DE202009003574U1 - Printed circuit board and device with such a printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Leiterplatte (5; 5') mit einem abgegrenzten und gegenüber dem Rest der Leiterplatte (5; 5') elastisch verformbar ausgebildeten Sensorbereich (6; 6'), der einer zu messenden Größe ausgesetzt ist, sowie mit einer mindestens teilweise auf der Leiterplatte (5; 5') angeordneten Schaltung zur Messung des Grades und/oder der Richtung der Verformung des Sensorbereichs (6; 6') mit Hilfe elektrischer Größen, wobei im Sensorbereich (6; 6') ein Widerstand (9) mit einem bei mechanischer Verformung sich ändernden Widerstandswert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorbereich (6; 6') eine Erhöhung (10; 16) aufweist.Printed circuit board (5, 5 ') with a demarcated and compared to the rest of the printed circuit board (5; 5') elastically deformable sensor area (6; 6 '), which is exposed to a size to be measured, as well as at least partially on the circuit board ( 5, 5 ') for measuring the degree and / or the direction of deformation of the sensor region (6; 6') by means of electrical variables, wherein in the sensor region (6; 6 ') a resistor (9) with a mechanical deformation is arranged changing resistance, characterized in that the sensor region (6; 6 ') has an increase (10; 16).
Description
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf eine Leiterplatte, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher umrissen ist.The Invention first relates to a printed circuit board, as defined in more detail in the preamble of claim 1.
Eine
derartige Leiterplatte ist bekannt aus der
Beim genannten Stand der Technik ist der biegbare Sensorbereich, sei er als biegbarer Balken einer starren Schaltung oder als frei liegender flexibler Leiter einer Multilayer-Leiterplatte ausgebildet, völlig in der Ebene der Leiterplatte angeordnet. Zu seiner gewünschten, wenn auch oft nur geringfügigen Auslenkung ist gewissermaßen eine punktförmige Last zu übertragen. Dies erfolgt beim Stand der Technik mittels eines Stößels an einer Membran einer Druckmessdose oder mittels eines Nockens an einer Welle oder auch mittels eines besonderen Vorsprungs an einem beliebigen Körper. Hier setzt die Erfindung an.At the The cited prior art is the bendable sensor area he as a flexible bar of a rigid circuit or as a free-lying flexible conductor of a multilayer printed circuit board, completely arranged in the plane of the circuit board. To his desired, although often only minor deflection is to some extent to transmit a punctiform load. this happens in the prior art by means of a plunger a diaphragm of a pressure cell or by means of a cam on a Wave or by means of a special projection on any Body. This is where the invention starts.
Der Erfindung liegt das Bestreben zu Grunde, eine Leiterplatte der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der an dem die Biegekraft zu übertragenden oder aufzubringenden Körper keine besondere Ausformung, wie äußerer Stößel oder dergleichen, erforderlich ist.Of the The invention is based on the endeavor to provide a printed circuit board of the generic type Specify type in which to transfer the bending force or to be applied body no special shape, like outer plunger or the like required is.
Ausgehend von einer Leiterplatte mit einem abgegrenzten und gegenüber dem Rest der Leiterplatte elastisch verformbar ausgebildeten Sensorbereich, der einer zu messenden Größe ausgesetzt ist, sowie mit einer mindestens teilweise auf der Leiterplatte angeordneten Schaltung zur Messung des Grades und/oder der Richtung der Verformung des Sensorbereichs mit Hilfe elektrischer Größen, wobei im Sensorbereich ein Widerstand mit einem bei mechanischer Verformung sich ändernden Widerstandswert angeordnet ist, schlägt die Erfindung daher vor, dass der Sensorbereich eine Erhöhung aufweist.outgoing from a printed circuit board with a demarcated and opposite the rest of the circuit board elastically deformable trained sensor area, which is exposed to a measurable quantity, as well with an at least partially arranged on the circuit board Circuit for measuring the degree and / or direction of deformation the sensor area using electrical quantities, wherein in the sensor area, a resistor with a mechanical Deformation is arranged changing resistance value, proposes the invention, therefore, that the sensor area has an increase.
