機械電子裝置的制作方法

專利名稱：機械電子裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前言所述的機械電子裝置。
背景技術：
所考慮的普通類型的機械電子裝置可從EP 1180602A1中了解到，其中描述了一種帶有電子元件箱的控制閥裝置，該電子元件箱含有用來安裝電子元件的印刷電路板，并可與外部母線相連接。可將一個或多個電磁閥插接到電子元件箱上并因而實現電接觸。來自母線的電控信號經由電子裝置處理并配送給相關的閥。該已有的控制閥裝置并無任何傳感器。
從DE 100 49 958 A1中還可得到一種流體裝置以及閥門陣列及其致動器。該相連的致動器設有帶有活塞的工作缸，該活塞的位置可通過位移傳感器或限位開關來檢測。傳感器的輸出信號可有選擇地用金屬導線或無線的方式來傳輸。在無線通信的情況下，這些傳感器構成為脈沖轉發器。
在機械電子裝置中，尤其是在那些帶有電磁閥的裝置中，經常需傳感一個或多個壓力并在相關的系統電子元件中對這些壓力進行加工處理，這些系統電子元件可容納在一公共罩殼中(EP 1 152 231 A2)。為此目的而將適宜的壓力傳感器安設到這些裝置中。這些壓力傳感器必須密封地與相關的壓力管道連通，并固定成可檢測出壓力。此外，還必須在壓力傳感器和系統電子元件之間建立電連接(通常是三線類型的)。
這就隱含著某些可靠性方面的危險性。例如，溫度波動以及與壓力波動相結合在一起的傳感器固定的彈性有可能會造成壓力傳感器相對于機械電子裝置或系統電子元件的其它部分的移動。結果，其電接頭會經受到不可接受的機械應力。例如，其觸頭會因摩耗而受損，粘結接頭會因疲勞而裂開，且焊接接頭也會疲勞，并因此形成間斷接觸。
另外，氣壓或液壓管道的接口也會有所泄漏。
此外，這些電接頭還常常會對生產工藝造成阻礙或使其復雜化，例如由于必須進行額外的焊接工藝。最后，機械電子裝置的周圍環境，尤其是如果它是安裝在機動車輛中的話，常常是暴露在由無線電波所引起的電干擾影響之中。這就會對信號傳送起到不良影響。

發明內容
本發明的目的在于要在機械電子裝置中、尤其是帶有包括傳感器在內的內藏式電子裝置的閥中實現特別是傳感器信號無干擾的通信。
本目的可通過在權利要求1的主體中詳細說明的本發明來實現。從屬權利要求詳細說明了那些簡便合宜的改進。
本發明通過將傳感器模塊直接設置在壓力傳送管道內或與其連通的空腔內而無需特殊密封和電接頭，并通過采用無線電技術或發光元件(或稱為LED)的無線傳輸技術在機械電子裝置罩殼內作短距離的數據傳輸，就可實現提高工作的可靠性。結果，上述的電接點對因溫度波動而引起的長度變化的敏感性也不再存在了。此外，還無需進行連接傳感器模塊的額外的焊接作業。可免除用在傳感器和罩殼壁之間界面處的、復雜的氣壓或液壓密封件。最后，在采用發光元件時，數據鏈對有干涉作用的無線電波的敏感性也消除了。
對于熟悉本技術領域的人而言，本發明所用的數據傳輸的無線傳輸技術或無線電技術是已從采用種種方法的不同實現應用中有所了解的。
一種已知的方法是脈沖轉發技術。藉助于這種方法，例如，就可從車身中不接觸地測量出車輛輪胎的輪胎壓力(DE 199 24 830A1)。為些目的就無需有電池來對輪胎中的傳感器提供電力。
作為一個例子，傳輸可如下地進行首先將所要的信號(振蕩信號)向外部發送，從而激發傳感器中的隨壓力而變化的振蕩電路，然后它很快就返回相應的隨壓力變化的模擬信號。由于脈沖轉發技術的應用穩定地增加，可以預期到所需模塊(收發信機)的成本將會下降。
另一種已知的方法是藍牙技術。從標題為“藍牙-頻率能源載波”(Bluetooth-frequcncy erergy carners)(“Auto & Eldktronik”2000年第1期)中也可得到一種用于監測輪胎壓力的方法，其中，壓力信號和供給壓力傳感器的能量都是采用藍牙技術通過無線電波來無線傳輸的。
通過根據本發明所進一步提出的、采用光來傳輸數據，就可實現高的傳送可靠性。這在特別暴露在諸如在機動車輛中的有干涉輻射的周圍環境中時，尤為確實。


