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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung mit einem Sensormodul und einem Zusatzmodul. Eine solche Sensoreinrichtung ist aus der US-Patenschrift
US 7,800,498 B2 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung anzugeben, die sich einfach herstellen lässt, kompakt ist und in einfacher Weise an Kundenwünsche hinsichtlich der Konfiguration der Sensoreinrichtung anpassbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sensormodul und das Zusatzmodul jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen und die Gehäuse derart nebeneinander angeordnet sind, dass eine Gehäusewand des Gehäuses des Sensormoduls - bezogen auf die Außenhülle der Sensoreinrichtung - innenliegt und nachfolgend innenliegende Gehäusewand des Sensormoduls genannt wird, eine Gehäusewand des Zusatzmoduls - bezogen auf die Außenhülle der Sensoreinrichtung - ebenfalls innenliegt und nachfolgend innenliegende Gehäusewand des Zusatzmoduls genannt wird und die innenliegende Gehäusewand des Sensormoduls und die innenliegende Gehäusewand des Zusatzmoduls parallel nebeneinander liegen.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist darin zu sehen, dass bei dieser zwei Module vorhanden sind, die individuell und unabhängig voneinander optimiert werden können. So kann das Sensormodul hinsichtlich einer darin befindlichen Sensoreinrichtung unabhängig von den Anforderungen des Zusatzmoduls ausgestaltet und ausgelegt werden, entsprechendes gilt für das Zusatzmodul. Letztgenannter Aspekt ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn bei dem Zusatzmodul Netzteile oder dergleichen, insbesondere Spannungsumsetzer, zur Strom- und Spannungsversorgung des Sensormoduls untergebracht werden sollen und strenge Normen oder gesetzliche Anforderungen an die Isolation des Spannungsumsetzers erfüllt werden müssen. Mit anderen Worten ist es möglich, elektrische Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der elektrischen Isolation allein im Zusatzmodul zu berücksichtigen und das Sensormodul ausschließlich mit Blick auf die sensorseitigen Anforderungen zu optimieren.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist darin zu sehen, dass unterschiedliche Sensormodule mit denselben Zusatzmodulen kombiniert werden können, also unterschiedliche Sensoreinrichtungen mit denselben Zusatzmodulen gebildet werden können, indem schlicht nur die Sensormodule ausgetauscht werden. Ein solcher Austausch betrifft die Zusatzmodule nicht, so dass bezüglich der Erfüllung der erwähnten Normen oder gesetzlichen Anforderungen keine Überarbeitung oder Modifikation der Zusatzmodule nötig wird; diese können unverändert bleiben.
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Ein zusätzlicher wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist darin zu sehen, dass aufgrund der Schnittstellenausgestaltung, insbesondere mit Blick auf die parallel innenliegende Gehäusewände, eine sehr kompakte Außenhülle für die Sensoreinrichtung geschaffen wird, die nicht nur ästhetisch ansprechend ist, sondern auch sehr platzsparend.
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Die Gehäusewand des Sensormoduls und die Gehäusewand des Zusatzmoduls liegen vorzugsweise parallel aneinander an, um einen besonders kompakten Aufbau zu erreichen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine der zwei innenliegenden Gehäusewände einen aus der Ebene der Gehäusewand herausstehenden Haken aufweist und die andere innenliegende Gehäusewand eine Ausnehmung aufweist, in die der Haken unter Bildung eines Formschlusses einführbar ist, wobei der Haken und die Ausnehmung derart angeordnet sind, dass bei einem Schieben der Gehäuse entlang einer vorgegebenen Schieberichtung, die parallel zu den innenliegenden Gehäusewänden liegt, der Haken in die Ausnehmung eingreifen kann.
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Eines der beiden Module weist vorzugsweise ein elektrisches Steckelement und das andere der beiden Module ein elektrisches Aufnahmeelement zur Aufnahme des Steckelements auf.
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Die Steckrichtung zum Einstecken des Steckelements in das Aufnahmeelement ist vorzugsweise parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände.
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Die Steckrichtung und die Schieberichtung sind vorzugsweise identisch.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Steckelement oder das Aufnahmeelement ein Außengewinde und das andere der beiden Elemente ein Innengewinde, das vorzugsweise durch eine Mutter gebildet ist, aufweist.
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Die Drehachsen der beiden Gewinde liegen vorzugsweise koaxial zueinander.
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Die beiden Drehachsen sind bevorzugt beide sowohl parallel zur Steckrichtung als auch parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände angeordnet.
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Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Gehäuse jeweils eine innenliegende Stirnwand aufweisen, die sich an die innenliegende Gehäusewand des jeweiligen Gehäuses anschließt und winklig, vorzugsweise rechtwinklig, zur jeweiligen innenliegenden Gehäusewand angeordnet ist, und die beiden innenliegenden Stirnwände nach der Montage der Sensoreinrichtung einander gegenüberliegen.
