BR112021013815A2 - Dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta e método de fabricação de um dispositivo de detecção de pressão - Google Patents

Dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta e método de fabricação de um dispositivo de detecção de pressão Download PDF

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Abstract

dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta e método de fabricação de um dispositivo de detecção de pressão. um método para produzir um dispositivo de detecção de pressão (1) para um dispositivo de medição (100) para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta (p) compreende a montagem de um dispositivo sensor (20) para detectar o valor de estado de pressão em um substrato de transporte ( 10), fixando uma estrutura (30) ao substrato de suporte (10), em que a estrutura (30) apresenta uma superfície de fixação (31), uma superfície de contato (32) orientada em sentido oposto à superfície de fixação (31) e uma superfície interna (33) que define uma abertura (34) e se estende entre a superfície de fixação (31) e a superfície de contato (32), em que a estrutura (30) está disposta no substrato de suporte (10) de tal forma que a superfície de fixação (31) fica de frente para o substrato de suporte (10) e a superfície interna (33) envolve o dispositivo sensor (20), e a abertura (34) da estrutura (30) é preenchida com um material de enchimento (40) para formar uma camada de acoplamento de pressão elástica (41). além disso, é descrito um dispositivo de detecção de pressão (1) para um dispositivo de medição (100) para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta (p).

Description

“DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE PRESSÃO PARA UM DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO PARA MEDIR UM VALOR DE ESTADO DE PRESSÃO DE UMA
AMOSTRA DE PLANTA E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE PRESSÃO” Estado da Técnica
[0001] A sobrepressão hidrostática em células vegetais é referida como pressão de turgor e representa um parâmetro para avaliar uma condição, em particular uma condição de irrigação de uma planta. As conclusões podem ser tiradas detectando a pressão de turgor ou um valor de condição de pressão dependente da pressão de turgor, por exemplo, nas folhas da planta, é possível tirar conclusões sobre se o suprimento de água da planta é suficiente ou se a planta precisa ser irrigada.
[0002] Para medir a pressão de turgor ou uma variável que representa a pressão de turgor de uma amostra de planta, por exemplo, uma folha de uma planta, dispositivos de medição estão cada vez mais sendo usados, os quais são baseados em um método de medição não destrutivo ou não invasivo. Para isso, a amostra de planta é tipicamente fixada por meio de um dispositivo de fixação e um sinal de pressão, que representa a pressão de turgor é registrado por meio de um dispositivo sensor.
[0003] Por exemplo, o documento de patente DE 10 2006 043 058 A1 descreve um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma planta com um dispositivo de detecção de pressão, que apresenta um transportador de sensor em forma de placa com um entalhe aberto em um lado e um dispositivo sensor disposto no fundo do entalhe, em que o entalhe é preenchido com uma camada de acoplamento de pressão elástica feita de silicone. Para medir o valor do estado de pressão, a amostra da planta é pressionada contra a posição de acoplamento de pressão do dispositivo de medição por meio de uma peça de fixação, de modo que o dispositivo sensor possa detectar uma pressão. O documento DE 10 2009 032 872 A1 descreve um dispositivo de detecção de pressão semelhante, em que um dispositivo sensor é colado ao fundo de um entalhe de um bloco terminal de sensor e cabeado ao entalhe. O entalhe é então preenchido com um composto de enchimento para formar uma camada de acoplamento de pressão. Outro dispositivo de detecção de pressão deste tipo é conhecido a partir do documento EP 2 244 548 B1.
[0004] O documento EP 2 672 806 B1 descreve um dispositivo de detecção de pressão para medir uma pressão de turgor de uma planta com um elemento detector por sensor e um dispositivo sensor alojado em um entalhe do elemento de detecção por sensor. O dispositivo sensor apresenta uma placa de circuito impresso com um sensor de pressão disposto na mesma, em que o inserto do sensor é fundido em um material polimérico no entalhe. Para fabricar o dispositivo de medição, o dispositivo sensor é inserido no entalhe do soquete do elemento detector por sensor e então encapsulado em camadas com material polimérico. Divulgação da Invenção
[0005] A presente invenção se refere a um método de acordo com a reivindicação 1 e a um dispositivo de detecção de pressão de acordo com a reivindicação 6.
[0006] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um método para produzir um dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta é fornecido. O valor do estado de pressão pode ser formado por uma pressão de turgor da amostra da planta ou uma variável de estado que é dependente da pressão de turgor.
[0007] O método compreende a montagem de um dispositivo sensor para detectar o valor do estado de pressão em um substrato de suporte. O substrato de suporte pode, em particular, ser implementado como uma placa plana, o dispositivo sensor sendo configurado para detectar uma pressão e sendo fixado a uma superfície de fixação do substrato de suporte, por exemplo, sendo soldado ou colado nele.