以下將參見附圖更詳細地說明本發明，在這些附圖中圖1是帶有電磁閥、電子控制單元和安設在壓力傳送管道中的傳感器模塊的機械電子裝置的簡圖，圖2是電子電印刷電路板高度處穿過圖1的機械電子裝置的一剖視圖，圖3是穿過圖1帶有輸入和輸出閥以及壓力口的機械電子裝置的另一剖視圖，圖4是穿過圖1帶有輸入和輸出閥以及電子控制單元的機械電子裝置的又一剖視圖，圖5是在電子控制單元和傳感器模塊之間傳輸能量和數據的簡圖，圖6是穿過帶有與兩個傳感器模塊相結合的兩個讀數站的電子單元的剖視圖，圖7是穿過帶有與兩個傳感器模塊相結合的一個公共讀數站的電子單元的剖視圖，圖8是穿過帶有一個讀數站和僅僅部分地位于壓力傳送管道中的傳感器模塊的電子單元的剖視圖，圖9是穿過帶有一個被夾緊在位的傳感器模塊的壓力傳送管道的剖視圖，圖10是穿過帶有一個被粘結在位的傳感器模塊的壓力傳送管道的剖視圖，圖11是穿過帶有兩個被螺旋旋入在位的傳感器模塊的壓力傳送管道的剖視圖，圖12是帶有電磁閥、電子控制單元和安設在壓力傳送管道中的傳感器的機械電子裝置的另一簡圖，圖13是在電子印刷電路板高度處穿過圖12的機械電子裝置的剖視圖，圖14是穿過圖12帶有輸入和輸出閥以及壓力口的機械電子裝置的另一剖視圖，圖15是穿過圖12帶有輸入和輸出閥以及電子控制單元的機械電子裝置的又一剖視圖，圖16a是在電子控制單元和壓力傳感器模塊之間傳輸能量和數據的簡圖，圖16b是在電子控制單元和帶有兩個讀數站的兩個壓力傳感器模塊之間傳輸能量和數據的簡圖，
圖16c是在電子控制單元和帶有一個公共讀數站的兩個傳感器模塊之間傳輸能量和數據的簡圖，圖17是穿過帶有與兩個傳感器模塊相結合的兩個讀數站的電子單元的剖視圖，圖18是穿過帶有與兩個傳感器模塊相結合的兩個讀數站的電子單元的剖視圖，以及圖19是穿過帶有與一個讀數站和僅僅部分地位于壓力傳送管道中傳感器模塊的電子單元的剖視圖，圖20是穿過帶有一個被夾緊在位的傳感器模塊的壓力傳送管道的剖視圖，圖21是穿過帶有一個被粘接在位的傳感器模塊的壓力傳送管道的剖視圖，圖22是穿過帶有兩個被螺旋旋入在位的傳感器模塊的兩個壓力傳送管道的剖視圖。
具體實施例方式
圖1是機械電子裝置的簡圖，在此例中該裝置用來使閥門陣列工作，它具有罩殼1，該罩殼包括下部21和罩蓋20。該機械電子裝置還包括機械部分2和電子部分3。
該電子部分3可設置在公共罩蓋20內。不過，它也可設置在獨立的電子罩殼26中(參見圖6)，該電子罩殼安裝在罩殼1的機械部分2上。
在公共罩蓋20下設有由輸入閥5和輸出閥6所組成的電磁閥對5、6(參見圖3)。在此僅可見到輸入閥5。該閥設有閥門關閉元件31，它能藉助于密封件32來關閉閥座27。結果，可將用于壓縮空氣或流體的通道打開或關閉。
為了要將該閥連接到外部壓力管道上，設有至少一個壓力口16，該壓力口設置在罩殼21的下部21中。設置有壓力傳送管道7以將壓力口16連接到閥座27上。
圖中僅僅簡要地示出閥門陣列加上相關的壓力傳送管道。作為一個例子，它可用來升高、降低或保持容器中的壓力。壓力傳送管道7、8、9既可以是圓形截面的也可以是矩形截面的。
在另一個壓力傳送管道9或在與其連通的空腔中設有傳感器模塊13。它包括壓力傳感器29和脈沖轉發器30(參見圖5)。采用合適的方法將壓力傳感器模塊13固定在壓力傳送管道9內。
可通過例如夾緊力(參見圖9)來將傳感器模塊13保持在位。為此目的，設有支靠在壓力傳送管道7、8、9中的一個的內壁上的彈簧35、36。該壓力傳送管道的內壁可以是平面的或圓柱面形的。
也可藉助于粘接劑37來將傳感器模塊13固定到壓力傳送管道7、8、9中的一個的壁上(參見圖10)。
也可給傳感器模塊40提供具有外螺紋41的圓柱形罩殼，用它來將該傳感器模塊螺旋旋入到從壓力傳送管道7、8、9延伸出去的盲孔38中(參見圖11，右面)。
此外，還可藉助于螺紋41來將圓柱形傳感器模塊40螺旋旋入兩個壓力傳送管道9之間的通孔中(參見圖11、左面)。在這種情況下，必定要通過例如形成諸如平行孔42之類的通道以供加壓流體通過。
圖1中的壓力傳送管道9部分地由中間板19來形成，該中間板系由諸如塑料之類的非金屬材料制成。相反，包括帶有壓力傳送管道7以及壓力口16的下部21的機械部分2則較佳地由諸如鋁之類的金屬制成，而罩蓋20也同樣。
不管如何，也可將整個機械電子罩殼1都用塑料來制成。
壓力傳送管道7、8、9可有任何所要的形狀。可將它們構成孔、空腔或者甚至盲孔，傳感器螺旋旋入其中。
罩殼1的電子部分3包含有裝有電子元件11的電子印刷電路板10。它又包含有讀數站12，該讀數站根據本發明藉助于無線電技術與傳感器模塊13來通信。可通過構設塑料制中間板19來進行雙向無線傳輸能量或電氣數據。