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Ein Steckelement ist vorzugsweise an einer der Stirnwände in ein Aufnahmeelement an der gegenüberliegenden Stirnwand eingeschoben.
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Das Gehäuse des Sensormoduls und das Gehäuse des Zusatzmoduls bilden vorzugsweise die Außenhülle der Sensoreinrichtung.
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Das Zusatzmodul weist vorzugsweise mindestens einen Spannungsumsetzer auf und bildet vorzugsweise ein Energieversorgungsmodul oder zumindest auch ein Energieversorgungsmodul.
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Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn
- - das Zusatzmodul mindestens eine Anzeigeeinrichtung aufweist und ein Anzeigemodul oder zumindest auch ein Anzeigemodul bildet und/oder
- - das Zusatzmodul mindestens eine akustische Ausgabeeinheit, insbesondere einen Lautsprecher, aufweist und ein Akustikmodul oder zumindest auch ein Akustikmodul bildet und/oder
- - das Zusatzmodul mindestens eine elektromagnetische Funkschnittstelleneinrichtung aufweist
- - und/oder das Zusatzmodul mindestens eine Treibereinheit bzw. Treiberstufe aufweist und/oder das Zusatzmodul mindestens eine Logikstufe aufweist.
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Das Sensormodul weist vorzugsweise eine oder mehrere Sensorkomponenten auf, bei denen es sich vorzugsweise um
- - einen Näherungsschalter,
- - eine optoelektronische Sensorkomponente,
- - eine Komponente für ein Lichtgitter, für eine Lichtschranke oder für einen Reflexionstaster,
- - eine induktive Sensorkomponente,
- - eine kapazitive Sensorkomponente und/oder
- - eine Ultraschall-Sensorkomponente handelt.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung mit einem Sensormodul und einem Zusatzmodul. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sensormodul und das Zusatzmodul jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen und die Gehäuse derart nebeneinander angeordnet werden, dass eine Gehäusewand des Sensormoduls, nachfolgend innenliegende Gehäusewand des Sensormoduls genannt, bezogen auf die Außenhülle der Sensoreinrichtung innenliegt, eine Gehäusewand des Zusatzmoduls, nachfolgend innenliegende Gehäusewand des Zusatzmoduls genannt, bezogen auf die Außenhülle der Sensoreinrichtung ebenfalls innenliegt und die innenliegende Gehäusewand des Sensormoduls und die innenliegende Gehäusewand des Zusatzmoduls parallel nebeneinander oder aufeinander liegen.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung verwiesen.
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Vorteilhaft ist es, wenn eine der innenliegenden Gehäusewände mit einem aus der Ebene der Gehäusewand herausstehenden Haken versehen ist, die andere innenliegende Gehäusewand mit einer Ausnehmung versehen ist und die Gehäuse entlang einer vorgegebenen Schieberichtung, die parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände ist, verhakt werden, wobei der Haken in die Ausnehmung eingehakt wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn eines der beiden Module mit einem elektrischen Steckelement und das andere der beiden Module mit einem elektrischen Aufnahmeelement zur Aufnahme des Steckelements versehen ist, die Steckrichtung zum Einstecken des Steckelements in das Aufnahmeelement parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände liegt und beim Aneinandersetzen der Gehäuse das Steckelement entlang der Steckrichtung in das Aufnahmeelement eingeführt wird.
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Bei der letztgenannten Variante ist es vorteilhaft, wenn eines der Elemente, also das Steckelement oder das Aufnahmeelement, ein Außengewinde und das andere ein Innengewinde, das vorzugsweise durch eine Mutter gebildet ist, aufweist und das Innengewinde und das Außengewinde nach oder beim Einstecken des Steckelements in das Aufnahmeelement miteinander verschraubt werden, wobei die Drehachsen des Außen- und Innengewindes beim Verschrauben koaxial zueinander sowie parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände ausgerichtet werden.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die beiden Gehäuse jeweils eine innenliegende Stirnwand aufweisen, die sich an die innenliegende Gehäusewand des jeweiligen Gehäuses anschließt und winklig, vorzugsweise rechtwinklig, zur jeweiligen innenliegenden Gehäusewand angeordnet ist, das Steckelement an einer der innenliegenden Stirnwände angeordnet ist und das Aufnahmeelement an der anderen innenliegenden Stirnwand, die beiden innenliegenden Stirnwände - in einander gegenüberliegender Ausrichtung zueinander - aufeinander zu bewegt werden und das an der einen Stirnwand angeordnete Steckelement in das an der gegenüberliegenden Stirnwand angeordnete Aufnahmeelement eingeführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung, die - verglichen mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 - mit weiteren Einrichtungen bzw. Einheiten ausgestattet ist,
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung vor einem Ineinanderschieben eines Sensormoduls und eines Zusatzmoduls der Sensoreinrichtung und
- 4 die Sensoreinrichtung gemäß 3, nachdem das Sensormodul und das Zusatzmodul ineinander geschoben worden sind.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine Sensoreinrichtung 10, die ein Sensormodul 100 und ein Zusatzmodul 200 umfasst. Die Außenhülle 11 der Sensoreinrichtung 10 wird durch einen Gehäuseabschnitt eines Gehäuses 110 des Sensormoduls 100 und einen Gehäuseabschnitt eines Gehäuses 210 des Zusatzmoduls 200 gebildet.