[0008] Depois que o dispositivo sensor foi montado, uma estrutura é anexada ao substrato de suporte, em que a estrutura tem uma superfície de fixação, uma superfície de contato orientada oposta à superfície de fixação e uma superfície interna que define uma abertura e se estende entre a superfície de fixação e a superfície de contato, em que a estrutura é disposta no substrato de suporte de tal forma que a superfície de fixação fica de frente para o substrato de suporte e a superfície interna envolve o dispositivo sensor. Nesta etapa, a estrutura, que tem uma abertura de passagem que se estende entre uma primeira superfície ou superfície de contato e uma segunda superfície ou superfície de fixação localizada oposta a esta, é colocada na superfície de fixação do substrato de suporte de forma, que o dispositivo sensor está disposto na abertura da estrutura e a superfície de fixação da estrutura fica voltada para o substrato de suporte. Em particular, a superfície de fixação da estrutura pode ser conectada à superfície de fixação do substrato de suporte. A superfície de contato é usada para apoiar e prender a amostra da planta.
[0009] Em uma etapa adicional, a abertura da estrutura é preenchida com um material de enchimento para formar uma camada de acoplamento de pressão elástica. Para este efeito, o material de enchimento é introduzido na abertura da estrutura em um estado viscoelástico ou fluido e preenche-a pelo menos parcialmente, de preferência completamente, de modo que o dispositivo sensor disposto na abertura fica completamente embutido no material de enchimento. O material de enchimento deve ser colocado contra a amostra da planta e é usado para transmitir uma força compressiva da amostra da planta para o dispositivo sensor.
[00010] De acordo com um segundo aspecto da invenção, um dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta é fornecido. O dispositivo de detecção de pressão de acordo com este aspecto da invenção pode, em particular, ser produzido por um método de acordo com o primeiro aspecto da invenção. As características e vantagens do método descrito na presente divulgação, portanto, também se aplicam de uma maneira análoga ao dispositivo de detecção de pressão e vice-versa.
[00011] O dispositivo de detecção de pressão compreende um substrato de suporte, um dispositivo sensor disposto no substrato de suporte para detectar o valor do estado de pressão e uma estrutura fixada ao substrato de suporte, que apresenta uma superfície de fixação voltada para o substrato de suporte, uma superfície de contato orientada oposta à superfície de fixação para contato com a amostra da planta e uma superfície interna que define uma abertura e que se estende entre a superfície de fixação e a superfície de contato, a superfície interna envolvendo o dispositivo sensor. Consequentemente, a estrutura é implementada como um componente que é separado do substrato de suporte e tem uma abertura de passagem dentro da qual o dispositivo sensor está disposto.
[00012] Além disso, o dispositivo de detecção de pressão tem uma camada de acoplamento de pressão elástica que preenche a abertura para contato com a amostra da planta, a fim de transmitir uma força para o dispositivo sensor. A camada de acoplamento de pressão é feita de um material de enchimento elástico, que incorpora completamente o dispositivo sensor disposto na abertura. A camada de acoplamento de pressão preferencialmente forma uma superfície de acoplamento que continua a superfície de contato da estrutura continuamente, em particular de uma maneira plana.
[00013] Uma ideia subjacente à invenção é executar um dispositivo de detecção de pressão para um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão dependente da pressão de turgor de uma amostra de planta com um substrato de suporte ou uma placa de suporte, na qual um dispositivo sensor de pressão é montado e uma estrutura com uma abertura de passagem, separada do substrato de suporte ou da placa de suporte. Como resultado, o dispositivo sensor para detectar o valor do estado de pressão pode ser anexado à superfície de fixação do substrato de suporte antes da estrutura ser anexada. Isso facilita a montagem do dispositivo sensor. Além disso, a abertura da estrutura pode ser reduzida em tamanho ou a superfície interna, que define a abertura e circunda o dispositivo sensor, pode ser disposta a uma distância mínima do dispositivo sensor, sem que isso torne difícil a montagem do dispositivo sensor. Um diâmetro menor ou uma área transversal menor da abertura reduz a força necessária para gerar uma pressão específica, como resultado da qual uma força de aperto com a qual o dispositivo de detecção de pressão é pressionado contra a amostra de planta pode ser reduzida. Isso reduz o risco de danificar a planta e o risco de o dispositivo sensor ser danificado.
[00014] Aperfeiçoamentos e desenvolvimentos vantajosos resultam das reivindicações secundárias e da descrição com referência às figuras do desenho.
[00015] De acordo com uma modalidade do método, é fornecido que a montagem do dispositivo sensor compreende a fixação do dispositivo sensor ao substrato de suporte e o contato do dispositivo sensor. A fixação do dispositivo sensor pode, em particular, incluir colagem, soldagem, grampeamento ou um material semelhante ou fixação por união adesiva ou união positiva do dispositivo sensor à superfície de fixação do substrato de suporte. Para o estabelecimento de contato, as conexões elétricas fornecidas no dispositivo sensor são eletricamente conectadas a conexões elétricas ou terminais fornecidos no substrato de suporte, por exemplo, através de estruturas de fio ou de condutor impresso.
