DE102008059661B4 - Optical sensor - Google Patents

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Abstract

Optischer Sensor mit einem Gehäuse (1), mit einer innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten elektronischen Sensorbaugruppe (2) sowie mit einer an dem Gehäuse (1) angeordneten, ein Buchsengehäuse (6) mit Kontaktstiften (7) aufweisenden elektrischen Kabelanschlußeinrichtung (3) in Form einer separaten Baueinheit für die Kontaktierung eines Kabelsteckers eines Kabels eines externen Gerätes an den Sensor, wobei sowohl die Sensorbaugruppe (2) als auch die Kabelanschlußeinrichtung (3) eine Leiterplatte (4, 8) mit zueinander korrespondierenden elektrischen Kontaktelementen aufweisen und wobei bei der Montage des Sensors zunächst das Buchsengehäuse (6) der Kabelanschlußeinrichtung (3) in der Wand des Gehäuses (1) eingesetzt und positionsmäßig fixiert wird, und anschließend die Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) derart eingesetzt wird, daß im eingesetzten Zustand der Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) die beiden Leiterplatte (4, 8) mit Kontaktelementen und mit dazu korrespondierenden elektrischen Gegenelementen schen Kontaktelemente befinden und dabei selbständig eine elektrische Kontaktierung erfolgt.Optical sensor with a housing (1), with an electronic sensor assembly (2) arranged inside the housing (1) and with an electrical cable connection device (3) arranged on the housing (1) and having a socket housing (6) with contact pins (7) in the form of a separate unit for contacting a cable plug of a cable of an external device to the sensor, both the sensor assembly (2) and the cable connection device (3) having a circuit board (4, 8) with mutually corresponding electrical contact elements and with Installation of the sensor first the socket housing (6) of the cable connection device (3) is inserted into the wall of the housing (1) and fixed in position, and then the sensor assembly (2) is inserted into the housing (1) in such a way that the Sensor assembly (2) in the housing (1) the two circuit boards (4, 8) with contact elements and with corresponding elec tric counter-elements rule contact elements are located and an electrical contact is made automatically.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor.The invention relates to an optical sensor.

Optische Sensoren senden Licht aus, das an einem zu untersuchenden Objekt reflektiert oder gestreut und vom Sensor wieder empfangen wird. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Objekt erkannt (Präsenzdetektion) oder der Abstand zu einem Objekt bestimmt werden. Die von diesen optischen Sensoren gewonnenen Informationen werden meist zum Steuern von automatisch arbeitenden Anlagen verwendet.Optical sensors emit light that is reflected or scattered on an object to be examined and received back by the sensor. In this way, for example, an object can be detected (presence detection) or the distance to an object can be determined. The information obtained from these optical sensors is mostly used to control automatic equipment.

Optische Sensoren weisen grundsätzlich ein Gehäuse auf. Innerhalb dieses Gehäuses befindet sich eine elektronische Sensorbaugruppe. Diese wird bei der Montage des optischen Sensors in das Gehäuse eingesetzt. Weiterhin ist ein Kabelanschluß vorgesehen, mittels welchem der optische Sensor über ein Kabel an externe elektronische Geräte angeschlossen werden kann. Zwischen der elektronischen Sensorbaugruppe und dem elektrischen Kabelanschluß befindet sich im Innern des Gehäuses eine elektrische Verbindung.Optical sensors basically have a housing. Within this housing is an electronic sensor assembly. This is used in the assembly of the optical sensor in the housing. Furthermore, a cable connection is provided, by means of which the optical sensor can be connected via a cable to external electronic devices. Between the electronic sensor assembly and the electrical cable connection is located in the interior of the housing, an electrical connection.

Diese interne elektrische Verbindung wird bislang als Lötverbindung, als Steckverbindung oder als Einpreßverbindung realisiert. Der Nachteil liegt zum einen in den hohen Kosten (nämlich bei den Steckverbindern bei den Materialkosten sowie bei den Montagekosten) und bei der Handlötung ebenfalls bei den Montagekosten. Zum anderen ist die Fertigungssicherheit durch schlechte Lötstellen, Kurzschlüsse, Verschmutzung etc. nicht optimal.This internal electrical connection has hitherto been realized as a solder connection, as a plug-in connection or as a press-fit connection. The disadvantage is on the one hand in the high cost (namely in the connectors in the material costs and installation costs) and in the manual soldering also in the installation costs. On the other hand, the production reliability due to poor solder joints, short circuits, contamination etc. is not optimal.