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Das Gehäuse 110 des Sensormoduls 100 weist eine innenliegende Gehäusewand 111 auf, die parallel neben einer zugeordneten innenliegenden Gehäusewand 211 des Zusatzmoduls 200 liegt. Die beiden innenliegenden Gehäusewände 111 und 211 liegen vorzugsweise parallel aneinander an.
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Zur mechanischen und elektrischen Verbindung des Sensormoduls 100 und des Zusatzmoduls 200 ist die Sensoreinrichtung 10 mit einem Steckelement 300 und einem korrespondierenden Aufnahmeelement 400 zur Aufnahme des Steckelements 300 ausgestattet. Das Steckelement 300 wird entlang einer Steckrichtung S in das Aufnahmeelement 400 eingeschoben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Steckelement 300 am Sensormodul 100 und das Aufnahmeelement 400 am Zusatzmodul 200 angeordnet; selbstverständlich kann die Zuordnung von Steckelement 300 und Aufnahmeelement 400 auch umgekehrt sein. Mit anderen Worten kann das Steckelement 300 am Zusatzmodul 200 und das Aufnahmeelement 400 am Sensormodul 100 angeordnet sein.
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Zur festen mechanischen Verbindung zwischen dem Steckelement 300 und dem Aufnahmeelement 400 ist vorzugsweise jeweils eines der beiden Elemente mit einem Außengewinde und das andere Element mit einem Innengewinde ausgestattet, um eine Schraubverbindung zwischen den beiden Elementen zu ermöglichen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Aufnahmeelement 400 mit einer Mutter 401 ausgestattet, deren Innengewinde auf ein Außengewinde 301 des Steckelements 300 aufgeschraubt werden kann. Die Drehachsen der beiden Gewinde, also die des Innengewindes der Mutter 401 und die des Außengewindes 301, liegen vorzugsweise koaxial zueinander sowie gleichzeitig sowohl parallel zur Steckrichtung S als auch parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände 111 bzw. 211 der beiden Gehäuse 110 und 210.
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Mit Blick auf die Anordnung des Steckelements 300 und des Aufnahmeelements 400 wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Gehäuse 110 und 210 jeweils eine innenliegende Stirnwand 112 bzw. 212 aufweisen, die sich an die zugeordnete innenliegende Gehäusewand 111 bzw. 211 des jeweiligen Gehäuses winklig, vorzugsweise rechtwinklig, anschließt. Nach dem Zusammensetzen des Sensormoduls 100 und des Zusatzmoduls 200 liegen die beiden innenliegenden Stirnwände 112 und 212 einander unmittelbar gegenüber und stehen beide jeweils winklig, insbesondere senkrecht, zu den innenliegenden Gehäusewänden 111 und 211 der beiden Gehäuse 110 und 210.
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Die 1 zeigt darüber hinaus, dass das Zusatzmodul 200 vorzugsweise mit einem Spannungsumsetzer 230 ausgestattet ist, der mit einem Anschlusskabel 500 der Sensoreinrichtung 10 in Verbindung steht und zur Energieversorgung des Sensormoduls 100 dient. Aufgrund der Ausstattung des Zusatzmoduls 200 mit dem Spannungsumsetzer 230 bildet dieses mit anderen Worten ein Energieversorgungsmodul für die Energieversorgung des Sensormoduls 100.
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Bei dem Spannungsumsetzer 230 handelt es sich vorzugsweise um ein Netzteil, das eingangsseitig Wechselspannung sowohl mit 110 V als auch mit 230 V verarbeiten kann und ausgangsseitig eine Gleichspannung in einem Bereich zwischen 10 V und 30 V, also Niederspannung, ausgibt.
