DE3004031C2 - Druckaufnehmer - Google Patents
DruckaufnehmerInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/006—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of metallic strain gauges fixed to an element other than the pressure transmitting diaphragm
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckaufnehmer
für niedrige Drücke mit einer aus einer dünnen, weichen Deckschicht bestehenden Membrane, die auf einem
starren Rand aufliegt, der üoet zwei als Biegebalken
wirkende Stege mit einem Kolben mechanisch verbunden ist. auf den der zu messende Druck einseitig einwirkt,
wobei auf den Stegen Dehnungsmeßstreifen zur Erfassung der Verformung der Stege aufgebracht sind.
Aus der DE-OS 25 49 001 ist ein Druckaufnehmer eingangs genannter Art bekannt, der aus einem plattenförmigen
Siliziumkristall hergestellt ist, in den eine ringförmige Ausnehmung eingearbeitet ist, so daß sich ein starrer
Rand und ein kolbenförmiger Mittenteil ergeben, die über eine dünne membranartige Siliziumschicht miteinander
verbunden sind. Auf der Siliziumschicht sind Dehnungsmeßstreifen aufgebracht, die eine druckbedingte Verformung
der Siliziumschicht in ein elektrisches Signal umwandelt.
Die Empfindlichkeit eines solchen Druckaufnehmers ist aber oftmals nicht ausreichend, um niedrige Drücke zu
messen.
Aus der DE-AS 22 63 901 ist ein Druckaufnehmer mit einem runden plattenförmigen Kolben bekannt, um den
ein ringförmiger, starrer Rand angeordnet ist. Der Rand und der Kolben sind von einer Membrane abgedeckt und
über mehrere scheibenförmige, senkrecht zur Membrane angeordnete Biegebalken miteinander verbunden, auf
denen Dehnungsmeßstreifen angebracht sind. Die Biegebalken werden bei einer druckbedingten Membranauslenkung
auf Scherung beansprucht, so daß hierbei ein hoher Druck erforderlich ist. um die Biegebalken zu verformen.
Der Druckaufnehmer ist somit ungeeignet zur Erfassung niedriger Drücke.
Aus der DE-AS 22 42 222 ist eine zur Druckmessung geeignete, aus mehreren Kreisscheiben unterschiedlichen
Durchmessers bestehende Biegefeder bekannt, bei der jeweils eine Kreisscheibe mit einem geringeren Durchmesser
über einen Steg mit einer Kreisscheibe mit einem größeren Durchmesser verbunden ist. Die Stege sind
hierbei durch Einschnitte in die Randbereiche der Kreissdiciben
gebildet und können mit Dehnungsmeßstreifen versehen sein. Wirkt ein zu erfassender Druck auf eine der
Kreisscheiben ein. ergibt sich eine unsymmetrische Verformung der Biegefedern, so daß die auf den Siegen
angebrachten Dehnungsmeßstreifen ein fehlerhaftes Druckmeßergebnis liefern.
Aus der US-PS 41 16 075 ist ein Druckaufnehmer mit einer auf einem starren Rand aufliegenden Mer,;branc
bekannt. Die Empfindlichkeit des Druckaufnehmers kann hierbei vergrößert werden, indem die Dicke der Meßmembrane
verringert wird. Dadurch wird der Druckaufnehmer um so ungenauer, je dünner die Membrane und je
niedriger damit der vom Diuckaufnehmer erfaßbare Druck
isf
Aus der US-PS 38 18 765 ist ein Druckaufnehmer bekannt, dessen Druckmeßmembrane von einer dünnen
Plastikschicht abgedeckt ist. Eine derartige Plasti.kschicht
ist aber nich dazu geeignet, eine Diffusion von Fremdstoffen zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Druckaufnehmer eingangs erwähnter Art die Empfindlichkeit zu
erhöhen und ihn damit zum Messen niedriger Drücke geeignet zu machen.
Diese Aufgabe wird bei einem Druckaufnehmer eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß zur Verlängerung
der Stege parallel zr ifeoen geführte Einschnitte beidseitig
der Stege in den Kolben eingearbeitet sind.
Durch die Einschnitte v/erden die Stege praktisch verlängert, wodurch sich deren Empfindlichkeit erhöht.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rand, die Stege und der Kolben aus einem Stück schichtförmigen Bleches herausgearbeitet
sind, das aus einer Schicht CuBe und einer weiteren Schicht AgPd besteht, da aus einem derartigen
Material bestehende Druckaufnehmer durch selektive Ätzung herstellbar sind.
Zur Verhinderung einer Diffusion von Fremdstoffen ist es vorteilhaft, wenn die Deckschicht aus einer einseitig
dünn mit Metall beschichteten Kunststoffolie besteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Dnickaufnehmers,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Druckaufnehmer entlang der Linie A-C in Fig. 1 und
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Aufnehmers nach Fig. 2.
