем площадь поверхности поперечного сечения соответствующих токопроводящих дорожек. Места контакта служат для электрического соединения токопроводящих дорожек сегментов. Места контакта должны быть электрически соединены друг с другом. Поэтому предпочтительна большая соединительная поверхность. Чтобы использовать преимущества MID-технологии (Moulded Interconnect Device, англ. «литые носители монтажных схем»), можно было бы представить себе контакт, представляющий собой своего рода V-образный желоб, в который запрессовывается цилиндр или тоже V-образный контакт. Технически лучше всего, если этот контакт не производит изменения эффективного диаметра нагрузки, чтобы не создавать скачка полного сопротивления.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения соприкасающиеся места контакта сегментов склеены друг с другом электропроводным клеем. С помощью этого склеивания, также, например, одновременно соединяются друг с другом сегменты. Но здесь могут также добавляться и другие технологии соединения.

Особенно предпочтительно токопроводящие дорожки созданы при помощи MID-технологии. Пригодный для MID полимерный материал может очень легко в процессе литья под давлением приводиться в необходимую форму сегмента. Процесс нанесения покрытия на токопроводящие дорожки при таких формах сегмента тоже легко выполним. Надлежащая MID-технология для создания токопроводящих дорожек описывается, например, в DE 10 2006 041 610 B3.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один наружный сегмент имеет по меньшей мере один проход, причем этот проход проходит от полости к выходной поверхности наружной поверхности наружного сегмента. Как правило, предусмотрены два таких прохода.

Так как кольцевая катушка является частью сенсорной схемы, кольцевая катушка должна допускать съем электрического тока. Это означает, что кольцевая катушка должна обладать возможностью электрического контактирования. Через указанные проходы может осуществляться съем электрического тока с заключенной в сенсорном модуле кольцевой катушки. Для этого проход покрыт электропроводящим материалом или он содержит электропроводящий материал. Через проход существует электропроводящее соединение между токопроводящей дорожкой, а если смотреть в целом, с кольцевой катушкой, и выходной поверхностью. Выходная поверхность может быть сконструирована, например, как припойный столбиковый вывод на печатной плате.

Предпочтительно кольцевая катушка в сенсорном модуле применяется в так называемой схеме Роговского для измерения переменных токов.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Один из примеров осуществления изобретения изображен на чертежах и ниже описывается подробнее. Показано:

фиг.1: покомпонентный чертеж сенсорного модуля в перспективе;

фиг.2: a) изображение в перспективе наружного сегмента,

b) изображение в перспективе сердцевинного сегмента;

фиг.3: изображение в перспективе сердцевинного сегмента с двумя соединенными наружными сегментами;

фиг.4: изображение в перспективе сенсорного модуля с прозрачно изображенными наружными сегментами и

фиг.5: схема электрических соединений.

Фигуры содержат частично упрощенные, схематичные изображения. Иногда для подобных, но, возможно, не идентичных элементов применяются идентичные ссылочные обозначения. Разные виды одинаковых элементов могут иметь различный масштаб.

На фиг.1 показано покомпонентное изображение в перспективе предлагаемого изобретением сенсорного модуля 1. Сердцевинный сегмент 2 окружен четырьмя наружными сегментами 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ. Наружный сегмент 3 еще раз отдельно показан на фиг.2a. На фиг.2b можно видеть один отдельный сердцевинный сегмент 2.

Сердцевинный сегмент 2 имеет по существу гантелеобразную форму. Вдоль внешней поверхности в осевом направлении нанесены токопроводящие дорожки 4. Наружный сегмент 3 имеет по существу форму кубика или куба, при этом у одной грани вырезан круговой сегмент. В области этого выреза наружный сегмент, кроме того, вогнут. На поверхности вогнутости 5 нанесены токопроводящие дорожки 4.

На концах соответствующих токопроводящих дорожек 4 размещены места 6 контакта. Эти места 6 контакта изображены на фиг.2a и 2b только в качестве примера. Места контакта имеют большую площадь, чем площадь поперечного сечения токопроводящей дорожки. С помощью этих мест 6 контакта отдельные токопроводящие дорожки 4 электрически контактируют друг с другом. Когда сегменты 2, 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ соединены вместе, места 6 контакта пар соединяемых проводов совпадают друг с другу. Когда все сегменты 2, 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ соединены вместе, контактирующие токопроводящие дорожки 4, как можно видеть на фиг.4, образуют кольцевую катушку 7.

Наружный сегмент 3ʹʹʹ имеет два прохода 8, 8ʹ. Такой проход представляет собой просверленное отверстие или другое отверстие, которое проходит от полости до выходной поверхности 9, 9ʹ наружной поверхности наружного сегмента 3ʹʹʹ. Проходы 8, 8ʹ покрыты электропроводящим материалом или заполнены электропроводящим материалом. Благодаря этому создается электропроводящее соединение между токопроводящей дорожкой 4 или, соответственно, кольцевой катушкой 7 и выходной поверхностью 9, 9ʹ. Кольцевая катушка допускает съем электрического тока через выходные поверхности 9, 9ʹ и может интегрироваться в переключающую схему, например, в сенсорную переключающую схему Роговского.

Сенсорный модуль 1 имеет отверстие 11, в котором может быть расположен контактный элемент (не показан). Сенсорный модуль 1 может давать информацию о протекании тока в контактном элементе. В сенсорном модуле могут также иметься несколько отверстий и соответствующих им контактных элементов. Кроме того, в сенсорном модуле могут также иметься несколько кольцевых катушек. Благодаря MID-технологии, возможна точная и небольшая конструкция таких сенсорных модулей. С помощью сенсорного модуля возможна аналитическая обработка данных при эксплуатации штекерного соединителя (не показано).