Gemäß der Erfindung wird der in aller Regel wie die übrige Leiterplatte planebene Sensorbereich mit einer Erhöhung versehen. Aus der ebenen Leiterplatte steht also im Sensorbereich eine Erhöhung hervor. Falls sich im Sensorbereich schon ein aufbauendes elektrisches Bauteil befindet, wie z. B. der genannte Widerstand, so soll die vorgeschlagene Erhöhung größer sein als die Höhe dieses Bauteils. Wenn sich nun ein Körper dem Sensorbereich etwa planparallel nähert, trifft er zunächst auf die Erhöhung. Bei weiterer Annäherung übt der Körper über die Erhöhung auf den Sensorbereich eine Kraft aus, unter der sich der elastisch verformbare Sensorbereich mitsamt dem Widerstand verbiegt. Es ist also nicht mehr erforderlich, dass der Körper irgend einen besonderen Vorsprung, etwa in Form eines Stößels, aufweist. Folglich können einfache, oft vorkommende Körper, insbesondere Körper mit einer im Wesentlichen geraden, flachen oder ebenen Oberfläche zur Betätigung, also zum Verbiegen des Sensorbereichs, verwendet werden.According to the Invention is the rule as the rest of the circuit board flat sensor area provided with an increase. Out the planar printed circuit board is therefore an increase in the sensor area. If there is already a build-up electrical component in the sensor area located, such. B. said resistance, so should the proposed Increase be greater than the height this component. If now a body is the sensor area approaching approximately plane-parallel, he first encounters the increase. On further approach exercises the body about the increase on the Sensor area a force under which the elastically deformable Sensor area bends together with the resistor. So it is not more that the body needs some special Projection, approximately in the form of a plunger has. Consequently, simple, often occurring bodies, particular body with a substantially straight, flat or level surface for actuation, So to bend the sensor area, used.
Die Erfindung ermöglicht nun, den Sensorbereich zum Abtasten nahezu beliebiger Körpern einzusetzen, vorausgesetzt, diese Körper haben nur eine in etwa gerade, oder flache oder ebene oder auch konvexe Oberfläche. Die Erfindung erschließt somit neue Einsatzmöglichkeiten des Sensorbereichs, da solche Körper in vielfältiger Form vorhanden sind und der neue Sensorbereich folglich keinerlei Formänderung an den besagten Körpern erfordert.The Invention now allows the sensor area to be scanned to use almost any body, provided that Bodies have just about a straight, or flat or even or convex surface. The invention thus opens up new uses of the sensor area, as such Body exists in many forms and Consequently, the new sensor area no change in shape required on the said bodies.
Die Erhöhung muss nur eine Art Vorsprung des Sensorbereichs sein, der im Stande ist, die Biegekraft zu übertragen. Sie kann daher von sehr unterschiedlicher Art und Form sein.The Increasing only has to be a kind of projection of the sensor area which is able to transmit the bending force. It can therefore be of very different type and shape.
Wenn das Material der Leiterplatte es erlaubt, kann die Erhöhung in einfachster Weise durch eine nach oben gerichtete Verformung der Leiterplatte gebildet sein. Diese Verformung kann z. B. in Form einer bloßen Abwinkelung oder eines aus der Ebene der Leiterplatte heraus gedrückten, z. B. teilkugelförmigen Buckels hergestellt sein.If the material of the circuit board allows it, the increase can in the simplest way by an upward deformation be formed of the circuit board. This deformation can z. B. in the form of a mere bending or one out of the plane of the circuit board pushed out, z. B. part spherical humps be prepared.
Die Erhöhung kann aber auch durch ein auf die oder an der Leiterplatte aufgebrachtes Bauteil gebildet sein, das mit der Leiterplatte druckfest verbunden ist. Mit druckfest ist hier jede Befestigungsart gemeint, die im Stande ist, die bei der Verbiegung an dem Bauteil auftretende Druckkraft zu übertragen. Entsprechend kann das hierzu verwendete Bauteil von sehr unterschiedlicher Art und Form sein.The Boosting can also be done by a on or on the circuit board applied component be formed, which is pressure-resistant with the circuit board connected is. By pressure-resistant here is meant any type of fastening, which is capable of occurring in the bending of the component To transmit compressive force. Accordingly, this can do so be used component of very different type and shape.
So kann das Bauteil z. B. durch Formschluss oder Kraftschluss mit der Leiterplatte verbunden sein. Die erforderliche feste Verbindung kann so mittels Klemmen, Verriegeln, Einknöpfen oder dergleichen sicher gestellt, aber auch wieder gelöst werden, wenn diese gewünscht wird, z. B. zum Austausch nach Verschleiß.So can the component z. B. by positive engagement or adhesion with the Be connected PCB. The required solid connection can so by means of clamping, locking, Einknöpfen or the like be sure, but also be solved again if this is desired, for. B. to replace wear.
