Ультразвуковой датчик для ценных документов, преобразовательный модуль для него и способ изготовления ультразвукового датчика
Изобретение относится к ультразвуковому преобразовательному модулю ультразвукового датчика для обнаружения ценных документов. Технический результат заключается в повышении точности проверки ценных документов без ухудшения звуковых колебаний. Ультразвуковой преобразовательный модуль содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь с электрическими соединительными литцами и монтажный модуль для удержания по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя для монтажа на соединительной подложке, причем монтажный модуль имеет проводящие полоски, которые электрически соединены с соединительными литцами по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя и имеют контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является устанавливаемым на поверхность соединительной подложки, на которой находятся соответствующие контактным поверхностям контактные поверхности, контактные поверхности и соответствующие контактные поверхности являются спаиваемыми друг с другом. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.
Настоящее изобретение относится к ультразвуковому преобразовательному модулю для ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов, ультразвуковому датчику для обнаружения и/или проверки ценных документов с помощью такого ультразвукового преобразовательного модуля, а также к способу изготовления ультразвукового датчика.
При этом под ценными документами подразумеваются объекты в форме листа или карточки, которые представляют собой монетарную ценность или правомочие и поэтому не должны быть изготавливаемыми как угодно неправомочными лицами. Поэтому они имеют не просто изготавливаемые, прежде всего не просто воспроизводимые, признаки, наличие которых является указанием на подлинность, то есть изготовление уполномоченным на это ведомством. Важными примерами таких ценных документов являются чип-карты, купоны, талоны, чеки и прежде всего банкноты.
При машинной обработке таких ценных документов, прежде всего банкнот, зачастую применяется ультразвук. Ультразвук может применяться, например, для обнаружения ценных документов, то есть для обнаружения прохождения ценного документа при транспортировке и/или для проверки ценных документов, например для обнаружения так называемых двойных копий, то есть не полностью разъединенных ценных документов стопки ценных документов или пачки или же транспортированных частично с совмещением ценных документов и/или для регистрации ультразвуковых свойств ценного документа, например для определения состояния ценных документов. При этом ультразвук сначала преобразователем вводится в воздух, затем распространяется в воздухе до тех пор, пока он, при определенных условиях, не попадет на ценный документ, а затем отсылается обратно или передается от ценного документа. Таким образом, возвращенный ценным документом ультразвук может быть затем снова зарегистрирован. В связи с необходимым вводом в воздух и с увеличивающейся частотой ультразвука, уменьшающейся эффективностью ввода в большинстве случаев не применяется очень высокочастотный ультразвук. Поэтому под ультразвуком в рамках настоящей заявки подразумевается звук с частотами от 40 кГц до примерно 1 ГГц.
Для генерации и приема такого ультразвука, по меньшей мере, в области обнаружения и/или проверки ценных документов применяются пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи, которые преобразуют электрические колебания с использованием пьезоэлектрического элемента в механические или же звуковые колебания. Для того чтобы не ухудшать их колебания при произведении или приеме ультразвука, они имеют соединительные литцы, то есть очень гибкие присоединительные провода, которые лишь опосредованно или непосредственно электрически проводящим образом соединены с пьезоэлектрическим элементом. Поэтому ультразвуковые преобразователи с жесткими штырьковыми выводами обычно не применяются. Обычные пьезоэлектрические элементы имеют температурную стойкость примерно до 80°C или 90°C, так что при изготовлении датчиков с ними нужно обращаться очень осторожно.
Однако описанные ультразвуковые датчики являются не просто изготовляемыми, так как соединительные литцы должны входить в контакт с проводящими полосками на печатной плате, которая в большинстве случаев имеет еще и другие элементы схемы.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить средства и способ, с помощью которых являются просто изготавливаемыми ультразвуковые датчики для обнаружения и/или проверки ценных документов, и создать соответствующий ультразвуковой датчик.
Задача решена посредством ультразвукового преобразовательного модуля для ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов, который содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь с электрическими соединительными литцами и монтажный модуль для удерживания по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя и для монтажа на соединительной подложке, причем монтажный модуль имеет проводящие полоски, которые электрически соединены с соединительными литцами по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя и имеют контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является устанавливаемым на поверхность соединительной подложки, на которой находятся соответствующие указанным контактным поверхностям контактные поверхности, и контактные поверхности и соответствующие контактные поверхности являются соответственно соединяемыми друг с другом пайкой.
Кроме того, задача решена посредством ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов с помощью ультразвукового преобразовательного модуля согласно изобретению и соединительной подложки с контактными поверхностями, соответствующими контактным поверхностям ультразвукового преобразовательного модуля, в котором контактные поверхности ультразвукового преобразовательного модуля и соответствующие поверхности соединительной подложки спаяны друг с другом. Ультразвуковой датчик может быть выполнен, прежде всего, для обнаружения ценных документов, прежде всего для обнаружения кромки транспортируемого мимо него или через него ценного документа и/или для обнаружения двойных копий, и/или для проверки, то есть, прежде всего, для регистрации ультразвуковых качеств ценных документов.