Die DE 20 2007 002 864 U1 zeigt ein Gabelgehäuse für Licht- oder Ultraschallschranken. Das Kabelgehäuse weist dabei zwei Gehäusearme auf, die einen Sender sowie einen Empfänger aufweisen. Die entsprechenden elektronischen Bauteile des Senders sowie des Empfängers sind dabei jeweils auf einer Leiterplatte angeordnet. Diese Leiterplatten werden als Baueinheiten in die Gehäusearme eingeschoben. Im Innern der Gehäusearme befinden sich Federkontakte für eine elektrische Kontaktierung mit korrespondierenden Gegenkontakten auf den Leiterplatten. Weiterhin ist an der Rückseite des Kabelgehäuses eine Öffnung vorgesehen, die sowohl zum Herausführen eines Kabels als auch zum Anbringen eines geeigneten Steckers dienen kann.The DE 20 2007 002 864 U1 shows a fork housing for light or ultrasonic barriers. The cable housing has two housing arms, which have a transmitter and a receiver. The corresponding electronic components of the transmitter and the receiver are each arranged on a printed circuit board. These circuit boards are inserted as units in the housing arms. Inside the housing arms are spring contacts for electrical contact with corresponding mating contacts on the circuit boards. Furthermore, an opening is provided at the back of the cable housing, which can serve both for leading out a cable as well as for attaching a suitable plug.

Die DE 198 04 165 A1 zeigt einen Regensensor. Der Sensor ist dabei in ein Sensorgehäuse einfügbar. Das Sensorgehäuse besitzt einen Stecker, wobei beim Einführen des Sensors in das Gehäuse Stecköffnungen des Sensors mit einer Steckerreihe des Gehäuses kontaktiert werden.The DE 198 04 165 A1 shows a rain sensor. The sensor can be inserted in a sensor housing. The sensor housing has a plug, wherein upon insertion of the sensor into the housing plug-in openings of the sensor are contacted with a plug row of the housing.

Die WO 2007/131372 A2 zeigt ein Sensorgehäuse mit einem äußeren Gehäusemantel und einem angespritzten inneren Gehäusemantel. Im Boden des Sensors sind Kontaktelemente eingelassen. Im Innern des Gehäuses befindet sich eine Leiterplatte.The WO 2007/131372 A2 shows a sensor housing with an outer housing shell and a molded inner housing shell. In the bottom of the sensor contact elements are embedded. Inside the case is a circuit board.

Die DE 10 2005 009 620 A1 zeigt einen Ultraschallsensor, bei dem sich in einem Gehäuse eine Leiterplatte befindet. An dem Gehäuse ist ein Stecker angeordnet.The DE 10 2005 009 620 A1 shows an ultrasonic sensor in which a printed circuit board is located in a housing. On the housing, a plug is arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor zu schaffen, welcher leicht zusammengebaut werden kann.The invention has for its object to provide an optical sensor which can be easily assembled.

Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1.The technical solution is characterized by the features of claim 1.