[00016] De acordo com uma outra modalidade do método, o material de enchimento é introduzido na abertura da estrutura em um estado fluido e endurecido na abertura. O endurecimento do material de enchimento pode, em particular, incluir uma reação de reticulação, em que as propriedades elásticas do material de enchimento ou da camada de acoplamento de pressão podem ser vantajosamente ajustadas.
[00017] De acordo com uma outra modalidade do método, o material de enchimento é introduzido na abertura da estrutura a partir de um lado frontal definido pela superfície de contato da estrutura. Desta forma, a abertura é preenchida sucessivamente a partir da superfície de fixação do substrato de suporte, em que um enchimento uniforme é vantajosamente alcançado ao mesmo tempo que reduz o risco de formação de bolhas de ar ou outras inclusões. Opcionalmente, a estrutura pode ter canais de ventilação que se estendem da superfície interna ou definidos por ela, o que reduz ainda mais o risco de inclusões de ar.
[00018] De acordo com uma outra forma de modalidade do método, está previsto que a estrutura seja firmemente ligada, em particular por colagem, ou por união positiva, em particular por uma conexão de grampo, seja fixada ao substrato de suporte. Uma conexão por união adesiva oferece a vantagem particular de que a superfície de fixação da estrutura é vedada de maneira particularmente confiável em relação ao substrato de suporte. Uma conexão em união positiva pode, por exemplo, ser instalada de forma muito rápida e fácil.
[00019] De acordo com uma modalidade do dispositivo de detecção de pressão, é fornecido que a superfície interna na região da superfície de contato da estrutura, em particular na superfície de contato, um primeiro diâmetro ou uma primeira área de seção transversal da abertura e na zona da superfície de fixação da estrutura, em particular na superfície de fixação, é definido um segundo diâmetro ou uma segunda seção transversal da abertura, em que o segundo diâmetro ou a segunda área em seção transversal é maior do que o primeiro diâmetro ou a primeira área em seção transversal da abertura.
A abertura, portanto, se estreita do substrato de suporte ou da superfície de fixação em direção à superfície de contato.
A superfície interna forma assim um recorte em relação a um eixo perpendicular à superfície de contato.
Desta forma, a superfície interna cria um obstáculo que impede a camada de acoplamento de pressão de se mover para fora da abertura.
Isso é particularmente vantajoso quando a superfície de contato é removida da amostra da planta.
Desta forma, camadas de acoplamento de pressão particularmente elásticas ou macias podem ser usadas, que aderem muito bem à amostra da planta.
Desse modo, há um aumento da precisão dos resultados da medição.
Além disso, a deformação da camada de acoplamento de pressão quando ela é liberada da amostra de planta também é reduzida, como resultado o risco de danos ao dispositivo sensor é reduzido.
Além disso, a seção transversal ou diâmetro do alargamento da abertura da superfície de contato para a superfície de fixação ou o substrato de suporte oferece a vantagem de que uma grande superfície de fixação para o dispositivo sensor seja fornecida no substrato de suporte.
Ao mesmo tempo, no entanto, uma superfície de contato da camada de acoplamento de pressão para contato com a amostra da planta pode ser reduzida, de modo que apenas uma pequena força seja necessária para gerar uma pressão de contato predeterminada, além disso, o dispositivo de detecção de pressão também possa ser fixado a folhas menores sem problemas.
[00020] Para realizar diferentes diâmetros ou áreas de seção transversal na superfície de contato e na superfície de fixação, a superfície interna pode ser pelo menos parcialmente chanfrada ou em ângulo em relação a um eixo que se estende transversalmente ou perpendicularmente à superfície de contato. Por exemplo, a superfície interna pode definir uma abertura circular, a superfície interna definindo uma seção transversal pelo menos parcialmente frustocônica da abertura. Uma tal geometria troncocônica oferece a vantagem de poder ser produzida de uma forma particularmente simples e, portanto, econômica por processos de usinagem. Obviamente, a superfície interna também pode definir seções transversais de abertura triangulares, retangulares ou poligonais, a superfície interna definindo uma seção transversal em forma de poliedro geralmente truncada ou pelo menos parcialmente piramidal da abertura.
[00021] De acordo com uma outra modalidade do dispositivo de detecção de pressão, é fornecido que o substrato de suporte seja formado por uma placa de circuito. Isso facilita particularmente o contato ou a fiação do dispositivo sensor.
[00022] De acordo com uma outra modalidade do dispositivo de detecção de pressão, o dispositivo sensor tem um elemento sensor para detectar o valor do estado de pressão e para gerar um sinal de pressão que representa a pressão de turgor ou o valor do estado de pressão na forma de uma estrutura MEMS e uma unidade de leitura na forma de um ASIC para processar o sinal de pressão que pode ser gerado pelo elemento sensor. "MEMS" é uma abreviatura para a expressão em inglês "microelectronic and microelectro-mechanical system". “ASIC” é uma abreviatura para a expressão em inglês “application-specific integrated circuit”. O ASIC permite que o sinal de pressão fornecido pelo elemento sensor seja digitalizado diretamente no dispositivo sensor. Em particular, a estrutura MEMS pode ser vantajosamente contatada ou conectada por meio do ASIC. A montagem do dispositivo sensor é, portanto, ainda mais simplificada. Ao usar uma placa de circuito impresso como substrato de suporte, há também a vantagem de que os processos de soldagem convencionais podem ser usados para a fiação e fixação do dispositivo sensor implementado com uma estrutura MEMS e um ASIC, o que facilita a montagem simples e barata.