為了將電子部分3與例如安裝在車輛中的其它電子單元相連，采用連接電纜18來將電子印刷電路板10與電氣插接連接件17相連。
圖2是在電子印刷電路板10的高度處穿過圖1的機械電子罩殼1的剖視圖。如明顯可見的，在電子印刷電路板10上設置有包括微處理器28和讀數站12在內的電子元件11。讀數站采用無線電技術來與兩個傳感器模塊13、14來通信。它們設置在壓力傳送管道9中，兩管道9取決于需要可有不同的形狀。壓力傳送管道9可完全地或部分地設置在中間板19中，中間板19由絕緣材料制成(參見圖1)。
圖3是穿過圖1的機械電子罩殼1的另一個剖視圖，在此可看到兩個電磁閥5、6，它們用作輸入閥和輸出閥。還可看到兩個傳感器模塊13、14，在此情況下，它們置于中間板19和罩殼1的金屬制下部21之間的中間間隔中。還可看到用于將機械電子裝置連接到空氣壓縮系統或液壓系統的兩個壓力口15、16。
圖4是在電子印刷電路板10的高度處穿過機械電子裝置的又一剖視圖。又一次可看到兩個電磁閥5、6、帶有元件11的組合印刷電路板10、傳感器模塊13、14以及與其相關的相鄰的公共讀數站12。
圖5是在設置在電子印刷電路板10上的電子控制單元或系統電子元件與傳感器模塊13之間傳輸能量和數據的簡圖。
除了這里未圖示的其它元件以外，電子印刷電路板10還包含有讀數站12和微處理器28。還將電磁閥5、6的磁性繞組24、25進一步連接到印刷電路板10上。一個例如可呈印刷在印刷電路板10上的線圈形式的天線22與讀數站12相連。
在傳感器模塊13上設置有脈沖轉發器30。它也與天線23相連，它也可呈印刷在印刷電路機10上的線圈形式。脈沖轉發器30又連接到傳輸能量的一線路和接收從壓力傳感器29返回的數據的另一線路上。它可將外界壓力P轉換成與該壓力成正比的電壓U、并將之通信給脈沖轉發器30。
至于其工作情況，或換句話說，當需要測量值時，在電子印刷電路板10和傳感器模塊13之間的箭頭表明能量如何首先藉助于將脈沖從讀數站12傳輸給傳感器模塊13而發生、接著又返回傳送數據(在此時為壓力值)。取決于設計方案，能量傳輸和數據傳輸也可同時進行。
在多個傳感器模塊的情況中，除了數據的返回傳輸外，還能返回傳輸用于識別相應的傳感器模塊13的編碼信號。
還可通過例如采用不同的頻率激發需要由其發出測量值的不同的傳感器模塊來對傳輸脈沖進行編碼。
如以上已說明的，壓力傳感器29也可以是脈沖轉發器30的一部分。而返回響應的共振頻率取決于外界壓力。在此情況下，就無須將傳感器模塊13中的能量和信號傳輸分開來說明。
圖6示出電子印刷電路板10，在此情況下它是安裝在單獨的罩殼26中的。在印刷電路板10上設置有兩個讀數站12、12a，它們通過天線22、22a與傳感器模塊13、14通信。它們是直接設置在壓力傳送管道9中的，在此情況下，它們具有管子形狀。當然，此時必須留出足夠的橫截面以供加壓流體流動。
與圖6相類似，圖7也示出安裝在電子罩殼26中的電子印刷電路板10，但此時只裝備有單個的公共讀數站12。從而它通過單個天線22與兩個傳感器模塊13、14通信。
為了區分這兩個傳感器模塊，在此情況下還必需有額外的用于傳感器模塊13、14的相應編碼的傳輸。這種編碼例如可通過采用不同的數據編碼或者采用對傳輸脈沖以及返回傳輸測量值的不同的載波頻率來實現。
圖8給出又一個實例，其中傳感器13僅僅部分地設置在壓力傳送管道9中。在此情況下，傳感器模塊的傳感器部分33延伸到壓力傳送管道9中，而收發信部分34設置在電子罩殼26內，與帶有天線22的讀數站12很靠近。
該替代方案具有中間板19并非一定要用絕緣材料來制成的優點。可是，另一方面，它卻需要在電子罩殼26中有更大的空間。而且，在壓力傳送管道的布置方面自由度小，在此情況下，它必須設置在電子罩殼26的下面。此外，還必須確保傳感器模塊13和中間板19之間的足夠的密封。
圖9、10和11已在前面作了說明。
在所有的實例中，讀數站12、12a和傳感器模塊13、14可簡便合宜地設置成在空間上彼此靠近。這就具有在設計上可使讀數站12、12a和天線22、22a、23的傳輸功率降低的優點。這里，“在空間上彼此靠近”是指距離大約在1～5cm，這取決于機械電子裝置的大小。
除了壓力以外，傳感器模塊13、14也可傳感和傳輸其它物理變量。在此情況下可設想到的例子包括溫度、質量流量(諸如壓縮空氣或流體的質量流動)、位移(諸如閥元件的位移)、磁場強度(諸如電磁閥磁性繞組的磁場強度)或者在壓力傳送管道中流動的氣體或流體的化學成分的數據傳輸。
作為無線電技術，可采用前面已提及的脈沖轉發技術或者也已提及的藍牙技術。這兩種技術早就為人們所知并已被標準化了，因此，可認為是足夠可靠和成本經濟的。
以下的實例涉及藉助于光線來進行數據傳輸。
圖12是機械電子裝置的簡圖，在此情況下，用于使閥門陣列工作，它具有罩殼1，該罩殼1包括下部21和罩蓋20的。該機械電子裝置還包括機械部分2和電子部分3。
可將該電子部分3設置在公共罩蓋20內。不過，它也可設置在單獨的電子罩殼26中(參見圖6)，該罩殼26安裝在罩殼1的機械部分2上。
在公共罩蓋20下設置有包括輸入閥5和輸出閥6的電磁閥對5、6(參見圖14)。這里只看到輸入閥5。它設有閥門關閉元件31，該元件可藉助于密封件32關閉座27。結果，就可將用于壓縮空氣或流體的通道打開或關閉。
閥門可以不同的方式工作，例如壓力閥也可替代電磁閥。也可將機械電子裝置構成在帶有致動器和/或電動機(未圖示)的機械部分2中，它也能由電子部分3來控制。
為了將閥連接到外部壓力管道上，設置至少一個壓力口16，該壓力口16設置在罩殼1的下部21中。設有壓力傳送管道7以將壓力口16與閥座27相連。
僅僅簡要地示出了閥門陣列加上相關的壓力傳送管道。作為一個例子，它能用來升高、降低或者保持容器內的壓力。壓力傳送管道7、8、9(參見圖12～14)既可具有圓形橫越面，也可具有矩形橫截面。
在壓力傳送管道9或與其連通的空腔中設置有傳感器模塊13。它大體上包括(參見圖16a)壓力傳感器29、信號調整電路30、發光元件45、能量接收線圈23和整流器50。采用合適的方法將傳感器模塊13固定在壓力傳送管道9中。
例如可通過夾緊力(參見圖20)將傳感器模塊13和發光元件45一起保持在位。為此目的，它裝備有支持在壓力傳送量道7、8、9中的一個的內壁上的彈簧35、36。該壓力傳送管道的內壁可以是平面的或圓柱面形的。可通過透明的中間板19來得到光的向外通路。
也可藉助于粘接劑37(參見圖21)來將傳感器模塊13固定到壓力傳送管道7、8、9中的一個的壁上。
根據圖22，還可簡便合用地給圓柱形傳感器模塊40a設置具有外螺紋41的圓柱形罩殼，用它可將該傳感器模塊螺旋旋入從壓力傳送管道7、8、9延伸出去的盲孔38(參見圖22，右面)。
此外，還可藉助于螺紋41將圓柱形傳感器模塊40螺旋旋入在兩個壓力傳送管道9、9a之間的通孔(參見圖22，左面)。在此情況下，必須通過例如平行孔42之類的通道來使加壓流體可流通經過。
圖22還示出兩塊電子印刷電路板10、10a，其上裝有光敏元件44、44a。這些光敏元件接收來自傳感器模塊40、40a的發光元件45、45a的數據。
通過可透過紅外線的部分47來進行左面傳感器模塊40的數據傳輸，該部分47是以壓緊的方式螺旋旋入不透光的下部21的。
通過可透過紅外線的中間板19來進行右面傳感器模塊40a的數據傳輸。
通過用諸如塑料之類的非金屬材料制成的中間板19來部分地形成圖12中的壓力傳送管道9。至少其一部分包括可透過紅外線的材料。相反，包括帶有壓力傳送管道7、9以及壓力口16的機械部分2較佳地用諸如鋁之類的金屬材料來制成，而罩蓋20也如此。
不管如何，還可使整個機械電子罩殼1都用塑料來制成。
壓力傳送管道7、8、9可具有任何所要的形式。可將它們構成為孔、任何所要形狀的空腔或者甚至是盲孔，傳感器螺旋旋入其中。
根據圖12，罩殼1的電子部分3包含裝備有電子元件1的電子印刷電路板10(系統電子元件)。它又包含光敏元件44，光敏元件可藉助于紅外線以無線方式接收來自安裝在傳感器模塊13上的發光元件45的數據(參見圖16a～16c)。
電子印刷電路板10(系統電子元件)還包含用于給傳感器模塊13提供電能的發射線圈22。為此目的，傳感器模塊13包含接收線圈23(參見圖16a)。
通過將中間板19構造成至少部分用透明材料來制成就可實現藉由紅外線的電氣數據的無線傳送。還可插入單獨的光導部件47，它可穿透不透光的罩殼下部21(參見圖22)。
為了將電子部分3連接到例如安裝在車輛中的其它電子單元上，可通過連接電纜18來將電子印刷電路板10連接到電氣插接連接器17上。