Das Bauteil kann aber auch mit der Leiterplatte unlösbar verbunden sein, insbesondere wenn im speziellen Anwendungsfall an der Erhöhung nur ein geringer mechanischer Verschleiß zu erwarten ist. Eine solche unlösbare Verbindung ist z. B. durch Verkleben oder Verlöten erzielbar oder dadurch, dass das Bauteil selbst aus einer erstarrten Flüssigkeit oder Paste besteht. Das Bauteil kann somit gewissermaßen auch in Form eines Tropfens aus schnell aushärtendem Kunststoff aufgebracht werden.The component can also be permanently connected to the circuit board, in particular if in the special case of application only a slight mechanical wear is to be expected on the increase. Such a permanent connection is z. B. by gluing or soldering achievable or in that the component itself consists of a solidified liquid or paste. The component can thus be applied in a sense also in the form of a drop of fast-curing plastic.
Wird die Leiterplatte mit elektrischen Bauteilen verlötet, so bietet es sich an, auch das die Erhöhung bildende Bauteil im selben Arbeitsgang mit auf den Sensorbereich aufzulöten. Es ist sogar möglich, dass die Erhöhung nur aus einem Lot besteht.Becomes soldered the circuit board with electrical components, so It makes sense, even the component forming the increase to be soldered onto the sensor area in the same operation. It is even possible that the increase only out a lot.
Die mechanisch feste Verbindung des Bauteils mit dem verformbaren Sensorbereich kann in den vorgenannten Fällen dadurch gesichert sein, dass die Flüssigkeit oder Paste bzw. das Lot eine Öffnung im Sensorbereich zumindest teilweise ausfüllt. Hierdurch ist eine mechanisch feste Verankerung erzielbar.The mechanically fixed connection of the component with the deformable sensor area may be ensured in the abovementioned cases by: the liquid or paste or the solder an opening at least partially fills in the sensor area. hereby is a mechanically strong anchoring achievable.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin, dass der Sensorbereich als ein- oder zweiseitig mit der übrigen Leiterplatte verbundener Biege- oder Torsionsbalken ausgebildet ist.The Invention also allows the sensor area as one or two sides connected to the rest of the circuit board Bending or torsion beam is formed.
Zur Erfüllung der Grundfunktion des Sensorbereichs genügt es, wenn die Leiterplatte zumindest im Sensorbereich als starre oder zumindest biegesteife Leiterplatte ausgebildet ist. Die Erfindung ist aber nicht auf starre Leiterplatten beschränkt, sie ist auch bei flexiblen Schaltungen, insbesondere auch bei flexiblen oder kombinierten, sog. starr-flexiblen gedruckten Schaltungen anwendbar. Dann kann vorgesehen werden, dass die Leiterplatte im Sensorbereich als dünne flexible Leiterplatte ausgebildet ist und eine elastisch verformbare Versteifung aufweist. Neben den bekannten gedruckten Leiterplatten kommen z. B. auch sog. laminierte Schaltungen in Frage. Nötig ist nur ein zumindest etwas elastisch ausgebildeter, also flexibler Sensorbereich, der wie beim Stand der Technik auch zwei elastische Abschnitte umfassen kann.to Fulfillment of the basic function of the sensor range is sufficient it, if the circuit board at least in the sensor area as a rigid or at least flexurally rigid printed circuit board is formed. The invention but is not limited to rigid printed circuit boards, they is also in flexible circuits, especially in flexible or combined, so-called rigid-flexible printed circuits applicable. Then it can be provided that the circuit board in the sensor area is designed as a thin flexible circuit board and a having elastically deformable stiffener. In addition to the well-known printed circuit boards come z. B. also called. Laminated circuits in question. All that is needed is an at least slightly elastic training So flexible sensor area, as well as in the prior art may include two elastic sections.
Eine Leiterplatte nach der Erfindung kann sehr vielseitig eingesetzt werden. In Weiterbildung der Erfindung kann die Leiterplatte auch zur sog. Belegerkennung eingesetzt werden. Bei der Belegerkennung wird erkannt, ob ein bestimmter Gegenstand oder Körper einen vorbestimmten Platz eingenommen hat oder nicht. Mit Hilfe einer mit der Leiterplatte verbundenen elektrischen oder elektronischen Auswertschaltung kann der jeweilige momentane Zustand signalisiert werden. Daher umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins eines Gegenstands, gekennzeichnet durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte.A Printed circuit board according to the invention can be used very versatile become. In a further development of the invention, the circuit board also be used for so-called document recognition. For document recognition is detected, whether a particular object or body has taken a predetermined place or not. With help an electrical or electronic evaluation circuit connected to the printed circuit board the respective current state can be signaled. Therefore The invention also includes a device for indicating the presence an article characterized by the use of an inventive PCB.