Konzentrisch zu dem in Fig. 1 dargestellten starren Rand R ist in der gleichen Ebene eine als Kolben K
ausgebildete Platte angeordnet, die über zwei als Bicgcbalken ausgebildete Stege B1 und B2 mit dem Rund Ii
verbunden ist. Auf dem Rand R, dem Kolben K und den Stegen Bx und S2 >st eine in Fig. 1 nicht dargestellte
dünne weiche Deckschicht D angeordnet. Auf den beidseitig eingespannten Stegen B\ und B1 sind Dehnungsmeßstreifen
angebracht.
Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt durch den Aufnehmer entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie A-C zeigt den
Kolben K und den starren Rand R. auf dem die Deckschicht D angeordnet ist.
Der in Fig. 3 dargestellte Steg B weist auf Zug uml nut
Druck beanspruchbare Dehnungsmeßstreifen I)MS- und DMS+ auf. die über elektrische Leitungen miteinander
verbunden sind. Der Steg B ist hierbei durch parallel liegende Hinschnitte in den Kolben K verlangen worden.
Je nach Anwendungszweck kann der Druckiiufnchmcr
mehr oder weniger als zwei mit DchnunnsnieUstailen
versehene Stege aufweisen. Der K:ind Ii. der Kolben K
und die Stege B können hierbei aus einem Stück μοΓιτίίμΙ
sein. Als Ausgangsmaterial kann hierzu beispielsweise
3U 04 031
Blech verwendet werden, aus dem der Drucksufnehmer
durch Stanzen oder durch Ätzen herstellbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Druckaufnehmer ims mehrschichtigem Blech hergestellt wird, das z. B. aus
einer Schicht CuBe und einer weiteren Schicht AgPd bestehen kann. Hierbei wird der aus dem Kolben K, den
Stegen B und dem Rand R besehende Federkörper durch selektive Ätzung aus der CuBe-Blechschicht hergestellt.
Die AgPd-Schicht bleibt bei dem Ätzprozeß vollständig
erhalten und bildet die Deckmembrane D. Wird zur Erzeugung der Dehnungsmeßstreifen ein bei einer hohen
Temperatur ablaufendes Herstellungsverfahren angewandt, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben K, der Rand R
und die Stege B mit einer dünn mit Metall beschichteten Kunststoffolie bedeckt sind. Die dünne Deckschicht D hat
die Aufgabe zu verhindern, daß der zu erfassende Druck P auf die Innenseite des Kolbens und das Innere des
Druckaiifnehmers einwirkt. Hierzu kann der Druckaufnehmer
auch in einem Gehäuse angeordnet sein.
Ein praktisch erprobter Druckaufnehmer zur Messung von Drücken von ungefähr I bar weist die folgenden
Abmessungen auf:
Dicke der Stege = 0,2 mm.
Länge der Stege = 3 mm,
Breite der Stege = 1 mm,
Dicke der Deckschicht = 50 μπι.
Die Dehnungsmeßstreifen werden hierbei in Dünnfilmtechnik
hergescllt, wobei ein polykristalliner Siiiziumfilm auf die Stege aufgetragen wird. Mit einem derart ausgebildeten
Druckaufnehmer können Drücke von wenigen Millimeter Wassersäule problemlos gemessen werden.
liin derartiger Druckaufnehmer hat außerdem die Vorteile, kompakt aufgebaut und unempfindlich gegen
Ί unipuruturüchwankungen und mechanische Erschütterungen
zu sein. Außerdem bereitet seine Herstellung keine fertigungstechnischen Schwierigkeiten.
40
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
45
Claims (3)
1. Druckaufnehmer für niedrige Drücke mit einer aus einer dünnen, weichen Deckschicht (D) bestehenden
Membrane, die auf einem starren Rand (R) aufliegt, der über zwei als Biegebalken (A1, B2)
wirkende Stege mit einem Kolben (K) mechanisch verbunden ist, auf den der zu messende Druck einseitig
einwirkt, wobei auf den Stegen Dehnungsmeßstreifen Ό zur Erfassung der Verformung der Stege aufgebracht
sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung der Stege parallel zu ihnen geführte Einschnitte
beidseitig der Stege in den Kolben (K) eingearbeitet sind.
2. Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (R), die Stege und Jer
Kolben (K) atü einem Stück schichtförmigen Bleches
herausgearbeitet sind, das aus einer Schicht CuBe und einer weiteren Schicht AgPd besteht.
3. Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (D) aus
einer einseitig dünn mit Metall beschichteten Kunststoffolie beseht.
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803004031 DE3004031C2 (de) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Druckaufnehmer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803004031 DE3004031C2 (de) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Druckaufnehmer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3004031A1 DE3004031A1 (de) | 1981-08-13 |
DE3004031C2 true DE3004031C2 (de) | 1990-03-29 |
Family
ID=6093716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803004031 Expired DE3004031C2 (de) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Druckaufnehmer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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-
1980
- 1980-02-05 DE DE19803004031 patent/DE3004031C2/de not_active Expired
Also Published As
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DE3004031A1 (de) | 1981-08-13 |
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