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Das Sensormodul 110 weist vorzugsweise eine Sensorkomponente 130 auf, die beispielsweise einen Näherungsschalter bildet und mit der von dem Spannungsumsetzer 230 ausgegebenen Gleichspannung zwischen 10 V und 30 V arbeiten kann. Die Sensorkomponente 130 steht hierzu über das Steckelement 300 und das Aufnahmeelement 400 mit dem Spannungsumsetzer 230 in Verbindung und wird von diesem mit elektrischer Spannung versorgt.
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Ausgangsseitig steht die Sensorkomponente 130 - ebenfalls über das Steckelement 300 und das Aufnahmeelement 400 - mit einer von dem Spannungsumsetzer 230 gespeisten Logikstufe 232 in Verbindung, die vorzugsweise einen Schaltausgang mit 230 V Wechselspannung und einem Schaltstrom über 2 A bereitstellt. Der Schaltausgang wird von der Sensorkomponente 130 je nach Sensorsignal ein- oder ausgeschaltet.
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Um eine Zugänglichkeit von Anschlussklemmen oder Bestandteilen innerhalb des Zusatzmoduls zu vereinfachen, kann das Gehäuse 210 mit einem Abdeckelement ausgestattet sein, das in der 1 mit dem Bezugszeichen 215 gekennzeichnet ist.
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Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Sensoreinrichtung 10, die ein Sensormodul 100 und ein Zusatzmodul 200 umfasst. Die Ausgestaltung der Gehäuse 110 und 210 der beiden Module 100 und 200 entspricht der Gehäuseausgestaltung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen sei.
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Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Zusatzmodul 200 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 zusätzlich mit einer Treibereinheit 231, einer Anzeigeeinrichtung 240, einer akustischen Ausgabeeinheit 250 und einer elektromagnetischen Funkschnittstelleneinrichtung 260 ausgestattet. Bei der Anzeigeeinrichtung 240 handelt es sich vorzugsweise um einen LED-Touchscreen, der zusätzlich auch die Eingabe von Daten ermöglicht.
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Die 3 zeigt eine Sensoreinrichtung 10 mit einem Sensormodul 100 und einem Zusatzmodul 200, bei der die mechanische Verbindung zwischen dem Sensormodul 100 und dem Zusatzmodul 200 nicht allein auf dem Steckelement 300 und dem Aufnahmeelement 400 basiert, sondern zusätzlich auch auf einem Haken 600, der an der innenliegenden Gehäusewand 211 des Zusatzmoduls 200 ausgebildet ist und bei einem Zusammenschieben der beiden Module 100 und 200 in eine korrespondierende Ausnehmung 610 in der innenliegenden Gehäusewand 111 des Sensormoduls 100 einhakt. Die Schieberichtung SR, mit der der Haken 600 in die Ausnehmung 610 eingeschoben wird, ist mit der Steckrichtung S, entlang derer das Steckelement 300 in das Aufnahmeelement 400 eingeschoben wird, identisch. Die Steckrichtung S und die Schieberichtung SR liegen parallel zur Ebene der innenliegenden Gehäusewände 111 und 211 der beiden Gehäuse 110 und 210.
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Der Haken 600 steht aus der Ebene der innenliegenden Gehäusewand 211 des Gehäuses 200 heraus, um ein Einführen in die Ausnehmung 610 in der innenliegenden Gehäusewand 111 zu ermöglichen.
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Die 4 zeigt das Sensormodul 100 und das Zusatzmodul 200 der Sensoreinrichtung 10 gemäß 3, nachdem die beiden Module 100 und 200 ineinandergeschoben und miteinander verhakt worden sind. Es lässt sich erkennen, dass der Haken 600 in die Ausnehmung 610 des Gehäuses 110 eingeführt worden ist und das Steckelement 300 in das Aufnahmeelement 400 eingeschoben worden ist. Durch die Hakenverbindung und die Steckverbindung sind das Sensormodul 100 und das Zusatzmodul 200 fest mechanisch miteinander verbunden sowie auch elektrisch miteinander kontaktiert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensoreinrichtung
- 11
- Außenhülle
- 100
- Sensormodul
- 110
- Gehäuse
- 111
- Gehäusewand
- 112
- Stirnwand
- 130
- Sensorkomponente
- 200
- Zusatzmodul
- 210
- Gehäuse
- 211
- Gehäusewand
- 212
- Stirnwand
- 215
- Abdeckelement
- 230
- Spannungsumsetzer
- 231
- Treibereinheit bzw. Treiberstufe
- 232
- Logikstufe
- 240
- Anzeigeeinrichtung
- 250
- Ausgabeeinheit
- 260
- Funkschnittstelleneinrichtung
- 300
- Steckelement
- 301
- Außengewinde
- 400
- Aufnahmeelement
- 401
- Mutter
- 500
- Anschlusskabel
- 600
- Haken
- 610
- Ausnehmung
- S
- Steckrichtung
- SR
- Schieberichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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