Ультразвуковой преобразовательный модуль согласно изобретению имеет монтажный модуль, который удерживает по меньшей мере один пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь, который, в свою очередь, имеет электрические контакты в виде соединительных литц или же легко сгибаемых соединительных проводов, но не штырьковые выводы. Он предусмотрен для того, чтобы быть смонтированным на соответствующем образом заданной соединительной подложке, которая служит как в качестве подложки для монтажного модуля, так и для его электрического присоединения. Тем самым он служит и для монтажа ультразвукового преобразователя.
Кроме того, ультразвуковой преобразовательный модуль отличается тем, что он имеет проводящие полоски, которые электрически соединены, предпочтительно спаяны, с соединительными литцами по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя. Проводящие полоски могут быть выполнены, например, в виде проводящих полосок на печатной плате или же, по меньшей мере, частично в виде проволок. Проводящие полоски имеют контактные поверхности, которые служат для образования паяных соединений для электрического подключения. Для этого соединительная подложка тоже имеет проводящие полоски, которые имеют контактные поверхности, соответствующие контактным поверхностям ультразвукового преобразовательного модуля и расположены на поверхности или в области поверхности соединительной подложки, на которой устанавливается монтажный модуль для монтажа. Контактные поверхности и соответствующие контактные поверхности согласованы друг с другом так, что ультразвуковой преобразовательный модуль является устанавливаемым для монтажа на поверхность соединительной подложки и контактные поверхности и соответствующие контактные поверхности являются спаиваемыми друг с другом. Положение контактных поверхностей и соответствующих контактных поверхностей может быть взаимно согласовано за счет того, что выполнение и положение контактных поверхностей на монтажном модуле или выполнение и положение соответствующих поверхностей соединительной подложки задаются и соответственно другая часть выполняется соответствующим образом.
Прежде всего, соединительная подложка наряду с предусмотренными для электрического подключения монтажного модуля контактными поверхностями, может иметь еще и другие электрические или электронные конструктивные элементы, при необходимости включая процессор или программируемую логическую матрицу типа FPGA.
Для того чтобы соединительная подложка могла служить в качестве подложки для монтажного модуля, формы соединительной подложки и монтажного модуля взаимно согласованы так, что монтажный модуль является механически закрепляемым на соединительной подложке. Прежде всего, соответствующим образом может быть выполнена по меньшей мере одна область поверхности соединительной подложки.
Для монтажа ультразвукового преобразовательного модуля его нужно лишь установить на поверхность или же область поверхности соединительной подложки, так чтобы была возможной спайка контактных поверхностей с соответствующими контактными поверхностями. Поскольку монтажный модуль и соединительный носитель, по меньшей мере, в области контактных поверхностей или же соответствующих контактных поверхностей являются жесткими по сравнению с соединительными литцами, паяное соединение может быть выполнено просто, даже если соединительная подложка является большой или уже имеет другие конструктивные элементы. Это позволяет завершить изготовление ультразвукового модуля и проверить, прежде всего, проверить критическое контактирование между соединительными литцами и контактными поверхностями, прежде чем ультразвуковой преобразовательный модуль будет закреплен на соединительной подложке. Для этого необходимо лишь манипулирование монтажным модулем и по меньшей мере одним ультразвуковым преобразователем.
Поэтому задача также решена посредством способа изготовления ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов с шагами: изготовление ультразвукового преобразовательного модуля согласно изобретению, проверка контакта между соединительными литцами и контактными поверхностями монтажного модуля, установка ультразвукового преобразователя на соединительную подложку с контактными поверхностями, соответствующими контактным поверхностям ультразвукового преобразовательного модуля, и спаивание контактных поверхностей и соответствующих поверхностей.
В принципе ультразвуковому преобразовательному модулю согласно изобретению нужно иметь только один ультразвуковой преобразователь. Однако, предпочтительно, ультразвуковой преобразовательный модуль дополнительно по меньшей мере к одному ультразвуковому преобразователю имеет по меньшей мере один другой пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь с электрическими соединительными литцами, монтажный модуль выполнен для удержания ультразвуковых преобразователей и имеет проводящие полоски, которые электрически соединены с соединительными литцами другого ультразвукового преобразователя и имеют другие контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является насаживаемым на поверхность соединительной подложки, на которой находятся другие контактные поверхности, соответствующие другим контактным поверхностям, и другие контактные поверхности и другие соответствующие контактные поверхности являются спаиваемыми друг с другом. Такой ультразвуковой преобразовательный модуль простым образом позволяет создать конструкцию ультразвукового датчика и с несколькими ультразвуковыми преобразователями.
