具有过压保护的传感元件制造技术

具有过压保护的传感元件(1)，具有至少一个用于检测运行参数的传感器(2)以及具有电子构件(3至7)和用于电源(9)的输入端(8)，其特征在于，在输入端(8)上串联有电子构件(3)并且该电子构件构成为PPTC构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】具有过压保护的传感元件(1)，具有至少一个用于检测运行参数的传感器(2)以及具有电子构件(3至7)和用于电源(9)的输入端(8)，其特征在于，在输入端(8)上串联有电子构件(3)并且该电子构件构成为PPTC构件。【专利说明】具有过压保护的传感元件
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述特征的、具有过压保护的传感元件，该传感元件具有至少一个用于检测运行参数的传感器并且具有电子构件和用于电源的输入端。
技术介绍
这种传感元件(也作为“智能”传感元件或“主动”传感元件)是已知的。这些传感元件包括具有至少一个传感器的组件，借助该传感器应检测系统、设备、车辆或类似装置的运行参数。根据待检测的运行参数来构造相应的传感器。在此优选非接触式工作的传感器，借助该传感器检测运行参数，例如压力、温度、转速、力以及类似参数(未完全列举)。通过运行参数的检测，传感器提供输出信号，亦或向该传感器输送电流供应从而使其能够检测运行参数并且生成输出信号。在这两种情况下，在已知的传感元件中，通过连接在下游的电子构件对至少一个传感器的输出信号进行预处理，例如加强该输出信号、过滤该输出信号、测试该输出信号的可信度或类似处理。然后由总传感元件提供输出信号，该输出信号供一个另外的连接在下游的电子控制单元或控制单元使用，使得该输出信号能够在那里被进一步处理、存储、显示或类似处理。即概括地来说，这种传感元件(也称为传感组件)大多被视为在整个传感器装置中的价格低的小部件，该传感器装置还包括壳体、电源、接口和类似部件。现今传感器组件面积一般不超过几平方厘米，在该传感器组件检测运行参数时，主要要求是:构造空间、位置需求、制造成本、简单性，以及同时高敏感性。此外，这种传感元件的主要要求之一在于，在所有的运行条件下都能无故障地起作用。在恶劣的环境条件下(其中，温度、湿度和类似因素经常会发生波动)，可能还总是会出现:电子干扰脉冲作用到传感元件、进而作用到传感器本身。由此存在这样的危险:传感元件提供错误的输出值，或者在最坏的情况下，传感元件由于这种干扰脉冲而暂时失灵或者甚至被完全毁坏。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，这样改进一种传感元件，使得该传感元件相对于可能从外部作用到传感元件上的电子干扰脉冲得到有效的保护。该任务通过权利要求1中的特征得以解决。根据本专利技术规定，在传感元件的输入端上串联有电子构件，该电子构件构成为PPTC构件。该传感元件具有的优点在于，电子干扰脉冲被串联在输入端上的电子构件吸收和拦截。PPTC构件(PPTC:高分子聚合物正系数温度构件)是一种电子保险模块，其将超温保护的功能与开关的功能结合在一起。PPTC构件是一种与温度有关的具有低的电阻的模块，使得该模块基于这些特性能够以有利的方式串联在输入端上，因此，当传感元件在正常状态下运行时，所传输的能量供应电压和/或所传输的输出信号不受干扰、篡改或拦截。该PPTC构件具有这样有利的特性:该构件的电阻在加热到限定值时会迅速增大并且限制电流。在该功能中，PPTC构件被锁定，并且即使在温度负荷降低时也仍保持在该状态中。只有在供应电压断开并且再次接通时，才进行复位。在此，该PPTC构件具有这样的优点，即其基于这些特性可用作为可复位的相对于干扰脉冲的保险装置。该构件的一个另外的优点在于，该构件既可用作为热保险装置，也可用作为过流保护装置。在传感元件中，该构件可设计用于不同的电压并且此外还具有这样的优势:当有干扰脉冲作用到传感元件上时，该构件在该损害情况下像可复位的保险装置那样起作用，而不像传统的保险装置(尤其是熔丝保险)那样必须被更换。由此以有利的方式提高了这种传感元件在使用寿命期间的操作友好性。PPTC模块也被称为聚合物PTC。