Dadurch ist ein optischer Sensor mit einer in jeglicher Hinsicht verbesserten elektrischen Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe und dem Kabelanschluß geschaffen. Die Grundidee besteht darin, daß bei der Montage des Gerätes die Sensorbaugruppe und der Kabelanschluß zur elektrischen Kontaktierung definiert positioniert werden. Für die elektrische Kontaktierung bedarf es daher lediglich des Einsetzens der Sensorbaugruppe in das Gehäuse. Eine zusätzliche Kontaktiererfordernis ist nicht notwendig. Dadurch ist ein vom Grundgedanken her modulares Einbausystem mit automatischer Kontaktierung der Sensorbaugruppe mit dem Kabelanschluß geschaffen. Durch die lötfreie Endmontage wird die Arbeitszeit dabei deutlich reduziert. Dadurch gestaltet sich die Montage flexibler, denn durch die verkürzte Endmontage können Bestellungen schneller abgeschlossen werden. Darüber hinaus kann hinsichtlich der Kosten auf teure Steckverbinder verzichtet werden. Weiterhin erhöht sich die Fertigungssicherheit. Denn ein Vertauschen von Litzen, Kurzschlüsse sowie schlechte (”kalte”) Lötstellen sind ausgeschlossen. Schließlich wird eine Verschmutzung durch Flußmittelspritzer beim Löten vermieden. Die technische Realisierung der elektrischen Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe und dem Kabelanschluß sieht vom Grundprinzip her vor, daß zwei Leiterplatten vorhgesehen sind, nämlich eine Leiterplatte für die Sensorbaugruppe und eine Leiterplatte für den elektrischen Kabelanschluß. Diese beiden Leiterplatten tragen die für die Kontaktierung notwendigen Elemente. Beim Einbau der Sensorbaugruppe liegen dabei die beiden Leiterplatten sehr nahe parallel beieinander. Die Kontaktelemente auf den beiden Leiterplatten können maschinell bestückt werden, insbesondere Kontaktfedern. Gleichermaßen gilt diese maschinelle Bestückung für die elektrischen Gegenkontaktelemente auf der anderen Leiterplatte. Die Leiterplatte, welche dem Kabelanschluß zugeordnet ist, kann auf einem entsprechenden Buchsengehäuse ggf. maschinell angelötet werden. Dieses Buchsengehäuse definiert dabei mit der Leiterplatte eine Baueinheit. Indem die beiden Leiterplatten im eingebauten Zustand parallel zueinander angeordnet sind, so daß sich dazwischen nur die elektrischen Kontaktelemente befinden, wird dadurch aufgrund der sehr platzsparenden Kontaktierung Bauraum eingespart. Die Kabelanschlußeinrichtung ist in Form eines Buchsengehäuses mit Kontaktstiften für einen Kabelstecker ausgebildet. Die dem Kabelanschluß zugeordnete Leiterplatte ist dabei fest auf die Kontaktstifte des Buchsengehäuses aufgelötet und definiert somit einerseits die elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte und gewährleistet andererseits die mechanische Fixierung der Leiterplatte. Schließlich handelt es sich bei der Kabelanschlußeinrichtung mit der Leiterplatte um eine Baueinheit. Diese Baueinheit kann auf einfache Weise in das Gehäuse eingesetzt werden und bildet somit die Basis für das anschließende Einsetzen der Sensorbaugruppe.This provides an optical sensor with improved electrical connection in all respects between the sensor assembly and the cable connector. The basic idea is that during assembly of the device, the sensor assembly and the cable connection are defined defined for electrical contact. For the electrical contacting therefore requires only the insertion of the sensor assembly in the housing. An additional contacting requirement is not necessary. As a result of a fundamental idea ago modular installation system with automatic contacting of the sensor assembly is created with the cable connection. The solderless final assembly significantly reduces working time. As a result, the assembly is more flexible, because the shortened final assembly orders can be completed faster. In addition, can be dispensed with expensive connectors in terms of cost. Furthermore, the production reliability increases. Because a swap of strands, short circuits and bad ("cold") solder joints are excluded. Finally, contamination by flux spatter during soldering is avoided. The technical realization of the electrical connection between the sensor assembly and the cable connection provides the basic principle that two circuit boards are provided, namely a printed circuit board for the sensor assembly and a printed circuit board for the electrical cable connection. These two circuit boards carry the necessary elements for contacting. When installing the sensor assembly, the two printed circuit boards lie very close to each other in parallel. The contact elements on the two circuit boards can be equipped by machine, in particular contact springs. Likewise, this machine assembly applies to the electrical mating contact elements on the other circuit board. The circuit board, which is assigned to the cable connection, can be optionally mechanically soldered to a corresponding socket housing. This socket housing defines with the circuit board a unit. By the two printed circuit boards are arranged parallel to each other in the installed state, so that there are only the electrical contact elements therebetween, space is thereby saved due to the very space-saving contact. The cable connection device is designed in the form of a female housing with contact pins for a cable connector. The cable connection associated circuit board is soldered firmly to the contact pins of the female housing and thus defines on the one hand the electrical contact with the circuit board and on the other hand ensures the mechanical fixation of the circuit board. Finally, the cable connection device with the circuit board is a structural unit. This assembly can be easily inserted into the housing and thus forms the basis for the subsequent insertion of the sensor assembly.

