CN102803915B - 传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量流体的测量变量的测量装置，特别是传感器，诸如压力传感器（1）或行程传感器。测量装置具有壳体（2），设置在壳体（2）中和/或壳体（2）上的隔板（8）以及设计为弹簧片方式的用于恢复隔板（8）的弹性构件（9）。信号发送器（10）操作地连接至隔板（8）和/或连接至弹性构件（9），而信号接收器（11）与信号发送器（10）相互作用。用于加固的结构（13,14）设置在弹性构件（9）的边缘区域和/或中心处。

Description

传感器
技术领域
本发明涉及一种如在权利要求1的前序中所请求保护的测量装置。
技术背景
所述测量装置可为传感器，诸如压力传感器、行程传感器或类似的传感器。这种类型的测量装置主要用作测量流体的测量变量，例如用于测量洗衣机、洗碗机、湿和/或干真空设备或者家用电器的其他水承载部件中的水水平。这些测量装置特别地为用于低压的例如具体地小于3500Pa（帕斯卡）的压力传感器。
具有壳体并且具有安装在壳体中和/或壳体上的隔板的这些测量装置是公知的。用于恢复隔板的弹性构件位于壳体中。信号发送器被有效地连接至隔板和/或连接至弹性构件。信号接收器与信号发送器相互作用从而产生测量信号。当流体的压力和/或温度发生改变，在这些传感器中观察到有特定的滞后，并且这反过来引发测量信号的误差。
发明内容
本发明基于如下目的，即，设计测量装置，使得相对于温度和/或压力的这些改变，测量信号的质量得到改善。具体地，目的是提供一种弹簧/隔板系统作为在低压范围内的小型机械压力传感器的测量装置，所述弹簧/隔板系统要求很小的安装空间并且相对于压力和/或温度呈现非常低的滞后。
在普通类型的测量装置中，该目的通过权利要求1的表征特征来实现。
根据本发明的测量装置，弹性构件具有用于提供加固的结构。换言之，出于加强所述弹性构件的目的，结构在特定区域被引入到弹性构件的几何形状中。这为主要适于低压的压力传感器创建了节约空间且低滞后的弹簧/隔板系统。本发明的进一步的改进为从属权利要求的主题。
为了减少测量装置的安装空间，对弹性构件采取了规定，将其设计为盘状弹簧片的形式。弹簧片便利地具有环形的形状，该形状基本上与隔板的形状相对应。通过弹簧片能够在弹性构件中得到特别高的恢复力，该弹簧片具有以螺旋方式从其中间到边缘区域的弹簧构件。这确保了具有高弹簧力的紧凑设计。
为了简明起见，可对提供加固的结构采取规定，将其布置在弹性构件的边缘区域和/或中心。换言之，在弹簧片的情况下，用于提供加固的结构然后被引入到边缘区域和/或中心中。用于提供加固的结构可以简单的形式被设计为珠。再次为了简明起见，珠具有近似U形的横截面。在成本有效的方式中，弹性构件可制作为冲压金属件，其可以将结构压入弹性构件中。
在简单和成本效益的改进中，信号发送器由磁体组成。信号接收器由位置传感器组成，位置传感器检测由磁体产生的磁场。位置传感器可为霍尔传感器。对信号发送器采取规定，将其安装在弹性构件上，具体地特别是在所述弹性构件的中心，在结构中。在这种情况下，结构同时被作为用于信号发送器的容托。为了防止在磁体和弹簧之间的移位，信号发送器被便利地粘结地结合至弹性构件。
为了最大程度地保护测量装置的敏感部件免受有害影响，隔板和弹性构件，还有信号发送器和信号接收器可被布置在壳体的内部。壳体于是具有连接管口，其用于向隔板提供待被测量的流体。
本发明达到的益处是，具体地，由于加固，弹簧/隔板系统具有低压力滞后。因为在由例如硅树脂组成的隔板和弹簧的金属之间的温度依赖的摩擦，常见的非加固的弹簧在边缘区域滑动（bowl）。相比而言，根据本发明的弹簧/隔板系统具有低的温度滞后。此外，弹簧在边缘区域机械地刚硬，从而在传感器的生产中从制造的角度而言易于操纵。此外，被加固的边缘区域在弹簧的边缘区域抵消了变形，例如，如果传感器下落，作为其结果，在这种情况下否则发生的传感器的性能劣化被抵消。最后，根据本发明的弹簧/隔板系统的总高度也相当低，作为其结果，传感器特别适合于狭窄的安装区域。