圖13是在電子印刷電路板10的高度處穿過圖12的機械電子罩殼1的剖視圖。如明顯可見的，在電子印刷電路板10上設置有包括微處理器28和兩個讀數站12、12a在內的電子元件11。讀數站以無線方式與兩個傳感器模塊14、13通信。它們都設置在壓力傳送管道9中，壓力傳送管道可根據需要而有不同的形狀。壓力傳送管道9可完全或部分地設置在中間板19中，而中間板19至少部分地由透明的絕緣材料來制成(參見圖12)。
包括光敏元件44、44a和放大器48、48a的單元被指定用作讀數站12、12a(參見圖16b)。在某些情況下甚至可以無需有放大器48、48a。
圖14是穿過圖12的機械電子罩殼1的另一剖視圖。這里可看到兩個用作輸入閥和輸出閥的電磁閥5、6。還可看到兩個傳感器模塊13、14，在此情況下，它們設置在中間板19和機械電子罩殼1的金屬下部21之間。還可看到用于將機械電子裝置連接到壓縮空氣系統或液壓系統上的兩個壓力口15、16。
圖15是在電子印刷電路板10的高度處穿過機械電子裝置的又一剖視圖。再次可看到兩個電磁閥5、6、帶有電元件11的組合印刷電路板10、傳感器模塊13、14和與其相關的相鄰的公共讀數站12、12a。在印刷電路板10上還設置有公共的能量發射線圈22。
圖16a～16c是在電子控制單元或設置在電子印刷線路板10上的系統電子元件與傳感器模塊13、14之間進行能量和數據傳輸的簡圖。
除了這里未圖示的其他元件以外，圖16a中的電子印刷電路板10(系統電子元件)還包含帶有光敏元件44(在此情況下為光電三極管)的讀數站12和微處理器28。還將電磁閥5、6的磁性繞組24、25進一步連接到印刷電路板10上。用于能量傳輸，將可具有例如印刷電路板10上的線圈形式的發射線圈22與交流電壓發生器46相連接。
在相關的傳感器模塊13上設置有壓力傳感器29，而將其輸出信號饋送給信號調整電路30。其上連接有用于將數據傳輸到讀數站12的發光元件45，在此情況下為紅外LED。
采用接收線圈23來將能量供給壓力傳感器29，該接收線圈23可構成為印刷在印刷電路板上的線圈，且它可以電感形式從發射線圈22接受其能量。整流器50與接收線圈23相連接。為了暫時儲存能量，在整流器50中可包含有電容或電池(蓄電池)(未圖示)。
至于工作情況，或換句話說，在需要測量值時，在電子印刷電路板10(系統電子元件)和傳感器模塊13之間的箭頭表明首先是如何藉助于將脈沖從交流電壓發生器46傳輸到傳感器模塊13上、接著通過發光元件45將數據(此時為壓力值)返回傳輸而進行能量傳輸的。取決于傳感器模塊13的設計方案，也可同時進行能量傳輸和數據的返回傳送。
在圖16b中，信號從兩個傳感器模塊13、14傳送到電子印刷電路板10(系統電子元件)上。通過帶有公共發射線圈22的公共交流電壓發生器46而給兩個模塊供應能量。當所要供給能量的傳感器模塊位于相距不太遠時建議采用公共的能量傳輸。對每個傳感器模塊分別將數據返回傳輸給兩個讀數站12、12a，每個讀數站具有一個光敏元件44、44a。
如圖16c所示，在兩個發光元件45、45a的情況下，在返回數據傳輸時不僅可以回輸實際的壓力數據，還可回輸用于識別相應的傳感器模塊13、14的編碼信號。在此情況下，在電子印刷電路板10系統電子元件上只需要一個具有僅僅一個光敏元件44的公共讀數站12。可藉助于帶有公共發射線圈22的公共交流電壓發生器46來將能量傳輸給傳感器模塊13、14。
此外，甚至還可通過采用交流電壓發生器46的不同頻率來對能量傳送脈沖進行編碼。結果，可單獨激發需要發出測量值的不同的傳感器模塊，從而可節省能源。
圖17包含兩個與圖16a中所示同樣類型的電路。在一個簡圖中，它示出了電子印刷電路板10(系統電子元件)，在此情況下，該電路板10安裝在單獨的電子元件罩殼26中。在電子印刷電路板10上設置有兩個將能量發射給兩個傳感器模塊13、14的發射線圈22、22a。當所提供的模塊相互距離較遠時建議采用單獨的能量發送線圈。
印刷電路板10還包含兩個接受來自傳感器模塊13、14的數據的光敏元件44、44a。傳感器模塊13、14可直接設置在壓力傳送管道9中，此時傳感器模塊13、14具有管子形狀。當然，還必須留出足夠的供加壓流體流動的橫截面。
通過傳感器模塊13、14的紅外發光元件45、45a向光敏元件44、44a進行數據返回傳輸。