Монтажный модуль выполнен, во-первых, для удержания ультразвукового преобразователя или ультразвуковых преобразователей, а во-вторых, для контактирования с соединительными литцами, впрочем, может быть выполнен как угодно. Так, монтажный модуль может иметь держатель преобразователя, в котором крепится (крепятся) ультразвуковой преобразователь или же ультразвуковые преобразователи, и механически соединенную с держателем преобразователя печатную плату с проводящими полосками. Эта конструктивная форма позволяет изготавливать держатель преобразователя особо просто, так как он по существу должен выполнять только механические функции. Применение печатной платы позволяет просто выполнять проводящие полоски стандартными способами. Соединение между держателем преобразователя и печатной платой может быть реализовано как угодно, например посредством геометрического и/или силового замыкания или сплошным образом, то есть склеиванием.
Хотя, в принципе, печатная плата может быть выполнена как угодно, предпочтительно, она может иметь по меньшей мере одно сквозное отверстие, через которое проведены соединительные литцы ультразвукового преобразователя, или же сквозные отверстия, через которые проведены соединительные литцы ультразвуковых преобразователей. Это позволяет просто выполнять паяные соединения между соединительными литцами и проводящими полосками.
Альтернативно, монтажный модуль может иметь неразъемный удерживающий элемент, в котором и/или на поверхности которого проходят проводящие полоски. Тем самым удерживающий элемент выполняет функции как печатной платы, так и держателя преобразователя. Эта конструктивная форма позволяет упростить изготовление ультразвукового преобразовательного модуля, прежде всего, при больших объемах партий изделий, так как отпадает рабочий шаг соединения печатной платы с держателем преобразователя. Прежде всего, удерживающий элемент может быть изготовлен способом литья под давлением.
Монтажный модуль служит, прежде всего, для удерживания ультразвукового преобразователя или ультразвуковых преобразователей и для этого может иметь соответствующие устройства, например одну или несколько выемок или сквозных отверстий, в котором или же в которых удерживаются ультразвуковой преобразователь или ультразвуковые преобразователи. Поэтому он также служит для выравнивания ультразвуковых преобразователей не только относительно монтажного модуля, но и после монтажа ультразвукового преобразовательного модуля относительно соединительной подложки. Поскольку, прежде всего, выравнивание ультразвуковых преобразователей относительно монтажного модуля может быть проверено перед монтажом на соединительном носителе, может быть достигнуто простое выравнивание и относительно соединительной подложки.
Если ультразвуковой преобразовательный модуль содержит по меньшей мере два удерживаемых в монтажном модуле ультразвуковых преобразователя, ультразвуковые преобразователи могут соответственно иметь характеристику передачи или приема для ультразвука. При этом ультразвуковые преобразователи в соответствии с первым вариантом за счет соответствующего исполнения монтажного модуля могут удерживаться в нем так, что характеристики передачи или же приема наклонены относительно друг друга под заданным углом. При втором варианте характеристики передачи или же приема ультразвуковых преобразователей могут быть ориентированы параллельно друг другу. Для этого монтажный модуль может быть выполнен соответственно. Эта конструктивная форма облегчает, прежде всего, изготовление ультразвуковых датчиков по меньшей мере с двумя, предпочтительно несколькими, ультразвуковыми преобразователями, которые своими характеристиками передачи или же приема должны быть ориентированы относительно друг друга заданным образом.
Для удерживания ультразвукового преобразователя или ультразвуковых преобразователей является предпочтительным, что ультразвуковой преобразователь или ультразвуковые преобразователи удерживаются, по меньшей мере, частично отсоединенными от держателя преобразователя для колебаний, прежде всего в ультразвуковом частотном диапазоне. Под понятием «отсоединенный» при этом подразумевается, что колебания от ультразвукового преобразователя не передаются монтажному модулю или передаются не в полную силу. Для этого ультразвуковой преобразователь или же ультразвуковые преобразователи могут удерживаться в монтажном модуле так, что происходит гашение при передаче колебаний между ультразвуковым преобразователем и монтажным модулем и/или скачок полного сопротивления. В принципе, может быть достаточно того, что монтажный модуль только ставится на соединительную подложку и соединяется пайкой с соответствующими контактными поверхностями на нем. Однако для повышения точности выравнивания ультразвукового преобразовательного модуля на соединительной подложке и для повышения стабильности после монтажа предпочтительно, что монтажный модуль имеет по меньшей мере один позиционирующий элемент, посредством которого и одного соответствующего позиционирующего элемента на соединительной подложке монтажный модуль является позиционируемым на соединительной подложке. Например, в качестве позиционирующего элемента на монтажном модуле может быть предусмотрен выступ, прежде всего штырь. Тогда соединительный носитель в качестве соответствующего позиционирующего элемента может иметь соответствующее углубление, например выемку или отверстие, при штыре в качестве позиционирующего элемента - отверстие. Также является возможным, что форма позиционирующего элемента и форма соответствующего позиционирующего элемента «меняются местами». Позиционирующий элемент и соответствующий позиционирующий элемент должны быть соответствующим образом расположены относительно контактных поверхностей и соответствующих контактных поверхностей.