附图说明
本发明的例示性的实施例，连同多种发展和改进，将在以下更详细地描述，并且在附图中示出，其中：
图1示出了压力传感器的透视图，
图2示出了压力传感器沿着图1的线2-2的截面，
图3示出了图2的弹簧/隔板系统的放大的图示，
图4示出了图3的弹簧/隔板系统的透视图示，
图5示出了另一例示性实施方式中的与图2类似的截面，
图6示出了根据该另一例示性实施方式的以与图3类似的图示的弹簧/隔板系统，和
图7示出了根据该另一例示性实施方式的以与图4类似的图示的弹簧/隔板系统。
具体实施方式
图1示出了用作测量流体的测量变量、具体地在当前例子中为家用电器的液体压力的测量装置的压力传感器1。压力传感器1具有壳体2，在壳体2上安装了用于提供待测量流体的连接管口3，以及还安装了用于连接电源线的连接插头4。压力传感器1可通过位于壳体2上的闩锁系统5安装在家用电器中。最后，根据图2，壳体2包括基部6和盖子7。
从图2中可进一步看到，隔板8安装在壳体中和/或壳体上。液体通过连接管口3作用在所述隔板上。隔板8根据流体中存在的压力变形。位于壳体2中的弹性构件9作为弹簧作用在隔板8上用于恢复隔板8。信号发送器10有效地连接到隔板8和/或连接到弹性构件9，其结果是，信号发送器10根据隔板8的变形被调节。信号接收器11继而与信号发送器10互相作用，所述信号接收器产生对应于信号发送器10的调节的信号。信号发送器10和信号接收器11安装在壳体2的内部。
信号发送器10由磁体具体地永磁体构成。磁体10附接到弹性构件9，具体地在所述弹性构件的中心15中粘结地结合到弹性构件9（参见图4）。信号接收器11由位置传感器组成，其在信号发送器10的与隔板8相对的侧上被安装在壳体2中的印刷电路板12上。出于与磁铁10相互作用的目的，特别的，霍尔传感器被提供作为位置传感器11，其检测由磁体10产生的根据所述磁体的调节的磁场。在当前例子中，位置传感器11被设计为包括估值电子器件的集成电路，使得对应于信号发送器10的调节的信号以对应地转换的形式可用在插头连接4处，作为用于液体中存在的压力的测量信号。
环形隔板8由弹性体组成，例如由硅树脂组成。弹簧9由金属例如弹簧钢组成。近似环形的弹簧9被设计为盘状弹簧片的形式，如可以参照图4看出，并且具有弹簧构件17，其以螺旋方式从中心15到至弹簧片9的边缘区域16。如可进一步地从图3或图4中看到，用于提供加固的结构13位于弹性构件9的边缘区域16。用于提供加固的另一结构14位于弹性构件9的中心15。结构13,14被设计为珠（bead），其具有近似U形的横截面并且起到加固弹性构件9的作用。弹性构件9的加固继而减少在温度和/或压力的变化时弹簧9的滞后。
弹性构件9可制作为冲压件。结构13,14以深冲压制方式被引入到弹性构件9中。位于弹簧片9的中心15的结构14还用作安置在弹性构件9上的磁体10的容座。出于安置目的，磁体10在结构14中粘结地结合至弹性构件9。
图5示出根据进一步的例示性实施方式的压力传感器1。在这个压力传感器1中，弹簧片9具有比隔板8更小的直径。在这种情况下，弹簧片9因此基本上位于隔板8中，其中位于隔板8的边缘上的珠18在直径方向上突出到弹簧片9外，如可以在图6中看出。根据图6，弹簧片9在边缘区域16再一次具有类似珠的结构13并且在中心15具有另一类似珠的结构14。此外，如可在图7中看到，细长突缘19邻近弹簧片9的边缘区域16的点。珠18的点抵靠该突缘19。如参照图5可以更详细地看到，突缘19用作在壳体2的基部6和盖子7之间紧固弹簧片9。并且，在安装进壳体2的过程中，通过突缘19，弹簧片9可以简单的方式被操纵。