[00023] De acordo com uma outra modalidade do dispositivo de detecção de pressão, é previsto que a estrutura tenha um material magnético ou seja magnetizável. Por exemplo, a estrutura pode ser composta por uma peça de base, que fornece ou forma a superfície de contato, a superfície de fixação e a superfície interna da estrutura definindo a abertura e uma parte magnética feita de um material magnetizável ou magnético, em que a parte magnética é recebida em uma estrutura de recepção, por exemplo, uma ranhura de recepção da peça de base. A peça de base pode, por exemplo, ser feita de um material plástico. Alternativamente, a estrutura também pode ser formada inteiramente de um material magnético ou magnetizável.
[00024] De acordo com uma outra modalidade do dispositivo de detecção de pressão, é previsto que a estrutura seja formada de um material plástico. Materiais termoplásticos, materiais termofixos ou materiais elastoméricos são particularmente adequados na presente invenção.
[00025] Em geral, a estrutura pode, por exemplo, ter uma circunferência externa retangular, circular, poligonal ou semelhante. A circunferência externa da estrutura é realizada na presente invenção por uma superfície circunferencial externa que é oposta à superfície interna e que se estende entre a superfície de fixação e a superfície de contato da estrutura. A superfície circunferencial externa pode se estender, por exemplo, paralela à superfície interna, de modo que um para a superfície interna com respeito às informações direcionais e eixos, em particular com relação às informações direcionais e eixos que se relacionam ao curso de estruturas físicas, é entendido aqui por um curso de um eixo, uma direção ou uma estrutura "ao longo" de outro eixo, direção ou estrutura, que estas, em particular as tangentes que resultam em um ponto respectivo das estruturas, passem respectivamente com um ângulo inferior a 45 graus, de preferência inferior a 30 graus e com particular preferência paralelas entre si.
[00026] No que diz respeito às informações direcionais e eixos, em particular com relação a informações direcionais e eixos que se relacionam com o curso de estruturas físicas, é entendido aqui por um curso de um eixo, uma direção ou uma estrutura "transversalmente" a outro eixo, direção ou estrutura que estas, em particular as tangentes que dão origem a um ponto respectivo das estruturas, passam respectivamente segundo um ângulo maior ou igual a 45 graus, de preferência maior ou igual a 60 graus e com particular preferência perpendicular umas às outras.
[00027] Uma "amostra de planta" é entendida neste caso como significando um componente de uma planta intacta, em particular um órgão da planta ou tecido da planta, por exemplo, uma folha ou um caule da planta. O componente da planta também pode ser separado do resto da planta.
[00028] A presente invenção é explicada em mais detalhes abaixo com referência às modalidades exemplificativas especificadas nas figuras esquemáticas dos desenhos, em que: a figura 1 é uma vista esquemática em corte de um dispositivo de medição para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta, que tem um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma ilustração esquemática em corte de um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma ilustração esquemática em corte de um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma outra modalidade exemplificativa da invenção; a figura 4 mostra uma vista em perspectiva de uma ilustração esquemática em corte de um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma outra modalidade da invenção; a figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma ilustração esquemática em corte de um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma outra modalidade exemplificativa da invenção; a figura 6 mostra uma vista plana de uma superfície de contato de uma estrutura de um dispositivo de detecção de pressão, de acordo com uma outra modalidade exemplificativa da invenção; a figura 7 mostra uma primeira etapa de um método para produzir um dispositivo de detecção de pressão de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 8 mostra uma etapa adicional do método de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 9 mostra uma etapa adicional do método de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção; e a figura 10 mostra uma etapa adicional do método de acordo com uma modalidade da invenção.
[00029] A figura 1 mostra esquematicamente uma vista em corte de um dispositivo de medição 100 para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta P. O valor de estado de pressão medido é dependente da chamada pressão de turgor da amostra de planta P. A sobrepressão hidrostática em células de planta é referida como pressão de turgor e representa um parâmetro que representa a posição de irrigação da planta. Normalmente, uma alta pressão de turgor representa um alto teor de água e, portanto, uma posição de irrigação adequada da planta, enquanto uma baixa pressão de turgor indica um baixo teor de água na planta. O dispositivo de medição 100 mostrado a título de exemplo na figura 1 tem um dispositivo de detecção de pressão 1 e um dispositivo de fixação 2. Um ímã 3 também pode ser fornecido opcionalmente.
[00030] Como mostrado esquematicamente na figura 1, o dispositivo de detecção de pressão 1, que será explicado em detalhes abaixo, compreende um substrato de suporte 10, um dispositivo sensor 20, uma estrutura 30 e uma camada de acoplamento de pressão ou camada de acoplamento de pressão
41.
[00031] O dispositivo de fixação 2 é implementado como um componente em forma de placa que tem uma superfície de contato de fixação 2a. O dispositivo de fixação 2 pode, em particular, ser parcialmente ou totalmente formado de um material magnético ou magnetizável e serve como um contra- rolamento para prender uma amostra de planta P, como é mostrado a título de exemplo na figura 1.
[00032] Para medir o valor do estado de pressão, uma amostra de planta P, por exemplo, uma folha de uma planta, é presa ou retida entre a superfície de contato de fixação 2a do dispositivo de fixação 2 e uma superfície de contato 32 da estrutura 30 do dispositivo de detecção de pressão 1, como mostrado esquematicamente na figura 1. Neste caso, uma força de fixação predeterminada F é exercida na amostra de planta, a qual é aplicada, por exemplo, por uma força magnética que atua no dispositivo de fixação 2 pelo ímã opcional 3. O meio de acoplamento de pressão ou camada de acoplamento de pressão 41, que é elasticamente deformável, desse modo entra em contato com a amostra de planta P com uma superfície de contato 41a e pode, assim, transmitir uma força de pressão para o dispositivo sensor 20. O dispositivo sensor 20 detecta, assim, um valor do estado de pressão ou a variável que representa a pressão de turgor.
[00033] As figuras 2 a 5 mostram vários dispositivos de detecção de pressão 1 que, como descrito acima, podem ser usados para detectar o valor do estado de pressão. Como mostrado a título de exemplo na figura 2, o dispositivo de detecção de pressão 1 tem um substrato de suporte 10, um dispositivo sensor 20, uma estrutura 30 e uma camada de acoplamento de pressão ou camada de acoplamento de pressão
41.
[00034] Como pode ser visto na vista em corte em perspectiva da figura 2, o substrato de suporte 10 pode ser implementado como um disco com uma circunferência externa circular. Naturalmente, outras geometrias circunferenciais também são concebíveis.
[00035] Em geral, o substrato de suporte 10 é implementado como um componente plano em forma de placa que fornece uma superfície de fixação 10a. O substrato de suporte 10 serve como um suporte ou suporte para os outros componentes do dispositivo de detecção de pressão. Opcionalmente, o substrato de suporte 10 pode ser implementado como uma placa de circuito impresso na qual pontos de contato elétrico ou estruturas de contato, tais como condutores impressos (não mostrados) ou semelhantes são formados.
[00036] O dispositivo sensor 20 é mostrado na figura 2 apenas esquematicamente como um bloco. O dispositivo sensor 20 é geralmente implementado como um sensor de força/sensor de pressão que é configurado para detectar uma variável que representa uma pressão. Como mostrado esquematicamente na figura 5, o dispositivo sensor 20 pode ter um elemento sensor 21 para detectar o valor do estado de pressão e para gerar um sinal de pressão que representa o valor do estado de pressão ou a pressão de turgor, que é implementado como uma estrutura MEMS. A estrutura MEMS pode, por exemplo, ter um chip de suporte com uma membrana deformável ligada a ele, em que são fixados resistores elétricos à membrana, que são conectados a uma ponte de Wheatston. A deformação da membrana como resultado de uma mudança na pressão resulta em uma mudança de tensão elétrica proporcional à deformação, que é representada como uma variável representativa de um sinal de pressão. Como também é mostrado na figura 5, uma unidade de leitura 22 na forma de um ASIC para processar o sinal de pressão que pode ser gerado pelo elemento sensor pode, opcionalmente, ser fornecida além do elemento sensor 21. Como também é mostrado na figura 5, a unidade de leitura 22 e o elemento sensor 21 podem ser dispostos e contatados em uma placa de circuito sensor comum 24. Alternativamente, sensores de pressão de um projeto diferente também podem ser usados, o sinal de pressão do qual é posteriormente processado ou avaliado em uma unidade de leitura externa.
[00037] Como mostrado esquematicamente na figura 2, o dispositivo sensor 20 está disposto no substrato de suporte 10, em particular preso à superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10. Por exemplo, o dispositivo sensor 20 pode ser colado ou soldado à superfície de fixação 10a. Como também é mostrado esquematicamente na figura 2, o dispositivo sensor 20 é contatado eletricamente por meio de uma fiação 23, por exemplo, com estruturas de conexão (não mostradas) fornecidas no substrato de suporte 10. Como é mostrado a título de exemplo na figura 5, a placa de circuito do sensor 24 pode ser contatada e fixada simultaneamente por meio de conexões soldadas 26.
[00038] Como também é mostrado na figura 2, a estrutura 30 pode ser implementada como um componente circular. Em contrapartida, a figura 6 mostra esquematicamente uma vista superior de uma estrutura 30 que é implementada com uma circunferência externa retangular e uma abertura retangular
34. Em geral, a estrutura 30 apresenta uma superfície de fixação 31, uma superfície de contato 32 orientada oposta à superfície de fixação 31, uma superfície interna 33 que define uma abertura 34 e se estende entre a superfície de fixação 31 e a superfície de contato 32 e uma superfície periférica externa 35 orientada oposta à superfície interna 33 e se estende entre a superfície de fixação 31 e a superfície de contato 32.
[00039] A superfície de fixação 31 e a superfície de contato 32 podem, em particular, ser planas e, de preferência, se estender paralelas uma à outra, como é mostrado esquematicamente na figura. A superfície de contato 32 serve para se apoiar contra a amostra de planta P, como foi explicado com referência à figura 1. A superfície de fixação 31 da estrutura 30 é usada para conectar ou prender a estrutura 30 à superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10. A superfície circunferencial externa 35 conecta a superfície de fixação 31 com a superfície de contato 32 e, assim, define a geometria circunferencial da estrutura 30. Como mostrado nas figuras 2 a 5, a superfície circunferencial externa 35 pode definir uma circunferência externa circular da estrutura 30, por exemplo. Na figura 6, uma circunferência externa retangular da estrutura 30 definida pela superfície circunferencial externa 35 é mostrada como um exemplo. Naturalmente, outras geometrias circunferenciais da estrutura 30 também são concebíveis, por exemplo, uma circunferência externa oval, triangular, trapezoidal ou outra poligonal. Nas figuras 2 a 6, é mostrado a título de exemplo que a superfície interna 33 e a superfície circunferencial externa 35 se estendem paralelamente uma à outra. Obviamente, também é concebível que a superfície interna 33 e a superfície circunferencial externa 35 definam diferentes geometrias da abertura 34 e da circunferência externa.
[00040] Como também mostrado na figura 2, a superfície interna 33 conecta a superfície de fixação 31 com a superfície de contato 32 e, assim, forma uma abertura de passagem 34 da estrutura 30 que se estende entre a superfície de fixação 31 e a superfície de contato 32. A superfície interna 33 define ainda a forma da seção transversal da abertura 34. Por exemplo, a abertura 34 pode ter uma seção transversal circular, por exemplo, uma seção transversal cilíndrica como mostrado esquematicamente na figura 2. Naturalmente, outras formas de seção transversal também são concebíveis, tais como uma seção transversal retangular, como mostrado a título de exemplo na figura 6. Outras formas de seção transversal poligonais também são concebíveis.
[00041] A figura 2 mostra um exemplo de uma estrutura 30 cuja superfície interna 33 define uma seção transversal constante ou diâmetro d da abertura 34. Como é mostrado a título de exemplo nas figuras 3 a 5, também pode ser previsto que um diâmetro definido pela superfície interna 33 ou uma área em corte transversal da abertura 34 definida pela superfície interna 33 aumente a partir do contato superfície 32 à superfície de fixação 31.
[00042] A figura 3 mostra um exemplo em que a superfície interna 33 define uma seção transversal frustocônica da abertura, um primeiro diâmetro d1 ou uma primeira área de seção transversal da abertura 34 na superfície de contato 32 é menor do que um segundo diâmetro d2 ou um segunda área em seção transversal da abertura 34 na superfície de fixação
31.
[00043] Nas figuras 4 e 5, uma seção transversal parcialmente frustocônica da abertura 34 é mostrada a título de exemplo. Em particular, a superfície interna 33 na área da superfície de contato 32 define uma área de seção transversal cilíndrica 36 da abertura 34 com um primeiro diâmetro d1 e uma área frustocônica 37 se estendendo entre esta área cilíndrica 36 e a superfície de fixação 31, em que a abertura 34 na superfície de fixação 32 tem um segundo diâmetro d2 que é maior do que o primeiro diâmetro d1.
[00044] Além dos traçados de seção transversal mostrados a título de exemplo nas figuras 3 a 5, outros traçados também são concebíveis, por exemplo, um traçado na forma de uma pirâmide truncada ou, pelo menos em seções, um traçado na forma de uma pirâmide. Em geral, a superfície interna 33 da estrutura 30 define um primeiro diâmetro d1 ou uma primeira área de seção transversal da abertura 34 na área da superfície de contato 32 da estrutura 30 e um segundo diâmetro d2 ou um segunda área em seção transversal da abertura 34 na área da superfície de fixação 31 da estrutura 30, em que o segundo diâmetro d2 ou a segunda área em seção transversal é maior do que o primeiro diâmetro d1 ou a primeira área em seção transversal da abertura 34.
[00045] A estrutura 30 pode ter um material magnético ou magnetizável ou ser formada a partir de tal material. Neste caso, o ímã 3 pode ser vantajosamente dispensado se o dispositivo de fixação 2 do dispositivo de medição 100 for implementado como um ímã. A estrutura 30 também pode ser formada de um material plástico, por exemplo, um material termoplástico, um material termoendurecível ou um elastômero. Também é concebível aqui que áreas de material magnético ou magnetizável sejam introduzidas no material plástico.