Предпочтительно, монтажный модуль также может иметь защелкивающий или фиксирующий элемент, или позиционирующий элемент может быть выполнен в виде защелкивающего или фиксирующего элемента, посредством которого монтажный модуль является закрепляемым на соединительной подложке. В то же время эта конструктивная форма обеспечивает те преимущества, что посредством установления защелкивающего или фиксирующего соединения является возможным простой механический монтаж монтажного модуля на соединительной подложке еще до спаивания контактных поверхностей и, кроме этого, получается стабильное механическое соединение, которое разгружает паяное соединение.
Далее изобретение поясняется дополнительно в качестве примеров на чертежах. Показано на:
Фиг.1: схематический вид устройства для обработки ценных документов в примере устройства для сортировки банкнот,
Фиг.2: схематический вид участка устройства для обработки банкнот согласно фиг.1 с транспортным устройством для банкнот и ультразвуковым датчиком с двумя ультразвуковыми преобразовательными модулями,
Фиг.3: вид одного из ультразвуковых преобразовательных модулей согласно фиг.2 в перспективе,
Фиг.4: частично разрезанный вид ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.3, смонтированный на показанной лишь частично соединительной подложке,
Фиг.5: вид обращенной к соединительной подложке согласно фиг.4 стороны ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.3,
Фиг.6: вид второго ультразвукового преобразовательного модуля, который является вариантом ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.4, в перспективе,
Фиг.7: вид сбоку смонтированного на соединительной подложке ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.6,
Фиг.8: частично разрезанный схематический вид третьего ультразвукового преобразовательного модуля,
Фиг.9: вид обращенной к соединительной подложке стороны ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.8,
Фиг.10: частично разрезанный схематический вид четвертого ультразвукового преобразовательного модуля,
Фиг.11: частично разрезанный схематический вид пятого ультразвукового преобразовательного модуля,
Фиг.12: вид обращенной к соединительной подложке стороны ультразвукового преобразовательного модуля согласно фиг.11.
На фиг.1 показано устройство 10 для обработки ценных документов, в данном примере устройство для обработки банкнот, которое, среди прочего, служит для определения состояния и подлинности ценных документов 12 в виде банкнот. Устройство 10 имеет загрузочную секцию 14 для загрузки подлежащих обработке ценных документов 12, разъединитель 16, который может иметь доступ к ценным документам 12 в загрузочной секции 14, транспортное устройство 18 с расположенными друг за другом вдоль пути 22 транспортировки стрелочными переводами 20 и 20' и после каждого из стрелочных переводов или же на следующем за обоими стрелочными переводами конце пути 22 транспортировки соответственно разгрузочную секцию 26 или же 26' или же 26”. Вдоль заданного транспортным устройством 18 пути 22 транспортировки перед стрелочным переводом 20 и после разъединителя 16 расположена система 24 датчиков, которая служит для регистрации свойств раздельно подведенных ценных документов 12 и формирования передающих свойства сигналов датчиков. Управляющее устройство 30 посредством сигнальных линий соединено, по меньшей мере, с системой 24 датчиков и стрелочными переводами 20 и 20' и служит для анализа сигналов системы 24 датчиков и управления, по меньшей мере, стрелочными переводами 20 и 20' в зависимости от результата анализа сигналов датчиков.
Для этого система 24 датчиков в этом конструктивном примере содержит оптический датчик 32 для регистрации с пространственным разрешением цветовых свойств, который регистрирует ремитированное ценным документом оптическое излучение. Кроме того, система содержит ультразвуковой датчик 34 для обнаружения транспортируемых мимо него в транспортном устройстве T ценных документов. В данном примере он точнее выполнен для обнаружения двойных копий, то есть неправильно или же неполностью разъединенных и поэтому накладывающихся один на другой ценных документов.
Ультразвуковой датчик 34 подробнее, но схематически, показан на фиг.2. Он выполнен в виде датчика пропускания и для этого содержит участок 36 передачи и участок 38 приема, которые расположены на противолежащих сторонах пути 22 транспортировки, а также соединенное с участками сигнальными линиями управляющее и анализирующее устройство 40 для управления участком 36 передачи и для обработки сигналов участка 38 приема. Участки 36 и 38, не считая электронных схем 42 и 42', выполнены одинаково, так что достаточно более детально описать только один из участков.