在本专利技术的扩展方案中，传感元件的电流消耗小于等于100mA，优选小于等于5OmA ο如果传感元件被视为独立的系统部件，那么该传感元件或者传感器还必须最少通过根据EN 61000-4-5标准的EMV测试I级，即必须能承受例如在雷击或电涌的情况下的干扰脉冲。在此，该测试的干扰电压为Vgen = 500伏/Rgen = 2欧姆。2级甚至要求Vgen= 1000伏/Rgen = 2欧姆。(Vgen:干扰脉冲发生器的电压，Rgen:干扰脉冲发生器的内电阻)。为了吸收干扰脉冲能量，以迄今已知的方法需要将超大电容、尤其是电解电容(电解的电容)用于传感器组件。为了避免(例如通过串联电阻)产生干扰脉冲能量，反而需要串联元件用以减小电流。该元件必须能在干扰脉冲期间承担压降和所产生的功率损耗。如果传感器组件的电流消耗在所有的条件下都小于/等于50毫安(< 50mA)，那么能够为此将根据本专利技术的PTC可复位保险装置(PPTC)与其他合适的部件相结合地使用。由此甚至可能通过2级测试。在直至1500V的脉冲干扰下，PPTC构件始终确保例如Rpptc_min = 6.5欧姆的最小电阻，并且由此将整个传感器组件的最大电流限制到可接受的值(Imax = Vgen/Rpptc_min)内。在该传感元件的输入端中，二极管(尤其是TVS 二极管)和电容(尤其是电解电容)能够无问题地吸收干扰脉冲剩余的能量。在此，所产生的用于其他所需的DCDC控制器的输入电压小于50 V，其可被无问题地吸收。在本专利技术的扩展方案中，传感元件具有用于执行复位的器件。如前所述，PPTC构件通过供应电压的断开和重新接通来复位。为此，以有利的方式设置有器件，例如开关、按键或类似器件，借助该器件能够实现供应电压的断开和重新接通。由此以有利的方式提供一种具有极高的操作友好性的传感元件。为了实现这种传感元件，在本专利技术的扩展方案中规定，将至少一个传感器、与其相配的电子构件、以及可选的用于执行复位的器件设置在一个共同的印刷电路板上。由此能够根据要求在较小的平面内(优选小于几平方厘米)实现根据本专利技术的传感元件。如有必要，也可将传感元件的电源(例如电池、蓄电池、光伏元件或类似元件)设置在该印刷电路板上。在本专利技术的扩展方案中，传感元件具有壳体，在该壳体内部安装有所述至少一个传感器、电子构件、可选的传感元件的其他元件。该壳体可以是单体式壳体或者是多体式的壳体，在该壳体中设置有传感元件的各个构件。替代于此地可考虑将该具有至少一个传感器、电子构件、印刷电路板以及可选的其他部件的传感元件用塑料进行注塑包封，使得该传感元件得到有效的保护，以防外部的影响，例如(尤其是具有金属颗粒脏污的)脏污、潮湿和机械作用。在本专利技术的扩展方案中，以有利的方式将根据本专利技术的传感元件应用于检测工作机械的运行参数、尤其是固定式或移动式建筑机械或起重机的运行参数。在这种工作机械中，在正常的运行中，可靠且持续无误地检测该工作机械的运行参数已经是非常重要的，因为这种工作机械与安全性相关的运行基本上取决于这些运行参数。出于该原因，传感元件或者该传感元件的传感器通常也由于规定的冗余而双倍或多倍地存在。借助根据本专利技术的PPTC构件，用于这种工作机械的传感元件得到有效的保护，以防外部电子干扰脉冲(在有利的情况下以防短脉冲、尤其是在微秒范围、例如在50微秒范围内的短脉冲)，这些干扰脉冲在这种工作机械运行时可能是非常常见的。在正常情况下，即在不存在外部干扰、尤其是不存在干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有过压保护的传感元件(1)，所述传感元件具有至少一个用于检测运行参数的传感器(2)以及具有电子构件(3至7)和用于电源(9)的输入端(8)，其特征在于，在输入端(8)上串联有电子构件(3)并且该电子构件构成为PPTC构件(高分子聚合物正系数温度构件)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·戈卢博维克，
申请(专利权)人：赫思曼自动化控制有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE