DE4011901A1 - Kapazitiver drucksensor - Google Patents
Kapazitiver drucksensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Drucksensor mit
zwei in einem definierten Abstand zueinander angeordneten
Scheiben, die je mit mindestens einer Elektrode eines
Kondensators versehen sind, wobei mindestens eine der
Scheiben durch den zu messenden Druck verformbar ist.
Derartige bekannte Drucksensoren haben sich unter anderem in
Kraftfahrzeugen bewährt. Häufig ist jedoch im Zusammenhang
mit der Druckmessung auch eine Temperaturmessung
erforderlich. Dazu werden weitere Sensoren benötigt, die wie
die Drucksensoren ein Gehäuse, Mittel zur Befestigung und
elektrische Leitungen aufweisen. Dieses bedeutet in
Kraftfahrzeugen einen erheblichen Aufwand, insbesondere wenn
an mehreren Stellen Druck und Temperatur zu messen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei der Messung
des Drucks und der Temperatur, insbesondere in einem
Kraftfahrzeug, Aufwand zu ersparen.
Der erfindungsgemäße kapazitive Drucksensor ist dadurch
gekennzeichnet, daß auf mindestens einer der Scheiben eine
Widerstandsbahn aus einem Werkstoff mit temperaturabhängigem
Widerstand angeordnet ist.
Außer der Verminderung des Aufwandes ergibt sich durch den
erfindungsgemäßen Drucksensor der Vorteil, daß die
Temperatur an der gleichen Stelle wie der Druck gemessen
wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Widerstandsbahn ringförmig um eine kreisscheibenförmige
Elektrode des Kondensators angeordnet ist und daß eine
andere kreisscheibenförmige Elektrode des Kondensators der
einen kreisscheibenförmigen Elektrode und der
Widerstandsbahn gegenübersteht. Es ist zwar durch das
europäische Patent 00 18 283 bereits ein Drucksensor
bekanntgeworden, bei welchem zusätzlich zu der einen
Elektrode eine ringförmige Elektrode vorgesehen ist. Diese
wird jedoch als reine Kondensatorelektrode verwendet und ist
zu einer Temperaturmessung nicht geeignet, sondern lediglich
zu einer Kompensation des Temperatureinflusses bei der
Druckmessung.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß eine der
Scheiben verformbar ist und daß die Widerstandsbahn auf der
verformbaren Scheibe aufgebracht ist. Hierdurch ist
gewährleistet, daß die weitere Elektrode bzw. der
temperaturabhängige Widerstand möglichst unverzüglich die
Temperatur des Mediums, dessen Druck auch gemessen werden
soll, einnimmt.
Schließlich besteht eine Weiterbildung darin, daß in der
nicht verformbaren Scheibe Durchführungen für Zuleitungen zu
den Elektroden des Kondensators und zu der Widerstandsbahn
vorgesehen sind. Hierdurch ist gewährleistet, daß sämtliche
Leitungen in einfacher Weise an der von der Meßstelle
abgewandten Seite des Drucksensors herausgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Drucksensor ist die zusätzliche
Anordnung einer ringförmigen Elektrode entsprechend dem
eingangs genannten Stand der Technik nicht ausgeschlossen.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei
davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer
Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 die beiden Scheiben des ersten Ausführungsbeispiels
in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 die beiden Scheiben des zweiten Ausführungsbeispiels
in perspektivischer Darstellung und
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele bestehen im
wesentlichen aus je einer stärkeren Scheibe 1 und einer
dünneren Scheibe 3, die unter der Kraft des mit einem Pfeil
angedeuteten Drucks P in Richtung auf die erste Scheibe
verbogen wird. Letztere wird daher häufig auch Membran
genannt. Die Scheiben 1, 3 bestehen aus einem nichtleitenden
Material und werden mit einem Ring 2 auf Abstand gehalten,
der meistens aus Glas besteht.
Die Innenseite der Membran 3 ist mit einer Elektrode 5
versehen. Mit zunehmendem Druck P wird der Abstand zwischen
den Elektroden 5, 7 geringer, so daß die Kapazität größer
wird. Über im einzelnen nicht dargestellte Leitungen sind
die Elektroden 5, 7 mit einer Schaltung zur Auswertung der
Kapazität verbindbar, an deren Ausgang ein den Druck P
kennzeichnendes elektrisches Signal ansteht.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist um die Elektrode 7 auf der Scheibe 1
eine Widerstandsbahn 6 mit zwei Anschlüssen 9 angeordnet.