Vorzugsweise handelt es sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 bei den elektrischen Kontaktelementen um Kontaktfedern. Diese haben den Vorteil, daß sie beim Einsetzen der Sensorbaugruppe eine zuverlässige elektrische Kontaktierung herstellen.Preferably, according to the embodiment in claim 2 in the electrical contact elements to contact springs. These have the advantage that they produce a reliable electrical contact when inserting the sensor assembly.

Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 3 handelt es sich bei den Kontaktfedern vorzugsweise um eine Art Blattfedern. Diese erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte. Dies hat den Vorteil, daß diese Art der Kontaktierung mittels Federkontakten sehr platzsparend ist.According to the embodiment in claim 3, the contact springs are preferably a type of leaf springs. These extend substantially parallel to the circuit board. This has the advantage that this type of contacting by means of spring contacts is very space-saving.

Schließlich schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 vor, daß es sich bei den elektrischen Gegenelementen um sogenannte Metallpads auf der Leiterplatte handelt. Diese Metallpads sind vorzugsweise vergoldet. Dadurch wird die elektrische Kontaktierung optimiert.Finally, the development according to claim 4 proposes that the electrical counter-elements are so-called metal pads on the printed circuit board. These metal pads are preferably gold plated. This optimizes the electrical contact.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:An embodiment of an optical sensor according to the invention will be described below with reference to the drawings. In these shows:

1 den optischen Sensor vor dem Einbau der Sensorbaugruppe in einer schematischen Längsschnittdarstellung; 1 the optical sensor prior to installation of the sensor assembly in a schematic longitudinal sectional view;

2 eine Darstellung entsprechend der in 1 nach dem Einsetzen der Sensorbaugruppe. 2 a representation according to the in 1 after inserting the sensor assembly.

Der optische Sensor weist ein Gehäuse 1 auf sowie weiterhin eine Sensorbaugruppe 2 sowie schließlich eine Kabelanschlußeinrichtung 3.The optical sensor has a housing 1 on and continue a sensor assembly 2 and finally a cable connection device three ,

Die Sensorbaugruppe 2 besitzt eine abknickbare Leiterplatte 4. Auf dieser sind die optoelektronischen Einrichtungen angeordnet sowie vor allem unterseitig Kontaktfedern 5, welche im Wesentlichen als Blattfedern ausgebildet sind. Die Leiterplatte 4 der Sensorbaugruppe 2 wird dabei maschinell mit diesen Kontaktfedern 5 bestückt.The sensor assembly 2 has a bendable printed circuit board 4 , On this the optoelectronic devices are arranged and especially on the underside contact springs 5 which are formed substantially as leaf springs. The circuit board 4 the sensor assembly 2 is doing machine with these contact springs 5 stocked.

Die Kabelanschlußeinrichtung 3 dient dazu, daß an den Sensor ein Kabel eines externen elektronischen Gerätes angeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck weist die Sensorbaugruppe 2 als hierzu separate Baueinheit ein Buchsengehäuse 6 zum Aufschrauben eines Kabelsteckers auf. Dieses Buchsengehäues 6 besitzt Kontaktstifte 7. Diese durchragen das Buchsengehäuse 6 ins Innere des Gehäuses 1. Auf diesen Kontaktstiften 7 ist eine Leiterplatte 8 beispielsweise durch Anlöten befestigt. Die Leiterplatte 8 ist mit vergoldeten Metallpads 9 bedruckt.The cable connection device three serves to connect a cable of an external electronic device to the sensor. For this purpose, the sensor assembly 2 as this separate unit a socket housing 6 for screwing on a cable connector. This bushing case 6 has contact pins 7 , These protrude through the socket housing 6 inside the case 1 , On these pins 7 is a circuit board 8th attached for example by soldering. The circuit board 8th is with gilded metal pads 9 printed.

Die Montage des optischen Sensors wird wie folgt durchgeführt: In das Gehäuse wird zunächst das Buchsengehäuse 6 der Kabelanschlußeinrichtung 3 eingesetzt und positionsmäßig fixiert.The assembly of the optical sensor is carried out as follows: In the housing first the socket housing 6 the cable connection device three inserted and fixed in position.

Anschließend wird die Sensorbaugruppe 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt (1). Nachdem die Sensorbaugruppe 2 die Endposition in dem Gehäuse 1 erreicht hat (2), kontaktieren die Kontaktfedern 5 der Leiterplatte 4 die Metallpads 9 der Leiterplatte 8. Die beiden Leiterplatten 4, 8 weisen dabei einen geringen parallelen Abstand zueinander auf. Dazwischen befinden sich die Kontaktfedern 5, welche die elektrische Kontaktierung der Sensorbaugruppe 2 mit den Kontaktstiften 7 des Buchsengehäuses 6 über die Metallpads 9 der Leiterplatte 8 herstellen.Subsequently, the sensor assembly 2 in the case 1 used ( 1 ). After the sensor assembly 2 the end position in the housing 1 has reached ( 2 ), contact the contact springs 5 the circuit board 4 the metal pads 9 the circuit board 8th , The two circuit boards 4 . 8th have a small parallel distance from each other. In between are the contact springs 5 , which the electrical contact of the sensor assembly 2 with the contact pins 7 of the socket housing 6 over the metal pads 9 the circuit board 8th produce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gehäusecasing
22
Sensorbaugruppesensor assembly
33
KabelanschlußeinrichtungCable connecting device
44
Leiterplattecircuit board
55
Kontaktfedercontact spring
66
Buchsengehäusesocket housing
77
Kontaktstiftpin
88th
Leiterplattecircuit board
99
Metallpadmetal pad

Claims (4)

Optischer Sensor mit einem Gehäuse (1), mit einer innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten elektronischen Sensorbaugruppe (2) sowie mit einer an dem Gehäuse (1) angeordneten, ein Buchsengehäuse (6) mit Kontaktstiften (7) aufweisenden elektrischen Kabelanschlußeinrichtung (3) in Form einer separaten Baueinheit für die Kontaktierung eines Kabelsteckers eines Kabels eines externen Gerätes an den Sensor, wobei sowohl die Sensorbaugruppe (2) als auch die Kabelanschlußeinrichtung (3) eine Leiterplatte (4, 8) mit zueinander korrespondierenden elektrischen Kontaktelementen aufweisen und wobei bei der Montage des Sensors zunächst das Buchsengehäuse (6) der Kabelanschlußeinrichtung (3) in der Wand des Gehäuses (1) eingesetzt und positionsmäßig fixiert wird, und anschließend die Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) derart eingesetzt wird, daß im eingesetzten Zustand der Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) die beiden Leiterplatte (4, 8) mit Kontaktelementen und mit dazu korrespondierenden elektrischen Gegenelementen schen Kontaktelemente befinden und dabei selbständig eine elektrische Kontaktierung erfolgt.Optical sensor with a housing ( 1 ), with one inside the housing ( 1 ) arranged electronic sensor assembly ( 2 ) and with one on the housing ( 1 ), a female housing ( 6 ) with contact pins ( 7 ) having electrical cable connection device ( three ) in the form of a separate assembly for contacting a cable connector of a cable of an external device to the sensor, wherein both the sensor assembly ( 2 ) as well as the cable connection device ( three ) a printed circuit board ( 4 . 8th ) having mutually corresponding electrical contact elements and wherein during assembly of the sensor first the female housing ( 6 ) of the cable connection device ( three ) in the wall of the housing ( 1 ) is inserted and fixed in position, and then the sensor assembly ( 2 ) in the housing ( 1 ) is used such that in the inserted state of the sensor assembly ( 2 ) in the housing ( 1 ) the two circuit board ( 4 . 8th ) are located with contact elements and corresponding thereto electrical counter elements rule contact elements and thereby independently an electrical contact takes place. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Kontaktelementen um Kontaktfedern (5) handelt.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical contact elements are contact springs ( 5 ). Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Kontaktfedern (5) um Blattfedern handelt, welche sich im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte (4) erstrecken.Optical sensor according to claim 2, characterized in that it is in the contact springs ( 5 ) are leaf springs which are substantially parallel to the printed circuit board ( 4 ). Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Gegenelementen um Metallpads (9) auf der Leiterplatte (8) handelt.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of the electrical counter-elements, they are metal pads ( 9 ) on the printed circuit board ( 8th ).
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