In besonderem Maße vorteilhaft herstellbar ist eine Vorrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins eines auf einer Platte oder an einer Wand befindlichen festen Körpers oder Gegenstands, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an der der Erhöhung gegenüber liegenden Seite der Leiterplatte zumindest im Bereich des Sensorbereichs ein Luftraum angeordnet ist. Dann kann der Sensorbereich bzw. der Biege- oder Torsionsbalken bei seiner Verformung in diesen Luftraum ausweichen. Der besagte Luftraum kann entweder der ohnehin vorhandene, zur freien Verfügung stehende Luftraum sein oder durch eine Ausnehmung oder dergleichen in einem dem Sensorbereich benachbarten Körper hergestellt sein.In It is particularly advantageous to produce a device to indicate the presence of a on a plate or on a Wall of solid body or object, which characterized in that at the opposite of the increase lying side of the circuit board at least in the region of the sensor area an airspace is arranged. Then the sensor area or the bending or torsion beam in its deformation in this air space dodge. The said airspace can either the already existing, at leisure be standing airspace or through a recess or the like produced in a body adjacent to the sensor area be.
Eine Variante einer vorgenannten Vorrichtung besteht darin, dass in der Platte oder Wand eine Durchgangsöffnung vorhanden ist, dass auf einer Seite der Platte oder Wand die Leiterplatte angeordnet ist und dass ein Teil der Leiterplatte und/oder die Erhöhung des Sensorbereichs die Durchgangsöffnung mit Spiel so durchdringt, dass zumindest die Erhöhung aus der anderen Seite der Platte oder Wand etwas herausragt. Die beiden vorgenannten Vorrichtungen können z. B. zur Überwachung eines Lagerbestandes, zur Diebstahlsicherung und zu ähnlichen Zwecken eingesetzt werden.A Variant of an aforementioned device is that in the Plate or wall a through hole is present that arranged on one side of the plate or wall, the circuit board is and that part of the circuit board and / or the increase of the sensor area so permeates the porthole with clearance that at least the increase from the other side of the plate or wall something sticking out. The two aforementioned devices can z. B. for monitoring a stock, used for theft prevention and similar purposes become.
Wenn der zu überwachende Gegenstand auf einem Untergrund steht oder liegt, wird zur Abtastung vorgesehen, dass bei der Vorrichtung die Durchgangsöffnung zumindest nahezu senkrecht verläuft. Ein Entfernen des Gegenstandes weg von dem etwa waagerechten Untergrund löst dann ein Anzeigesignal aus.If the object to be monitored stands on a ground or is provided is provided for scanning that in the device the passage opening extends at least almost vertically. One Remove the object away from the approximately horizontal surface then triggers an indication signal.
Wenn der zu überwachende Gegenstand unmittelbar an einer Wand, also etwa senkrecht verlaufend, gelagert ist, kann zur Überwachung vorgesehen werden, dass bei der Vorrichtung die Durchgangsöffnung zumindest nahezu waagerecht verläuft. Ein Entfernen des Gegenstandes weg von der Wand führt dann zur Erzeugung eines Anzeigesignals.If the object to be monitored directly on a wall, So approximately vertically running, is stored, can for monitoring be provided that in the device, the through hole at least almost horizontally. A removal of the Object off the wall then leads to generation an indication signal.
In kinematischer Umkehrung können die Vorrichtung und ihre elektrische Schaltung auch so angeordnet sein, dass der Sensorbereich durch den Gegenstand schon in der Ausgangsstellung durchgebogen ist und erst durch Entfernen des Gegenstands der Sensorbereich sich in die Ebene der übrigen Leiterplatte zurück biegt und dann das Signal liefert.In kinematic reversal, the device and its electrical circuit also be arranged so that the sensor area bent through the object already in the starting position is and only by removing the object of the sensor area itself bends back into the plane of the rest of the PCB and then deliver the signal.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind auch der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden Zeichnung und deren nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.Further Features and advantages of the invention are also the two embodiments the invention illustrative drawing and the following description removable.
In
Des
weiteren umfasst der Sensorbereich
Nahe
dem freien Ende des Biegebalkens
In
In
In
In
- 1, 1'1, 1'
- Platteplate
- 22
- Vertiefungdeepening
- 33
- Gegenstandobject
- 44
- Unterseitebottom
- 5, 5'5, 5 '
- Leiterplattecircuit board
- 6, 6'6 6 '
- Sensorbereichsensor range
- 7, 7'7, 7 '
- Biegebalkenbending beam
- 88th
- Ausnehmungrecess
- 99
- Widerstandresistance
- 1010
- Bauteilcomponent
- 1111
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 12, 12'12 12 '
- Bodenground
- 13, 13'13 13 '
- Oberseitetop
- 1414
- Unterseitebottom
- 1515
- Vertiefungdeepening
- 1616
- Lotsolder
- 1717
- Unterseitebottom
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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