Участок 36 имеет соединительную подложку 44 в виде печатной платы, на которой размещен и удерживается ультразвуковой преобразовательный модуль 46. На соединительной подложке 44 находятся проводящие полоски 48, которые электрически соединяют электрическую схему 42, возбуждающую схему для управления ультразвуковым преобразовательным модулем 46 и электрические контакты ультразвукового преобразовательного модуля 46. На участке 38 приема электрическая схема 42' является схемой обработки сигналов, которая может содержать процессор или программируемую логическую матрицу типа FPGA и обрабатывает сигналы от ультразвукового преобразовательного модуля участка приема и передает их на управляющее и анализирующее устройство 40.
Ультразвуковой преобразовательный модуль 46 подробнее показан на фиг.3-5. Он имеет монтажный модуль 50, и в этом конструктивном примере один ультразвуковой преобразователь 52, который удерживается в монтажном модуле.
Ультразвуковой преобразователь 52 является пьезоэлектрическим ультразвуковым преобразователем, который имеет соединительные литцы 54, по которым подводятся электрические сигналы, которые ультразвуковой преобразователь преобразует в ультразвук с заданной частотой или в заданном частотном диапазоне, соответственно от 40 кГц до 1 МГц, предпочтительно от 100 кГц до 500 кГц. При использовании на участке приема соединительные литцы 54 несут напряжения или же токи, возникающие в результате преобразования принятого ультразвука в электрические напряжения.
Монтажный модуль 50 в данном конструктивном примере содержит держатель 56 преобразователя, в котором удерживается ультразвуковой преобразователь 52, и соединенную с держателем 56 преобразователя печатную плату 58 с проводящими полосками 60. На фиг.4 держатель 56 преобразователя и печатная плата 58 показаны в разрезе, в то время как ультразвуковой преобразователь 52 показан в виде сбоку. Монтажный модуль 50 в целом выполнен так, что его проводящие полоски 60 электрически соединены с соединительными литцами 54 по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя 52, и проводящие полоски 60 имеют контактные поверхности 62, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль 46 для монтажа является устанавливаемым на поверхность 64 соединительного носителя 44, на котором находятся соответствующие контактным поверхностям 62 контактные поверхности 66, а контактные поверхности 62 и соответствующие контактные поверхности 66 являются взаимно спаиваемыми.
Для этого держатель 56 преобразователя имеет в качестве гнезда 67 для ультразвукового преобразователя сквозное отверстие 68 круглого поперечного сечения, которое в своей стенке имеет по периметру буртик или же канавку 70. В сквозном отверстии 68 ультразвуковой преобразователь 52, который имеет соответствующую буртику или же канавке канавку, посредством эластичного кольца 69 круглого сечения для ультразвуковых колебаний удерживается, по меньшей мере, частично отсоединенным от держателя преобразователя. На стороне ультразвукового преобразователя 52, на которой из него выходят соединительные литцы 54, сквозное отверстие 68 заполнено впрыснутой эластичной массой 71, так что ультразвуковой преобразователь 52 надежно и направленно относительно держателя 56 преобразователя удерживается в нем.
Держатель 56 преобразователя может быть изготовлен в виде фасонной детали способом литья под давлением или посредством обработки подходящего блока материала.
Печатная плата 58 имеет проводящие полоски 60, которые в этом конструктивном примере выполнены примерно зеркально-симметрично. На одном конце они посредством паяного соединения электрически соединены с соединительными литцами 54, на другом конце они оканчиваются уже упомянутыми контактными поверхностями 62. В этом конструктивном примере печатная плата 58 имеет для каждой из проводящих полосок 60 выемку 72. Контактные поверхности 60 простираются от нижней стороны печатной платы 58, которая не находится в контакте с держателем 56 преобразователя, через край печатной платы 58 до верхней стороны печатной платы 58, которая имеет выходящие за пределы держателя 56 преобразователя области. Проводящие полоски на фигурах показаны лишь схематически, а не масштабно. Кроме того, печатная плата 58 имеет отверстие 73, через которое соединительные литцы 54 могут быть проведены в область проводящих полосок 60.
Держатель 56 преобразователя и плата 58 в этом конструктивном примере посредством непоказанного клеевого соединения друг с другом соединены с монтажным модулем 50.
Соединительная подложка 44 наряду с соответствующими контактным поверхностям 60 контактными поверхностями 66 имеет факультативный в этом конструктивном примере прорыв 74, который относительно соответствующих поверхностей 66 и концов проводящих полосок 60 при смонтированном монтажном модуле расположен так, что концы соединительных литц 54 и их паяные соединения с проводящими полосками 60 расположены внутри прорыва 74 и не выступают на нижней стороне (ср. фиг.4).