Der Widerstand der Widerstandsbahn 6 ist temperaturabhängig,
beispielsweise mit negativem oder positivem
Temperaturkoeffizienten. In einer weiteren an sich bekannten
Schaltung kann der Widerstand dieser Widerstandsbahn
gemessen und in ein die Temperatur kennzeichnendes Signal
umgewandelt werden.
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten
in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel die kleinere
Elektrode 5 auf der Membran 3 angeordnet, während die
Elektrode 7 auf der dickeren Scheibe 1 aufgetragen ist. Der
temperaturabhängige Widerstand 6 befindet sich auf der
Membran und nimmt daher weitgehend verzögerungsfrei die
Temperatur des Mediums an, dessen Druck gemessen wird und
welches mit der Membran 3 in unmittelbarer Berührung steht.
Die Scheibe 1 ist mit Bohrungen 11, 12, 13 versehen, durch
welche Anschlußleitungen zu den Anschlüssen 8, 9, 10 geführt
werden können.
Die Scheiben können beispielsweise aus Keramik oder Glas
hergestellt werden. Werkstoffe und Verfahren für die
Elektroden des Kondensators und für die Widerstandsbahn sind
an sich bekannt und brauchen im einzelnen nicht näher
erläutert zu werden. Für die Widerstandsbahn eignen sich
NTC-, PTC- und Platin-Pasten. Dabei können jeweils zwei
Pastentypen verwendet werden, nämlich herkömmliche
Dickschichtpasten oder Resinat-Pasten. Dadurch lassen sich
unterschiedliche Schichtdicken realisieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist auf der dickeren
Scheibe 1 außer der Elektrode 7 und der Widerstandsbahn 6
eine zusätzliche Elektrode vorgesehen, die in an sich
bekannter Weise zur Kompensation des Temperatureinflusses
bei der Druckmessung verwendet werden kann. Die ringförmige
Elektrode 14 weist einen Anschluß 15 auf mit einer
Kontaktierungsbohrung 16.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann im Rahmen des Fachmännischen
abgewandelt und verbessert werden. So können beispielsweise
die Widerstandsbahn 6 und die zusätzliche Elektrode 14
miteinander vertauscht werden. Sie können auch im Bereich
der Glasfügestelle liegen und somit vom Ring 2 (Fig. 1)
verdeckt werden. Die in Fig. 5 dargestellten Elektroden und
die Widerstandsbahn können auch auf der dünneren Scheibe 3
angeordnet sein. Um die Länge der Widerstandsbahn zu
vergrößern, kann diese mäanderförmig ausgelegt sein.
Claims (5)
1. Kapazitiver Drucksensor mit zwei in einem definierten
Abstand zueinander angeordneten Scheiben, die je mit
mindestens einer Elektrode eines Kondensators versehen sind,
wobei mindestens eine der Scheiben durch den zu messenden
Druck verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf
mindestens einer der Scheiben (1, 3) eine Widerstandsbahn
(6) aus einem Werkstoff mit temperaturabhängigem Widerstand
angeordnet ist.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsbahn (6) ringförmig um eine
kreisscheibenförmige Elektrode (7) des Kondensators
angeordnet ist und daß eine andere kreisscheibenförmige
Elektrode (5) des Kondensators der einen
kreisscheibenförmigen Elektrode (7) und der Widerstandsbahn
(6) gegenübersteht.
3. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Scheiben (3) verformbar ist und daß die
Widerstandsbahn (6) auf der verformbaren Scheibe (3)
aufgebracht ist.
4. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in der nicht verformbaren Scheibe (1) Durchführungen
(11, 12, 13) für Zuleitungen zu den Elektroden (5, 7) des
Kondensators und zu der Widerstandsbahn (6) vorgesehen sind.
5. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsbahn (6) mit einer Auswerteschaltung für
den Widerstandswert verbindbar ist.
Priority Applications (1)
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DE4011901A1 true DE4011901A1 (de) | 1991-10-17 |
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ID=6404317
Family Applications (1)
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