為了能夠接收光，將印刷電路板10設置在帶有穿孔或打孔的光敏元件44、44a的區域中，且將光敏元件44、44a向下插入穿過其中。中間板19是可透過紅外線的材料制成的。
圖18與圖16b的電路相應。如圖17所示，它示出安裝在電子罩殼26中的電子印刷電路板10，但此時只裝有單個公共能量發射線圈22。能量根據要求或連續不斷地經過單個發射線圈22供給兩個傳感器模塊13、14。如果暫時不需要任何傳感器數據，也可停止能量傳輸以節省能量。
再次經過發光元件45、45a向兩個光敏元件44、44a進行數據傳送。
為了區分兩個傳感器模塊13、14之間的返回響應，還可進行附加的、傳感器模塊13、14輸出信號的相應編碼的傳輸。例如，可通過在測量值的返回傳輸時的不同的數據編碼來實現這種編碼。
圖19給出本發明的又一實例，其中傳感器模塊13僅僅是部分地設置在壓力傳送管道9中。在此情況下，傳感器模塊13的傳感部分33延伸到壓力傳送管道9中，而收發信部分34設置在電子罩殼26內很靠近帶有發射線圈22的讀數站22處。在此進行從傳感器模塊13的發光元件45至與讀數站12相連的光敏元件44的測量值數據傳輸。
該替代方案具有中間板19并非一定要用可透過紅外線的絕緣材料來制成的優點。可是，另一方面，它卻需要在電子罩殼26中有更大的空間。而且，在壓力傳送管道的布置方面自由度小，在此情況下它必須設置在緊靠電子罩殼26的下面。此外，還必須確保傳感器模塊13和中間板19之間界面足夠的壓緊密封。
圖20、21和22已在前面作了說明。
在所有的實例中，讀數站12、12a和傳感器模塊13、14可簡便合宜地設置成在空間上彼此靠近。這就具有在設計上可使用于能量傳輸的交流發電機46和能量發射接收線圈22、23的傳送功率降低的優點。這里，“在空間上彼此靠近”是指距離大約在1～5cm，這取決于機械電子裝置的大小。
除了壓力以外，傳感器模塊13、14也可傳感和傳送其它物理變量。在此情況下可設想的例子包括溫度、質量流量(諸如壓縮空氣或流體的質量流動)、位移(諸如閥元件的位移)、磁場強度(諸如電磁閥磁性繞組的磁場強度)或者在壓力傳送管道中流動的氣體或流體的化學成分的數據傳輸。
至于壓力測量，可根據需要采用絕對值傳感器或者甚至是壓差傳感器。后一傳感器可檢測壓力傳送管道9與電子罩殼26內部的壓力差，尤其是在根據圖19的結構中。相反，將完全安裝在壓力傳送管道中的壓力傳感器設計成絕對值壓力傳感器。
在機械電子裝置中可以采用任何所要數量的傳感器，并且，隨著所集成的傳感器的數量增加，上述的數據傳輸方法的優點就變得更加突出。
除了更好地消除干擾以外，與也可采用的脈沖轉發器相比，采用LED的數據傳輸的另一優點是可實現更佳的傳輸動力學特性。這就意味著當需要時可更迅速地獲得測量值。
較佳的是，采用紅外光發光二極管(IR LED)來作為發光元件。這些元件為大家所熟知已很長時間并被標準化了，因此，被認為是足夠可靠和成本經濟的。藉助于IR LED來進行的數據傳輸例如從電視接收機的遙控中已早就為大家所知并已被證實了。
與其它在可見光范圍內的LED相比較，IR LED具有即使壓力傳送管道9的表面沾污時也能確保其數據傳輸可靠的優點。
還可采用激光二極管來代替IR LED，尤其是在傳送距離較長時。
可采用的光敏元件的例子為光電三極管或光電二極管。
權利要求
1.一種具有罩殼(1)的機械電子裝置，尤其是一種閥門陣列，它包括機械部分(2)和電子部分(3)，其中，所述機械部分(2)包括至少一個或多個電磁閥(5、6)以及與所述電磁閥(5、6)相連接的壓力傳送管道(7、8、9)，而所述電子部分(3)包括電子控制單元，該電子控制單元具有帶有電子元件(11)的至少一塊印刷電路板(10)，該印刷電路板(10)安裝在所述罩殼(1)的空腔內，或者安裝在附連于所述罩殼(1)的單獨的電子元件罩殼(26)內，其特征在于，在一根或多根所述壓力傳送管道(7、8、9)或與其連通的空腔內，安裝有用于測量物理變量的傳感器模塊(13、14、40)，這些傳感器藉由無線電技術用無線方式與設置在所述印刷電路板(10)上的至少一個讀數站(12、12a)通信。
2.如權利要求1所述的機械電子裝置，其特征在于，所述物理變量為壓力、溫度、質量流量、位移、磁場強度或化學成分。
3.如權利要求1或2所述的機械電子裝置，其特征在于，所述罩殼(1)的所述機械部分(2)完全或部分地由塑料來制成。