[00046] A estrutura 30 é fixada ao substrato de suporte 10 de modo que a superfície de fixação 31 fique voltada para a superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10 e o dispositivo sensor 20 esteja disposto na abertura 34 da estrutura 30. A superfície interna 33 envolve, assim, o dispositivo sensor 20, como mostrado nas figuras 2 a 5 é mostrado esquematicamente. A estrutura 30 pode, por exemplo, ser colada ao substrato de suporte 10 ou fixada a ele em união positiva, por exemplo, por meio de uma conexão de grampo.
[00047] A camada de acoplamento de pressão 41 está disposta na abertura 34 da estrutura 30. Em particular, a abertura 34 pode ser completamente preenchida pela camada de acoplamento de pressão 41, como mostrado nas figuras 2 a 5 é mostrado a título de exemplo. Como podemos observar nas figuras 2 a 5, pode ser previsto, que uma superfície de contato 41a formada pela camada de acoplamento de pressão 41, que está voltada para longe do substrato de suporte 10 e é fornecida para contato com a amostra de planta P, se estende de uma maneira plana para a superfície de contato 31 da estrutura 30. A camada de acoplamento de pressão 41 é formada de um material de enchimento elasticamente deformável 40, por exemplo, um material de silicone ou um material de polímero, e é usada para transmitir uma força ao dispositivo sensor 20, como foi explicado acima em conexão com a figura 1.
[00048] Como nas figuras 3 a 5 pode ser visto, devido ao diâmetro ou área de seção transversal da abertura 34 na superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10, que aumenta da superfície de contato 32 da estrutura 30 para a superfície de fixação 31, espaço suficiente pode ser fornecido para o dispositivo sensor, enquanto a abertura 34 na superfície de contato 31 tem um pequeno diâmetro d1. A fim de gerar uma certa pressão na superfície de contato 41a da camada de acoplamento de pressão 41, cujo tamanho é determinado pelo primeiro diâmetro d1 da abertura 34, apenas uma pequena força é vantajosamente necessária. Além disso, a camada de acoplamento de pressão 41 é mantida de uma maneira de ajuste de forma na abertura 41 porque o diâmetro da abertura 41 diminui na direção da superfície de contato
31.
[00049] As figuras 7 a 10 mostram esquematicamente e a título de exemplo um método para produzir um dispositivo de detecção de pressão 1 para um dispositivo de medição 100 para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta P. O método é particularmente adequado para produzir o dispositivo de detecção de pressão 1 descrito acima e é explicado abaixo com referência ao dispositivo de detecção de pressão 1 descrito acima. As características e vantagens descritas em conexão com o dispositivo de detecção de pressão 1, portanto, também se aplicam de maneira análoga ao método e vice-versa.
[00050] Como mostrado na figura 7, o dispositivo sensor 20 é primeiro montado no substrato de suporte 10. Por exemplo, o dispositivo sensor 20 pode ser colado, soldado ou de outra forma fixado à superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10. A montagem do dispositivo sensor 20 já pode incluir um contato do dispositivo sensor 20, por exemplo, se for construído como mostrado na figura 5 e for soldado ao substrato de suporte 10. Alternativamente, o contato ocorre após a fixação, como é mostrado a título de exemplo na figura 8, o dispositivo sensor 20 sendo eletricamente contatado, por exemplo, através de uma fiação 23, por exemplo, com estruturas de conexão (não mostradas) fornecidas no substrato de suporte 10.
[00051] Após o dispositivo sensor 20 ter sido montado, a estrutura 30 é fixada ao substrato de suporte 10, como é mostrado a título de exemplo na figura 9. Neste caso, a estrutura 30 com a superfície de fixação 31 é colocada na superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10 e posicionada na superfície de fixação 10a do substrato de suporte 10 de tal forma que a superfície interna 33 envolve o dispositivo sensor 20. A estrutura 30 e o dispositivo sensor são assim montados no substrato de suporte 10 separadamente um do outro. Em particular, o dispositivo sensor 20 é primeiro conectado e contatado eletricamente e, em seguida, a estrutura 30 é colocada. Desse modo, a abertura 34 da estrutura 30 pode acabar sendo relativamente pequena, uma vez que nenhum espaço de montagem deve ser fornecido para a inserção de dispositivos de fixação que prendem o dispositivo sensor 20. Isso facilita a automação do processo. Ao mesmo tempo, uma configuração mais compacta do dispositivo de detecção de pressão 1 pode ser realizada.
[00052] Em geral, a estrutura 30 pode ser fixada ao substrato de suporte 10 em união adesiva, por exemplo, por colagem, ou em união positiva, por exemplo, por meio de uma conexão de grampo.