Для изготовления ультразвукового преобразовательного модуля сначала ультразвуковой преобразователь 52 закрепляется в держателе 56 преобразователя. Затем держатель 56 преобразователя механически соединяется с ультразвуковым преобразователем 52. Затем соединительные литцы 54 спаиваются с проводящими полосками 60.
Теперь монтажный модуль может быть просто проверен, например, на предмет того, имеется ли между контактными поверхностями 62 и соединительными литцами 54 или же ультразвуковым преобразователем 52 достаточное электрическое соединение.
После проверки монтажный модуль 50 для монтажа обращенной от ультразвукового преобразователя 52 стороной, то есть на фиг.3 нижней стороной платы 58, и в этом конструктивном примере несущей проводящие полоски 60 стороной, может быть установлен на соединительную подложку 44, так чтобы контактные поверхности 62 и соответствующие контактные поверхности 66 были смежными. Затем может быть выполнено паяное соединение между этими поверхностями, которое в этом конструктивном примере также служит механическому закреплению монтажного модуля 40 на соединительной подложке 44. Тем самым ультразвуковой преобразователь 52 выровнен относительно соединительной подложки 44, так что трудоемкая дополнительная юстировка может отсутствовать.
В принципе, передающее или же приемное устройство ультразвукового преобразователя 52 в других конструктивных примерах может образовывать и другой угол с соединительной подложкой 44, что может быть достигнуто посредством изменения монтажа монтажного модуля или посредством изменения сквозного отверстия.
Вариант предыдущего конструктивного примера показан на фиг.6 и фиг.7. Здесь монтажный модуль 50' отличается от монтажного модуля 50 только тем, что он одной стороной может быть смонтирован на соединительной подложке так, что передающее или же приемное устройство ультразвукового преобразователя 52 проходит в направлении параллельно соединительной подложки 44. На этих фигурах одинаковые ссылочные обозначения обозначают те же самые компоненты, что и в первом конструктивном примере. Для этого в отличие от первого конструктивного примера печатная плата 58' выполнена более короткой и проводящие полоски проходят на обращенной к ультразвуковому преобразователю стороне печатной платы. Однако неизмененный держатель 56 преобразователя с ультразвуковым преобразователем 52 узкой стороной соединен с печатной платой 58' посредством клеевого соединения. Для механического монтажа ультразвукового преобразовательного модуля здесь дополнительно к паяному соединению может быть применено клеевое соединение. В связи с другой ориентацией ультразвукового преобразовательного модуля относительно соединительной подложки последней не нужно иметь прорыв.
Третий конструктивный пример на фиг.8 и фиг.9 отличается от первого конструктивного примера по существу тем, что ультразвуковой преобразовательный модуль вместо одного ультразвукового преобразователя 52 имеет два ультразвуковых преобразователя, которые в этом конструктивном примере выполнены одинаковыми и удерживаются в одинаковой ориентации. Так как они выполнены одинаковыми, для них и их частей используются такие же ссылочные обозначения, как и в первом конструктивном примере, и пояснения к ультразвуковому преобразователю первого конструктивного примера соответственно действительны и здесь.
Как и в первом конструктивном примере, монтажный модуль 50'' имеет держатель 56'' преобразователя и печатную плату 58''. Как держатель преобразователя, так и печатная плата 58' выполнены зеркально-симметрично относительно обозначенной на фиг.8 стрелками, проходящей ортогонально к плоскости чертежа плоскости.
Держатель 56'' преобразователя имеет два гнезда 67 для ультразвуковых преобразователей 52, которые выполнены, как в первом конструктивном примере. Крепление ультразвуковых преобразователей 52 в гнездах 67 происходит, как в первом конструктивном примере, так что на фиг.8 и фиг.9 для одинаковых компонентов используются те же ссылочные обозначения, что и в первом конструктивном примере, и высказывания по ним соответственно действительны.
Гнезда 67 в держателе 56'' преобразователя выполнены так, что ультразвуковые преобразователи 52 ориентированы параллельно. Поэтому их характеристики 79 передачи или же приема, которые на фиг.8 обозначены грубо схематически, тоже ориентированы параллельно друг другу, так что ультразвуковой датчик может быть сконструирован с двумя дорожками. Характеристики являются соответственно вращательно-симметричными вокруг оси параллельно главному направлению передачи или же приема, так что оси и тем самым главные направления передачи или же приема являются параллельными.
Кроме того, держатель 56'' преобразователя отличается от держателя 56 преобразователя позиционирующими элементами 76, посредством которых и соответствующих позиционирующих элементов в соединительной подложке 44'' монтажный модуль 50'' является позиционируемым на соединительной подложке. В качестве позиционирующих элементов 76 здесь служат штыри, в качестве соответствующих позиционирующих элементов 78 в соединительной подложке 44' - соответствующие отверстия. Соответствующие позиционирующие элементы 78 на фиг.8 обозначены сплошными линиями.