4.如權利要求1～3中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，將塑料制的中間板(19)安裝在所述電子部分(3)和包含有壓力傳送管道(7、8、9)的所述罩殼(1)的所述機械部分(2)之間。
5.如權利要求4所述的機械電子裝置，其特征在于，所述壓力傳送管道(7、8、9)形成為完全或部分地穿過所述中間板(19)。
6.如權利要求1～5中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述讀數站(12、12a)和所述傳感器模塊(13、14、40)設置成在空間上彼此靠近。
7.如權利要求1～6中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，每個傳感器模塊(13、14、40)都設有它自己的讀數站(12、12a)。
8.如權利要求1～6中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，為所有的傳感器模塊(13、14、40)設置公共的讀數站(12)。
9.如權利要求1～8中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14、40)返回編碼數據。
10.如權利要求1～9中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14)插入在所述壓力傳送管道(7、8、9)中，并用夾緊力保持在位。
11.如權利要求10所述的機械電子裝置，其特征在于，所述夾緊力系由彈簧(35、36)來產生的，所述彈簧(35、36)支靠在所述壓力傳送管道(9)的內壁上。
12.如權利要求1～9中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14)系由粘接劑(37)粘接于壓力傳送管道(7、8、9)的壁上的。
13.如權利要求1～9中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，采用帶有外螺紋(41)的圓柱形傳感器模塊(40)，這些模塊螺旋旋入所述壓力傳送管道(9)的盲孔(38)或者通孔(39)中。
14.如權利要求1～13中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，采用脈沖轉發技術或藍牙技術作為所述無線電技術。
15.如權利要求1～14中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14、40)安裝成僅僅是傳感測量值的部分(33)設置在所述壓力傳送管道(7、8、9)中，而收發信部分(34)設置在所述電子元件罩殼(26)內。
16.如權利要求1所述的機械電子裝置，其特征在于，將數據從所述傳感器模塊(13、14、40、40a)發送到所述讀數站(12、12a)是通過至少一個發光元件(45、45a)到至少一個光敏元件(44、44a)來進行的。
17.如權利要求16所述的機械電子裝置，其特征在于，所述物理變量為壓力、溫度、質量流量、位移、磁場強度或化學成分。
18.如權利要求16～17所述的機械電子裝置，其特征在于，所述罩殼(1)的所述機械部分(2)完全或部分地由塑料來制成。
19.如權利要求16～18中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，在所述電子部分(3)和包含有所述壓力傳送管道(7、8、9)的所述罩殼(1)的所述機械部分(2)之間安裝有完全或部分地透明的塑料中間板(19)。
20.如權利要求16～19中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，在所述發光元件(45、45a)和所述光敏元件(44、44a)之間設置至少一個光導部件(47)，用以確保良好的光傳輸。
21.如權利要求20所述的機械電子裝置，其特征在于，所述壓力傳送管道(7、8、9)形成為完全或部分地穿過所述中間板(19)。
22.如權利要求16～21中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述讀數站(12、12a)和所述傳感器模塊(13、14、40、40a)設置成在空間上彼此靠近。