本发明并不局限于所描述的和所图示的例示性的实施方式。而是，它还包括了在由专利权利要求限定的范围内的对于本领域技术人员而言的惯常的所有发展。因此，这种测量装置也可被用作其他传感器，诸如填充水平传感器、行程传感器以及类似的传感器，特别是对于家用电器以及对于例如实验技术和化学工艺技术中的其他应用而言。
附图标记列表：
1：压力传感器
2：壳体
3：连接管口
4：插头连接
5：闩锁装置
6：（壳体的）基部
7：（壳体的）盖子
8：隔板
9：弹性构件/弹簧/弹簧片
10：信号发送器/磁体
11：信号接收器/位置传感器
12：印刷电路板
13，14：（弹簧的）结构
15：（弹性构件的）中心
16：（弹性构件的）边缘区域
17：螺旋弹簧组件
18：(隔板的)珠
19：（弹簧上的）突缘

Claims (15)

1.一种用于测量流体的测量变量的测量装置，具有壳体(2)，具有布置在壳体(2)中和/或壳体(2)上的隔板(8)，具有用于恢复所述隔板(8)的弹性构件(9)，具有操作地连接到所述隔板(8)和/或连接到所述弹性构件(9)的信号发送器(10)，并具有与所述信号发送器(10)相互作用的信号接收器(11)，其特征在于，所述弹性构件(9)具有用于提供加固的结构(13,14)，用于提供加固的所述结构(13,14)布置在所述弹性构件(9)的边缘区域(16)和/或中心(15)中。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述弹性构件(9)以盘状弹簧片的方式来设计。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述盘状弹簧片(9)具有环形形状，并且其中所述盘状弹簧片(9)还具有弹簧构件(17)，其以螺旋形式从所述盘状弹簧片(9)的中心(15)到边缘区域(16)。
4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，用于提供加固的所述结构(13,14)被设计为珠。
5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述珠具有U形横截面。
6.如权利要求1到5中的任一项所述的测量装置，其特征在于，所述弹性构件(9)制作为金属冲压件，所述结构(13,14)被压制进所述金属冲压件内。
7.根据权利要求1到5中的任一项所述的测量装置，其特征在于，所述信号发送器(10)由磁体组成，并且所述信号接收器(11)由用于检测由磁体产生的磁场的位置传感器组成。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述位置传感器是霍尔传感器。
9.根据权利要求1到5中的任一项所述的测量装置，其特征在于，所述信号发送器(10)布置在所述弹性构件(9)上。
10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述信号发送器(10)布置在所述弹簧组件(9)的所述中心(15)。
11.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述信号发送器(10)粘结地结合到所述弹性构件(9)上。
12.根据权利要求1到5中的任一项所述的测量装置，其特征在于，所述隔板(8)和所述弹性构件(9)和所述信号发送器(10)以及所述信号接收器(11)布置在所述壳体(2)的内部。
13.根据权利要求12所述的测量装置，其特征在于，所述壳体(2)具有用于提供流体至所述隔板(8)的连接管口(3)。
14.根据权利要求1到5中的任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置是传感器。
15.根据权利要求14所述的测量装置，其特征在于，所述传感器是压力传感器(1)或行程传感器。
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