На фиг.5 кратко показан возможный принцип измерения сенсора, имеющего кольцевую катушку. Проводник или контактный элемент 10 расположен внутри кольцевой катушки 7. Переменный ток, текущий через проводник или контактный элемент 10, создает изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует напряжение U в кольцевой катушке 7. Это напряжение U может, например, сниматься через выходные поверхности 9, 9ʹ.

Ниже изобретение коротко формулируется еще раз. Изобретение касается сенсорного модуля для модульного штекерного соединителя, причем этот сенсорный модуль 1 состоит из сердцевинного сегмента 2 и по меньшей мере двух расположенных вокруг него наружных сегментов 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ, причем эти сегменты 2, 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ в собранном друг с другом состоянии образуют полость. В этой полости при помощи MID-технологии нанесены токопроводящие дорожки 4, причем все токопроводящие дорожки 4 в соединенном состоянии вместе образуют форму кольцевой катушки 7. Эта кольцевая катушка может по принципу Роговского измерять течение тока в сенсорной схеме контактного элемента, который тоже интегрирован в сенсорный модуль.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Сенсорный модуль

2 Сердцевинный сегмент

3 Наружный сегмент

4 Токопроводящая дорожка

5 Вогнутость

6 Место контакта

7 Кольцевая катушка

8 Проход

9 Выходная поверхность

10 Проводник/контактный элемент

11 Отверстие

U Напряжение.

Изобретение касается сенсорного модуля для модульного штекерного соединителя, причем этот сенсорный модуль (1) состоит из сердцевинного сегмента (2) и по меньшей мере двух расположенных вокруг него наружных сегментов (3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ), причем эти сегменты (2, 3, 3ʹ, 3ʹʹ, 3ʹʹʹ) в собранном состоянии составляют друг с другом полость. В этой полости при помощи MID-технологии нанесены токопроводящие дорожки (4), причем все токопроводящие дорожки (4) в соединенном состоянии вместе образуют форму кольцевой катушки (7). Эта кольцевая катушка может по принципу Роговского измерять в сенсорной схеме протекание тока контактного элемента, который тоже интегрирован в сенсорный модуль. Техническим результатом при реализации заявленного решения является создание сенсорного элемента для модульного штекерного соединителя с высокой точностью и эффективностью. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сенсорный модуль для модульного штекерного соединителя, причем сенсорный модуль (1) содержит гантелеобразный сердцевинный сегмент (2) и по меньшей мере два расположенных вокруг сердцевинного сегмента (2) наружных сегмента (3, 3', 3'', 3'''), и сегменты (2, 3, 3', 3'', 3''') в собранном друг с другом состоянии образуют полость, и при этом внутри сенсорного модуля расположена кольцевая катушка, которая применима для измерения переменных токов.

2. Сенсорный модуль по п.1, отличающийся тем, что полость имеет форму тора.

3. Сенсорный модуль по п.1, отличающийся тем, что

- наружные сегменты (3, 3', 3'', 3''') имеют направленную к сердцевинному сегменту (2) вогнутость, на поверхностях которой нанесены по нескольку токопроводящих дорожек (4), и что на внешней поверхности сердцевинного сегмента (2) нанесены несколько токопроводящих дорожек (4).

4. Сенсорный модуль по п.3, отличающийся тем, что

- каждая отдельная токопроводящая дорожка (4) имеет места (6) контакта, с помощью которых токопроводящая дорожка (4) одного сердцевинного сегмента (2) может электрически соединяться по меньшей мере с одной токопроводящей дорожкой другого наружного сегмента (3, 3', 3'', 3'''), и

- все токопроводящие дорожки (4) в соединенном состоянии вместе образуют форму кольцевой катушки (7).

5. Сенсорный модуль по п. 4, отличающийся тем,

- что отдельные токопроводящие дорожки (4) имеют по два места (6) контакта, и

- что одна токопроводящая дорожка (4) одного сегмента (2) может электрически соединяться по меньшей мере с двумя токопроводящими дорожками другого наружного сегмента (3, 3', 3'', 3''').

6. Сенсорный модуль по любому из пп. 4 и 5, отличающийся тем, что места (6) контакта выполнены плоскими и имеют большую площадь, чем площадь поверхности поперечного сечения соответствующих токопроводящих дорожек (4).

7. Сенсорный модуль по любому из пп. 4-6, отличающийся тем, что

- соприкасающиеся места (6) контакта сегментов (2, 3, 3', 3'', 3''') склеены друг с другом электропроводным клеем.

8. Сенсорный модуль по любому из пп. 3-6, отличающийся тем, что

токопроводящие дорожки (4) созданы при помощи MID-технологии.

9. Сенсорный модуль по любому из пп. 3-8, отличающийся тем,

- что по меньшей мере один наружный сегмент (3, 3', 3'', 3''') имеет по меньшей мере один проход (8, 8'), причем этот проход (8, 8') проходит от полости к выходной поверхности (9, 9') наружной поверхности наружного сегмента (3, 3', 3'', 3'''),

- что проход (8, 8') покрыт электропроводящим материалом или содержит электропроводящий материал, и

- что через проход (8, 8') существует электропроводящее соединение между токопроводящей дорожкой (4), соответствующей кольцевой катушкой (7) и выходной поверхностью (9, 9').

10. Система из сенсорного модуля (1) по любому из пп.1-9 и модульного штекерного соединителя.