Кроме того, печатная плата 58'' отличается от печатной платы 58 сквозными отверстиями 80, которые расположены так, что при соединении печатной платы 58'' с держателем 56'' преобразователя его позиционирующие элементы входят в сквозные отверстия. Диаметры отверстий 78 и сквозных отверстий 80 относительно диаметра штырей 76 таковы, что наряду с геометрическим замыканием достигается определенное силовое замыкание, так что склеивание является факультативным. Таким образом, эти позиционирующие элементы служат не только для позиционирования, но и могут воспринимать возникающие параллельно соединительной подложке силы, так что паяные соединения разгружаются.
Поэтому монтажный модуль 50'' выполнен для удержания обоих ультразвуковых преобразователей и имеет, прежде всего, проводящие полоски 60'', которые электрически соединены с соединительными литцами 54 второго ультразвукового преобразователя и имеют вторые контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является устанавливаемым на поверхность соединительной подложки 44'', на которой находятся соответствующие вторым контактным поверхностям 62'' вторые контактные поверхности 66'', и другие контактные поверхности 62'', соответствующие другие контактные поверхности 66'', являются соединяемыми друг с другом пайкой. То же самое относится и к контактным поверхностям 62 и соответствующим контактным поверхностям 66.
Изготовление ультразвукового преобразовательного модуля происходит аналогично первому конструктивному примеру.
Четвертый конструктивный пример на фиг.10 отличается от третьего конструктивного примера только видом позиционирующих элементов и соответствующих позиционирующих элементов. Держатель 56''' преобразователя и печатная плата 58''', которые являются частями монтажного модуля 50''', и ультразвуковые преобразователи 52 в остальном выполнены, как в третьем конструктивном примере, так что для соответствующих компонентов используются одинаковые ссылочные обозначения, а пояснения по компонентам третьего конструктивного примера действительны и здесь тоже.
Держатель 52''' преобразователя вместо штырей в качестве позиционирующих элементов имеет защелкивающие или же фиксирующие крюки 76', соединительная подложка в качестве соответствующих позиционирующих элементов 78' - соответственно расположенные отверстия соответствующих размеров. Печатная плата 58''' и здесь имеет сквозные отверстия 80', которые, однако, имеют такие размеры, что становится возможной функция позиционирующих элементов, прежде всего, защелкивающее движение.
Монтажный модуль 50''' после изготовления и контроля может быть установлен на соединительную подложку 44''', причем позиционирующие элементы 76' при отклонении вводятся в соотнесенные соответствующие позиционирующие элементы 78' и при достижении монтажного положения защелкиваются назад. Тем самым эти позиционирующие элементы служат не только для позиционирования, но и могут воспринимать возникающие параллельно и ортогонально соединительной подложке силы, так что разгружаются паяные соединения.
Пятый конструктивный пример на фиг.11 и фиг.12 отличается от третьего конструктивного примера тем, что в нем вместо монтажного модуля 50'', который содержит держатель 52'' преобразователя и печатную плату 58'', монтажный модуль 50(4) имеет неразъемный удерживающий элемент 56(4), на поверхности которого проходят проводящие полоски 60(4). Поэтому для одинаковых или же аналогичных компонентов, как во втором конструктивном примере, используются одинаковые ссылочные обозначения, а пояснения по ним соответственно действительны и здесь.
Удерживающий элемент 56(4) выполнен так, что он заменяет держатель 52' преобразователя и печатную плату 58'. Кроме диаметра соответствующих сквозным отверстиям 80 областей, он имеет такую же форму, как и образованный из держателя 52' преобразователя и печатной платы 58' монтажный модуль.
Предпочтительно, удерживающий элемент 56(4) может быть изготовлен в виде полученной литьем под давлением детали. Проводящие полоски могут быть выполнены либо при литье под давлением, либо после изготовления удерживающего элемента 56(4) могут быть нанесены на него и другими способами. Эта конструктивная форма обеспечивает возможность особо простого изготовления ультразвукового преобразовательного модуля.
В других вариантах последнего конструктивного примера проводящие полоски 60 могут быть, по меньшей мере, частично реализованы посредством проводов и могут проходить внутри держателя 56(4). Они могут быть внедрены в держатель способом литья под давлением уже в процессе литья под давлением.
1. Ультразвуковой преобразовательный модуль для ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов, который содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь с электрическими соединительными литцами и монтажный модуль для удержания по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя для монтажа на соединительной подложке, причем монтажный модуль имеет проводящие полоски, которые электрически соединены с соединительными литцами по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя и имеют контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является устанавливаемым на поверхность соединительной подложки, на которой находятся соответствующие контактным поверхностям контактные поверхности, и контактные поверхности и соответствующие контактные поверхности являются спаиваемыми друг с другом.
2. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.1, который дополнительно по меньшей мере к одному ультразвуковому преобразователю имеет другой пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь с электрическими соединительными литцами, а монтажный модуль выполнен для удержания ультразвуковых преобразователей и имеет проводящие полоски, которые электрически соединены с соединительными литцами другого ультразвукового преобразователя и имеют другие контактные поверхности, которые выполнены так, что ультразвуковой преобразовательный модуль для монтажа является устанавливаемым на поверхность соединительной подложки, на которой находятся соответствующие другим контактным поверхностям другие контактные поверхности, и другие контактные поверхности и другие соответствующие контактные поверхности являются спаиваемыми друг с другом.
3. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.2, в котором ультразвуковые преобразователи имеют соответственно характеристику передачи или приема для ультразвука, и характеристики передачи или же приема ультразвуковых преобразователей ориентированы параллельно друг другу.
4. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.1, в котором монтажный модуль имеет держатель преобразователя, в котором удерживается ультразвуковой преобразователь или же удерживаются ультразвуковые преобразователи, и соединенную с держателем преобразователя печатную плату с проводящими полосками.
5. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.4, в котором ультразвуковые преобразователи имеют соответственно характеристику передачи или приема для ультразвука и характеристики передачи или же приема ультразвуковых преобразователей ориентированы параллельно друг другу.
6. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.4, в котором печатная плата имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, через которое проведены соединительные литцы ультразвукового преобразователя, или же имеет сквозные отверстия, через которые проведены соединительные литцы ультразвуковых преобразователей.
7. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.6, в котором ультразвуковые преобразователи имеют соответственно характеристику передачи или приема для ультразвука и характеристики передачи или же приема ультразвуковых преобразователей ориентированы параллельно друг другу.
8. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.2, в котором монтажный модуль имеет неразъемный удерживающий элемент, в котором и/или на поверхности которого проходят проводящие полоски.
9. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.8, в котором ультразвуковые преобразователи имеют соответственно характеристику передачи или приема для ультразвука и характеристики передачи или же приема ультразвуковых преобразователей ориентированы параллельно друг другу.
10. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.1, в котором монтажный модуль имеет держатель преобразователя, в котором удерживается ультразвуковой преобразователь или же удерживаются ультразвуковые преобразователи, и соединенную с держателем преобразователя печатную плату с проводящими полосками.
11. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.10, в котором печатная плата имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, через которое проведены соединительные литцы ультразвукового преобразователя, или же имеет сквозные отверстия, через которые проведены соединительные литцы ультразвуковых преобразователей.
12. Ультразвуковой преобразовательный модуль по п.1, в котором монтажный модуль имеет неразъемный удерживающий элемент, в котором и/или на поверхности которого проходят проводящие полоски.
13. Ультразвуковой преобразовательный модуль по любому из пп.1-12, в котором монтажный модуль имеет по меньшей мере один позиционирующий элемент, посредством которого и соответствующего позиционирующего элемента на или в соединительной подложке монтажный модуль является позиционируемым на соединительной подложке.
14. Ультразвуковой преобразовательный модуль по любому из пп.1-12, в котором монтажный модуль имеет защелкивающий или фиксирующий элемент или в котором позиционирующий элемент выполнен в виде защелкивающего или фиксирующего элемента, с помощью которого монтажный модуль является закрепляемым на соединительной подложке.
15. Ультразвуковой преобразовательный модуль по любому из пп.1-12, в котором ультразвуковой преобразователь или ультразвуковые преобразователи удерживаются по меньшей мере частично отсоединенными от держателя преобразователя для колебаний, прежде всего в ультразвуковом частотном диапазоне.
16. Ультразвуковой датчик для обнаружения и/или проверки ценных документов с ультразвуковым преобразовательным модулем по одному из предшествующих пунктов и соединительной подложкой с соответствующими контактным поверхностям ультразвукового преобразовательного модуля контактными поверхностями, в котором контактные поверхности ультразвукового преобразовательного модуля и соответствующие контактные поверхности соединительной подложки спаяны друг с другом.
17. Способ изготовления ультразвукового датчика для обнаружения и/или проверки ценных документов с шагами: изготовление ультразвукового преобразовательного модуля по одному из предшествующих пунктов, проверка контактирования между соединительными литцами и контактными поверхностями монтажного модуля, установка ультразвукового преобразователя на соединительную подложку с соответствующими контактным поверхностям ультразвукового преобразовательного модуля контактными поверхностями и спаивание контактных поверхностей и соответствующих контактных поверхностей.