[00053] A abertura 34 da estrutura 30 é então preenchida com o material de enchimento 40 para formar a camada de acoplamento de pressão elástica 41. Esta etapa é mostrada esquematicamente na figura 10. O material de enchimento 40 é introduzido na abertura 34 da estrutura 30 em um estado escoável. Após a inserção, o material de enchimento 41 é endurecido na abertura 34, por exemplo, por uma reação de reticulação química. Para este efeito, pode ser previsto, por exemplo, que o material de enchimento 41 seja levado a uma determinada temperatura após ter sido introduzido na abertura 34 ou seja irradiado com luz ultravioleta para desencadear e/ou terminar a reação química.
[00054] O material de enchimento 40 pode, em particular, ser preenchido diretamente na abertura 34, isto é, de um lado frontal definido pela superfície de contato 32 da estrutura 30. A fim de evitar inclusões de ar, a estrutura 30 pode ter estruturas de ventilação opcionais, por exemplo na forma de um canal de ventilação 39 que se estende da superfície interna 33 para a superfície periférica externa 35, como mostrado nas figuras 9 e 10 e/ou na forma de uma ranhura de ventilação 38, como mostrado esquematicamente na figura 6, que é formada na superfície interna 33 e se estende até a superfície de contato 31 da estrutura 30.
[00055] Embora a presente invenção tenha sido totalmente descrita acima com base em modalidades exemplares preferidas, ela não se restringe a elas, mas pode ser modificada em múltiplas maneiras.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES EMENDADAS
1. Método para produzir um dispositivo de detecção de pressão (1) para um dispositivo de medição (100) para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta (P), caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: montagem de um dispositivo sensor (20) para detectar o valor do estado de pressão em uma superfície de montagem (10a) de um substrato de suporte (10); fixação de uma estrutura (30) à superfície de montagem (10a) do substrato de suporte (10), em que a estrutura (30) apresenta uma superfície de fixação (31), uma superfície de contato (32) orientada oposta à superfície de fixação (31) e uma superfície interna (33) que define uma abertura (34) e se estende entre a superfície de fixação (31) e a superfície de contato (32), em que a estrutura (30) está disposta no substrato de suporte (10) de tal forma que a superfície de fixação (31) fica voltada para o substrato de suporte (10) e a superfície interna (33) envolve o dispositivo sensor (20); e enchimento da abertura (34) da estrutura (30) com um material de enchimento (40) para formar uma camada de acoplamento de pressão elástica (41).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem do dispositivo sensor (20) compreende um estabelecimento de contato elétrico do dispositivo sensor (20) com estruturas de conexão fornecidas no substrato de suporte (10).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento (40) é introduzido na abertura (34) da estrutura (30) em um estado escoável e é endurecido na abertura (34).
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material de enchimento (40) é introduzido por um lado dianteiro definido pela superfície de contato (32) da estrutura (30), na abertura (34) da estrutura (30).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura (30) é fixada à superfície de montagem (10a) do substrato de suporte (10) em união adesiva, em particular por colagem, ou em união positiva, em particular por uma conexão de grampo.
6. Dispositivo de detecção de pressão (1) para um dispositivo de medição (100) para medir um valor de estado de pressão de uma amostra de planta (P), caracterizado pelo fato de que compreende: um substrato de suporte (10) com uma superfície de montagem (10a); um dispositivo sensor (20) disposto na superfície de montagem (10a) do substrato de suporte (10) para detectar o valor de estado de pressão; uma estrutura (30) fixada na superfície de montagem (10a) do substrato de suporte (10), que apresenta uma superfície de fixação (31) voltada ao substrato de suporte (10), uma superfície de contato (32) orientada em sentido oposto à superfície de fixação (31) para o contato com a amostra de planta (P) e superfície interna (33) que define uma abertura (34) e que se estende entre a superfície de fixação (31) e a superfície de contato (32), em que a superfície interna (33) circunda o dispositivo sensor (20); e uma camada de acoplamento de pressão (41) elástica que preenche a abertura (34) para o contato com a amostra de planta (P) para transferir uma força ao dispositivo sensor (20).
7. Dispositivo de detecção de pressão (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície interna (33) na área da superfície de contato (32) da estrutura (30) tem uma primeira área de seção transversal da abertura (34) e na área da superfície de fixação (31) da estrutura (30) define uma segunda área de seção transversal da abertura (34), em que a segunda área de seção transversal é maior do que a primeira área de seção transversal da abertura (34).
8. Dispositivo de detecção de pressão (1), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o substrato de suporte (10) é formado por uma placa de circuito impresso.
9. Dispositivo de detecção de pressão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo sensor (20) tem um elemento sensor (21) para detectar o valor do estado de pressão e para gerar um sinal de pressão que representa o valor do estado de pressão na forma de uma estrutura MEMS e uma unidade de leitura (22) na forma de um ASIC para processar o sinal de pressão que pode ser gerado pelo elemento sensor.
10. Dispositivo de detecção de pressão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a estrutura (30) apresenta um material magnético ou magnetizável.
11. Dispositivo de detecção de pressão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que a estrutura (30) é formada por um material plástico, em particular por um material termoplástico, um material termoendurecível ou um material elastomérico.
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