23.如權利要求16～22中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，每個傳感器模塊(13、14、40、40a)設有它自己的讀數站(12、12a)。
24.如權利要求16～22中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，為所有的傳感器模塊(13、14、40)設置公共的讀數站(12)。
25.如權利要求16～24中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，藉助于單獨的發射線圈(22、22a)為所有的傳感器模塊(13、14、40、40a)提供獨立的能源供給。
26.如權利要求16～24中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，藉助于公共的發射線圈(22)為所有的傳感器模塊(13、14、40、40a)提供公共的能源供給。
27.如權利要求16～26中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14、40、40a)返回編碼數據。
28.如權利要求16～27中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14)插入在所述壓力傳送管道(7、8、9)中，并用夾緊力保持在位。
29.如權利要求28所述的機械電子裝置，其特征在于，所述夾緊力系由彈簧(35、36)來產生的，所述彈簧(35、36)支靠在所述壓力傳送管道(9)的內壁上。
30.如權利要求16～27中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，傳感器模塊(13、14)系由粘接劑(37)粘接于壓力傳送管道(7、8、9)的壁上的。
31.如權利要求16～27中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，采用帶有外螺紋(41)的圓柱形傳感器模塊(40)，這些模塊螺旋旋入所述壓力傳送管道(9)的盲孔(38)或者通孔(39)中。
32.如權利要求16～31中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，所述傳感器模塊(13、14、40、40a)安裝成僅僅是傳感測量值的部分(33)設置在所述壓力傳送管道(7、8、9)中，而收發信部分(34)設置在所述電子元件罩殼(26)內。
33.如權利要求16～32中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，作為安裝在所述傳感器模塊(13、14、40、40a)中的所述壓力傳感器(29)采用差值或絕對值壓力傳感器。
34.如權利要求16～33中的一項或多項所述的機械電子裝置，其特征在于，將紅外發光二極管(IR LED)或激光二極管設為所述發光元件(45、45a)，其至少部分地將編碼信號發送給至少一個光敏元件(44、44a)的。
35.如權利要求34所述的機械電子裝置，其特征在于，將光電三極管或光電二極管設為所述光敏元件(44、44a)。
全文摘要
揭示了一種帶有罩殼(1)的機械電子裝置，該裝置包括機械部分(2)和電子部分(3)。該機械部分(2)設有一個或幾個電磁閥(5、6)和壓力傳送管道(7、8、9)，而電子部分(3)裝有帶有電子元件(11)的印刷電路板(10)(系統電子元件)。將傳感器模塊(13、14、40、40a)裝入壓力傳送管道(7、8、9)中用以測量物理變量。為了省卻用于傳感器模塊(13、14、40、40a)的電氣連接導線和分別的密封件，所述傳感器模塊(13、14、40、40a)藉助于無線電技術或者發光元件(45、45a)和光敏元件(44、44a)以無線方式與位于電路板(10)上的至少一個讀數站(12、12a)通信。
文檔編號F16H61/00GK101057098SQ200580038234
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月3日 優先權日2004年11月4日
發明者A·泰西曼, K·阿倫斯 申請人:威伯科有限合伙公司